南方潮湿地区古建壁画微生物腐蚀机理与防治新技术研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31900104
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    李强
  • 依托单位：
    浙江大学
  • 学科分类：
    C0106.微生物与环境互作
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Ancient murals are a valuable cultural heritage of mankind, which have high historical, artistic and scientific values. However, microorganisms appear to be an important factor affecting their preservation and display and are difficult to eradicate. At the present, the research of microbial disease on murals is still in its infancy in China. Bacteriostatic agent is still the main method for microbial control, which not only has little or no effect on the apparent disease, but also brings more serious microbial resistance. Therefore, it is an urgent problem to be solved in mural protection to systematically study the causes, deterioration mechanism and prevention methods of microbial diseases by means of new biotechnology and interdisciplinary approach. This project takes the murals of Taiping Heavenly Kingdom in Jinhua as the research object, and uses metagenomics approaches to analyze the causes of microbial diseases. The composition of “black spots”on mural surface will be identified by means of SEM, FTIR, EPR and NMR, and the mechanism of copper on its synthesis and metabolism will be explored at the transcriptome level. In addition, we will synthesize and screen new antimicrobial materials that are safe, broad-spectrum, efficient and resistant to drug resistance, such as Ag NPs, GO-PEG-Ag and POM-ILs, and also establish a method for evaluating the bacteriostatic efficacy and risk of new materials, which will provide important theoretical and technical support for mural protection and enable our precious cultural heritage to be inherited, developed and preserved for a long time.
古代壁画是人类宝贵的文化遗产，具有极高的历史价值、艺术价值和科学价值。然而，微生物是影响其安全保存与展示的一个重要因素且难以根除。目前，壁画微生物病害研究在我国处于起步阶段，病害防治仍以化学抑菌剂为主，不但效果甚微，反而带来更为严重的微生物耐药性问题。因此，如何借助于新的生物技术和多学科交叉手段对微生物病害的成因、腐蚀机理及防治新方法进行系统化的研究，是目前壁画保护亟需解决的问题。本项目以金华太平天国侍王府壁画为研究对象，运用宏基因组学技术分析微生物病害成因。借助SEM、FTIR、EPR、NMR等化学检测手段鉴定壁画表面黑渍成分，并从转录组水平探究铜对其合成和代谢的作用机制。合成并筛选安全、广谱高效、不易产生耐药性的新型抑菌材料Ag NPs、GO-PEG-Ag和POM-ILs，建立新材料抑菌效价及风险评估方法，为壁画保护提供理论和技术支撑，使得我们宝贵的文化遗产得以传承、发展及长久保存。

结项摘要

如何借助于新的生物技术和多学科交叉手段对微生物病害的成因、腐蚀机理及防治新方法进行系统化的研究，是目前壁画保护亟需解决的问题。本项目以金华太平天国侍王府壁画为研究对象，取得如下研究成果：（1）壁画表面“黑斑”主要为真菌产生的黑色素。紫外-可见分光光度分析（UV-Vis）、元素分析、电子顺磁共振（EPR）、傅里叶变换红外（FTIR）光谱、核磁共振波谱（NMR）分析、热裂解-气相色谱质谱联用 (Py-GC-MS)等分析手段证实壁画中真菌黑色素主要为1,8-二羟基萘（1,8-dihydroxynaphthalene, DHN）型黑色素；（2）真菌具有较高的酯酶和脂肪酶活性，可通过降解壁画表面的甲基丙烯酸丁酯等保护材料提供生长所需的营养物质；（3）设计并制备季铵盐离子液体，对壁画具有较好的渗透性及抗酸腐蚀性。抗菌实验结果显示，离子液体可有效抑制壁画表面的细菌（G+和G-菌）和真菌；（4）基于季鏻盐离子液体优异的抗细菌和真菌活性，制备抗菌可控载药（离子液体）水凝胶（聚乙烯醇-壳聚糖-离子液体，PVA-CS-IL）。CS含量较高可导致水凝胶孔隙度和溶胀率增加，IL释放量减少。当CS含量为5%时，抗菌活性增强，其主要原因为CS和IL的协同抗菌作用；（5）基于聚多巴胺的光热转化性能和季鏻盐离子液体的抗菌性能，制备聚乙烯醇-聚多巴胺@聚乙烯亚胺-离子液体（PVA-PDA@PEI-IL）复合水凝胶。支链聚阳离子PEI可与细菌细胞膜上的负电荷相互作用，导致细菌细胞膜裂解和死亡。水凝胶可释放IL并杀死粘附和未粘附的细菌。PDA具有良好的光热转化效率，可在短时间内提高水凝胶的温度（1.6 W/cm2，10分钟内增加64.6°C），但局部产热对于增强抗菌作用不明显。壁画模拟样品的抗菌实验结果显示，水凝胶可有效抑制细菌的生长，且与文物本体兼容性较好，有潜力应用于壁画保护。

