Влияние субмикронных частиц фотокаталитически активных оксидов тяжелых металлов на содержание органических кислот в среде культивирования мицелиальных грибов-биодеструкторов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследовано действие субмикронных частиц оксидов тяжелых металлов WO3, CsTeMoO6 и RbTe1.5W0.5O6 обладающих фотокаталитической активностью на содержание органических кислот в среде культивирования грибов Aspergillus niger, Chaetomium globosum, Penicillium chrysogenum. Показано, что субмикронные частицы WO3, CsTeMoO6 и RbTe1.5W0.5O6 как в условиях темноты, так и под действием света способны оказывать влияние на концентрацию и состав органических кислот, продуцируемых исследуемыми грибами-биодеструкторами, причем эффект имеет разнонаправленный характер. В ряде вариантов эксперимента наблюдалось снижение содержания отдельных органических кислот в среде культивирования исследуемых грибов. В то же время под действием CsTeMoO6 концентрация молочной кислоты в культуральной среде Aspergillus niger кратно возрастала. Аналогичная тенденция наблюдалась для янтарной кислоты в случае Penicillium chrysogenum под действием RbTe1.5W0.5O6 и Chaetomium globosum под действием CsTeMoO6 в условиях темноты. Отмечено, что в ряде случаев под действием исследуемых частиц имело место отсутствие отдельных органических кислот в среде культивирования грибов по сравнению с контролем. Снижение содержания органических кислот в культуральной среде как в условиях темноты, так и на свету для всех грибов наблюдалось только в случае WO3. В большинстве случаев исследуемые биоциды как в темноте, так и на свету вызывали снижение суммарного содержания органических кислот в культуральной среде. Это позволяет говорить об ингибировании данными соединениями процессов кислотообразования у грибов, что объясняет целесообразность использования их в качестве средств защиты материалов от биоповреждений, вызываемых микроскопическими грибами.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. А. Аникина

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского

Автор, ответственный за переписку.
Email: undinaf@gmail.com
Россия, Нижний Новгород, 603022

