水力空化对大肠杆菌与酵母结构功能的影响及作用机制研究

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中文摘要
本项目针对目前国际上水力空化对微生物作用机理研究的缺陷,以大肠杆菌和酵母为研究对象,研究不同强度文丘里管和孔板型空化反应器对微生物细胞结构的影响,以及亚致死强度水力空化导致微生物部分生理功能的变化,分析水力空化中的物理与化学效应对微生物影响的协同作用,并在生物学实验研究方法中,综合考虑水力空化引起的细胞致死-潜在致死-修复-错误修复等系列生物学机制,建立基于致死-潜在致死模型、修复-错误修复模型、饱和修复模型和剂量效应模型四位一体的细胞损伤动力学模型,联合计算流体动力学模型,用其定量评估大肠杆菌和酵母在不同类型、强度等水力空化的作用下,其生长、繁殖、应激及死亡等生物学效应。最终综合以上研究结果,对水力空化对大肠杆菌和酵母影响的特异性机制进行系统科学的预测。本研究在理论和方法上将为水力空化对微生物影响及机理研究带来重要的创新,并在应用上将有助于大幅提升水力空化处理微生物的高效性和经济性。
英文摘要
The research on mechanism of hydrodynamic cavitation using microorganism is a big challenge around the globe. The two model microorganisms, Escherichia coli and Saccharomyces cerevisiae have been used to study the structure and physiological functions of venturi and orifice cavitation reactors. The synergistic action between physical and chemical effects of hydrodynamic cavitation on microorganisms are further investigated and analyzed. In additional to the traditional biological experimental methods, a series of kinetic modeling techniques, including lethal-potentially lethal model, repair-misrepair model, saturable repair model and dosage efect model, will be developed to form a four-in-one cell injury kinetic model (CIKM). Combined with computational fluid dynamics (CFD), the constructed CFD-CIKM model can be used to quantitatively evaluate the growth, reproduction, stress response and death of E. coli and S. cerevisiae under different types and strengths of hydrodynamic cavitation. This project will bring technical innovation to the hydrodynamic cavitation and microorganism study. Our finding will not only contribute to the final unriddling mechanism of hydrodynamic cavitation on microorganism, but also will give us information on interactions in higher organisms. Moreover, it will be beneficial for improving the efficiency and economy of hydrodynamic cavitation in industrial applications.
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DOI:10.1016/j.psep.2023.07.033
发表时间:2023-07
期刊:Process Safety and Environmental Protection
影响因子:7.8
作者:Mengfan Chen;Yulian Han;Congting Sun;Nanxun Jin;Youtao Song
通讯作者:Mengfan Chen;Yulian Han;Congting Sun;Nanxun Jin;Youtao Song
DOI:10.1016/j.catcom.2022.106546
发表时间:2022
期刊:Catalysis Communications
影响因子:--
作者:刘丹;龚健;孙丛婷;徐兰兰;宋有涛
通讯作者:宋有涛
DOI:10.1016/j.cej.2022.139745
发表时间:2023
期刊:Chemical Engineering Journal
影响因子:15.1
作者:Qiong Wu;Youtao Song
通讯作者:Qiong Wu;Youtao Song
DOI:10.1007/s11696-023-02754-y
发表时间:2023
期刊:Chemical Papers
影响因子:--
作者:陈岩;印闯;宋有涛
通讯作者:宋有涛
DOI:10.1016/j.ultsonch.2022.106265
发表时间:2023-01
期刊:ULTRASONICS SONOCHEMISTRY
影响因子:8.4
作者:Chen, Mengfan;Zhuang, Kai;Sui, Jiayi;Sun, Congting;Song, Youtao;Jin, Nanxun
通讯作者:Jin, Nanxun
Ssa1p调控酵母朊病毒[PSI+]聚集的特异性机制研究
- 批准号:31570154
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:63.0万元
- 批准年份:2015
- 负责人:宋有涛
- 依托单位:
通过改变分子伴侣Hsp70活性提高抗朊病毒药物筛选模型灵敏度的研究
- 批准号:30970152
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:30.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:宋有涛
- 依托单位:
利用基因重组酵母建立抗朊病毒药物筛选细胞模型的研究
- 批准号:30600113
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:20.0万元
- 批准年份:2006
- 负责人:宋有涛
- 依托单位:
国内基金
海外基金