项目成果

期刊论文数量（5）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Phosphonium-based ionic liquids as antifungal agents for conservation of heritage sandstone.
鏻基离子液体作为抗真菌剂用于保护遗产砂岩
  • DOI：
    10.1039/d1ra09169g
  • 发表时间：
    2022-01-12
  • 期刊：
    RSC advances
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Li Q;Hu Y;Zhang B
  • 通讯作者：
    Zhang B
Hybrid hydrogels based on polyvinyl alcohol, branched polyethylenimine, polydopamine, and phosphonium-based ionic liquid for effective synergetic antibacterial applications
基于聚乙烯醇、支化聚乙烯亚胺、聚多巴胺和鏻基离子液体的混合水凝胶，用于有效的协同抗菌应用
  • DOI：
    10.1016/j.colsurfa.2022.129277
  • 发表时间：
    2022-05
  • 期刊：
    Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Qiang Li;Chao Wu;Bingjian Zhang
  • 通讯作者：
    Bingjian Zhang
Toward a non-invasive cleaning of the wall painting using polyelectrolyte hydrogel
使用聚电解质水凝胶对壁画进行非侵入性清洁
  • DOI：
    10.1007/s11431-022-2324-9
  • 发表时间：
    2023-06
  • 期刊：
    SCIENCE CHINA Technological Sciences
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Qiang Li;Chao Wu;Yajun Peng;Bingjian Zhang
  • 通讯作者：
    Bingjian Zhang
Polyoxometalate-Ionic Liquids (ILs) and Polyvinyl Alcohol/Chitosan/ILs Hydrogels for Inhibiting Bacteria Colonising Wall Paintings
用于抑制细菌定植壁画的多金属氧酸盐离子液体 (IL) 和聚乙烯醇/壳聚糖/ILs 水凝胶
  • DOI：
    10.1016/j.carbpol.2020.117592
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Carbohydrate Polymers
  • 影响因子：
    11.2
  • 作者：
    Qiang Li;Yulan Hu;Bingjian Zhang
  • 通讯作者：
    Bingjian Zhang
Hydrophilic ZnO Nanoparticle-Based Antimicrobial Coatings for Sandstone Heritage Conservation
用于砂岩遗产保护的亲水性氧化锌纳米颗粒抗菌涂层
  • DOI：
    10.1021/acsanm.1c03224
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    ACS APPLIED NANO MATERIALS
  • 影响因子：
    5.9
  • 作者：
    Li Qiang;Hu Yulan;Zhang Bingjian
  • 通讯作者：
    Zhang Bingjian

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其他文献

Recursive Maximum Correntropy Algorithms for Second-Order Volterra Filtering
二阶Volterra滤波的递归最大熵算法
  • DOI：
    10.1109/tcsii.2021.3064946
  • 发表时间：
    2021-03
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    4.4
  • 作者：
    赵集;J. Andrew Zhang;李强;张洪斌;王学渊
  • 通讯作者：
    王学渊
A new bearing fault diagnosis method based on signal-to-image mapping and convolutional neural network
基于信号到图像映射和卷积神经网络的轴承故障诊断新方法
  • DOI：
    10.1016/j.measurement.2021.109088
  • 发表时间：
    2021-05
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    5.6
  • 作者：
    赵靖;杨绍普;李强;刘永强;顾晓辉;刘文朋
  • 通讯作者：
    刘文朋
农地流转对农村内部收入不平等的影响
  • DOI：
    10.13872/j.1000-0275.2022.0014
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    农业现代化研究
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    吴超;李强;王会;刘霞婷;宋中丽
  • 通讯作者：
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Supramolecular chain-like aggregates and polymeric sandwich complexes constructed from p-sulfonatocalix[4,6]arenes with (8-hydroxy)quinoline guests
由对磺基杯[4,6]芳烃与（8-羟基）喹啉客体构建的超分子链状聚集体和聚合物夹心复合物
  • DOI：
    10.1039/b717884k
  • 发表时间：
    2008-05
  • 期刊：
    Crystengcomm
  • 影响因子：
    3.1
  • 作者：
    陈锟;刘育;李强;郭东升
  • 通讯作者：
    郭东升
Study on the Surface Damage Layer in Multiple Grinding of Quartz Glass by Molecular Dynamics Simulation
石英玻璃多次磨削表面损伤层的分子动力学模拟研究
  • DOI：
    10.4028/www.scientific.net/jnanor.46.192
  • 发表时间：
    2017-03
  • 期刊：
    Journal of Nano Research
  • 影响因子：
    1.7
  • 作者：
    刘涛;郭晓光;李强;康仁科;郭东明
  • 通讯作者：
    郭东明

其他文献

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AI项目思路

AI技术路线图

李强的其他基金

面向碳达峰碳中和的微纳光子结构调控建筑物空间热管理
  • 批准号：
    62375242
  • 批准年份：
    2023
  • 资助金额：
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  • 项目类别：
    面上项目
表面等离激元增强低功耗定点光控纳米焊接
  • 批准号：
    61775194
  • 批准年份：
    2017
  • 资助金额：
    62.0 万元
  • 项目类别：
    面上项目
面向热光伏的表面等离激元增强可见-红外光谱转换调控研究
  • 批准号：
    61575177
  • 批准年份：
    2015
  • 资助金额：
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  • 项目类别：
    面上项目
面向光互联的光子波导耦合激发表面等离激元定向光波天线研究
  • 批准号：
    61205030
  • 批准年份：
    2012
  • 资助金额：
    28.0 万元
  • 项目类别：
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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  • 批准号：
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相似海外基金

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  • 项目类别：
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知道了

AI项目解读示例

课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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