Я. Л. Широков

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского

Email: yarshirokov@gmail.com
Россия, Нижний Новгород, 603022

О. Н. Смирнова

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского

Email: protectfun@mail.ru
Россия, Нижний Новгород, 603022

В. Ф. Смирнов

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского

Email: biodeg@mail.ru
Россия, Нижний Новгород, 603022

А. Ю. Шишкин

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского

Email: uandshi@yandex.ru
Россия, Нижний Новгород, 603022

Список литературы

  1. Azam A., Ahmed A.S., Oves M. et al. Antimicrobial activity of metal oxide nanoparticles against Gram-positive and Gram-negative bacteria: a comparative study. Int. J. Nanomedicine. 2012. V. 7. P. 6003–6009. https://doi.org/10.2147/IJN.S35347
  2. Cao C.N., Thi T.L.N., Thi T.H.D. et al. Identification and glass biodeterioration of Chaetomium globosum TTHF1–3 isolated from optical instrument at Thai Hoa, Nghe An province. VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology. 2021. V. 37 (4). P. 104–112. https://doi.org/10.25073/2588-1140/vnunst.5315
  3. Cruz-Luna A.R., Cruz-Martínez H., Vásquez-López A. et al. Metal nanoparticles as novel antifungal agents for sustainable agriculture: Current advances and future directions. J. Fungi. 2021. V. 7 (12). 1033. https://doi.org/10.3390/jof7121033
  4. Fukina D.G., Koryagin A.V., Koroleva A.V. et al. Photocatalytic properties of β-pyrochlore RbTe1.5W0.5O6 under visible-light irradiation. J. Solid State Chem. 2021. V. 300. P. 122235. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2021.122235
  5. Fukina D.G., Koryagin A.V., Koroleva A.V. et al. The role of surface and electronic structure features of the CsTeMoO6 β-pyrochlore compound during the photooxidation dyes process. J. Solid State Chem. 2022a. V. 308. P. 122235. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2022.122939
  6. Fukina D.G., Koryagin A.V., Volkova N.S. et al. Features of the electronic structure and photocatalytic properties under visible light irradiation for RbTe1.5W0.5O6 with β-pyrochlore structure. Solid State Sciences. V. 126. 2022b. P. 106858. https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2022.106858
  7. Hao X., Yang K., Zhang D. et al. Insight into degrading effects of two fungi on polyurethane coating failure in a simulated atmospheric environment. Polymers. 2023. V. 15 (2). P. 328. https://doi.org/10.3390/polym15020328
  8. Jiang L., Pettitt T.R., Buenfeld N. et al. A critical review of the physiological, ecological, physical and chemical factors influencing the microbial degradation of concrete by fungi. Build. Environ. 2022. 2022. Art. 108925. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2022.108925
  9. Jiao W., Liu X., Li Y. et al. Organic acid, a virulence factor for pathogenic fungi, causing postharvest decay in fruits. Mol. Plant Pathol. 2022. V. 23 (2). P. 304–312. https://doi.org/10.1111/mpp.13159
  10. Kobzar A.I. Applied mathematical statistics. Fizmatlit, Moskva. 2006. (In Russ.)
  11. Kubicek C.P., Punt P., Visser J. Production of organic acids by filamentous fungi. In: M. Hofrichter (ed.). Industrial applications. The Mycota, V. 10. Springer, Berlin, Heidelberg, 2011, pp. 215–234.
  12. Magnuson J.K., Lasure L.L. Organic acid production by filamentous fungi. Advances in fungal biotechnology for industry, agriculture, and medicine. In: J.S. Tkacz, L. Lange (eds). Advances in fungal biotechnology for industry, agriculture, and medicine. Springer, Boston, 2004, pp. 307–340.
  13. Meher S.R. Transition metal oxide-based materials for visible-light-photocatalysis. In: Nanostructured materials for visible light photocatalysis. 2022. P. 153–183. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-823018-3.00021-X
  14. Prakash J., Krishna S.B.N., Kumar P. et al. Recent advances on metal oxide based nano-photocatalysts as potential antibacterial and antiviral agents. Catalysts. 2022. 12. Art. 1047. https://doi.org/10.3390/catal12091047
  15. Rybakov Yu.A. Test cultures of micromycetes for studying antimycotics and evaluating the fungal resistance of industrial materials. Biotekhnologiya. 2022. V. 38 (6). P. 101–111. (In Russ.) https://doi.org/10.56304/S0234275822060114
  16. Semenycheva L.L., Smirnov V.F., Smirnova O.N. et al. Antimicrobial effect of submicron complex oxide particles CsTeMoO6 under visible light. Appl. Sci. (Switzerland). 2024. V. 14 (2). P. 889. https://doi.org/10.3390/app14020889
  17. Shishkin A. Yu., Smirnov V.F., Shalaginova I.A. et al. Antifungal activity of submicrometer particles of complex metal oxides with photocatalytic activity. Microbiology. 2024. V. 93. P. 511–515. https://doi.org/10.1134/S0026261723605067
  18. Slavin Y.N., Bach H. Mechanisms of antifungal properties of metal nanoparticles. Nanomaterials (Basel). 2022. V. 12 (24). Art. 4470. https://doi.org/10.3390/nano1224447
  19. Smirnov V.F., Shishkin A. Yu., Smirnova O.N. et al. Study of the antimicrobial activity of submicron particles of metal oxides based on tungsten under light and dark exposure conditions. Nanobiotechnol. Reports. 2022. V. 17 (2). P. 235–243. https://doi.org/10.1134/S2635167622020161
  20. Smirnov V.F., Smirnova O.N., Anikina N.A. et al. The effect of biocides on the content of organic acids in fungi that destruct technical products used in tropical climates (Vietnam). Corrosion: materials, protection. 2020. № 6. P. 39– 48. (In Russ.) https://doi.org/10.31044/1813-7016-2020-0-6-39-48
  21. Sukharevich V.I. Protection against biological damage caused by fungi. SPb., 2009. (In Russ.).
  22. Tamilselvi R., Kalaiarasi M., Elumalai M. et al. Antimicrobial activity of metal oxide nanoparticles. Biomed. Pharmacol. J. 2024. V. 17 (3). P. 1757–1767. https://dx.doi.org/10.13005/bpj/2981
  23. Vlasov A.D., Sazanova K.V., Hosid E.G. et al. Experience of using antifungal Rocima GT for protection of paper from biological damage caused by fungi. Appl. Microbiol. 2022. V. 2. P. 185–196. https://doi.org/10.3390/applmicrobiol2010013
  24. Wierckx N., Agrimi G., Lübeck P.S., Steiger et al. Metabolic specialization in itaconic acid production: a tale of two fungi. Current Opin. Biotechnol. 2020. V. 62. P. 153–159. https://doi.org/10.1016/j.copbio.2019.09.014
  25. Кобзарь А.И. (Kobzar) Прикладная математическая статистика. М.: Физматлит, 2006. 816 с.
  26. Рыбаков Ю.А. (Rybakov) Тест-культуры микромицетов для проведения исследований антимикотиков и оценки грибостойкости промышленных материалов. Биотехнология. 2022. T. 38 (6). C. 101–111.
  27. Смирнов В.Ф., Смирнова О.Н., Аникина Н.А. и др. (Smirnov et al.) Действие биоцидов на содержание органических кислот у грибов-деструкторов технических изделий, эксплуатируемых в условиях тропического климата (Вьетнам). Коррозия: материалы, защита. 2020. № 6. С. 39–48.
  28. Сухаревич В.И. (Sukharevich) Защита от биоповреждений, вызываемых грибами. СПб.: ЭЛБИ-СПб, 2009. 207 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Содержание органических кислот, выделяемых грибом Chaetomium globosum, в культуральной среде, содержащей субмикронные частицы WO3 (А), RbTe1.5W0.5O6 (Б) и CsTeMoO6 (В) в условиях темноты (Т) и на свету (С).

Скачать (635KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Содержание органических кислот, выделяемых грибом Aspergillus niger, в культуральной среде, содержащей субмикронные частицы WO3 (А), RbTe1.5W0.5O6 (Б) и CsTeMoO6 (В) в условиях темноты (Т) и на свету (С).

Скачать (578KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Содержание органических кислот, выделяемых грибом Penicillium chrysogenum, в культуральной среде, содержащей субмикронные частицы WO3 (А), RbTe1.5W0.5O6 (Б) и CsTeMoO6 (В) в условиях темноты (Т) и на свету (С).

Скачать (618KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025