生物污损是海洋各个领域的一个严重问题，对海洋生态系统的水下表面具有破坏性影响。生物污损对船体、水产养殖笼、渔具和海上钻井平台造成了严重问题。这一现象的负面影响突出表明，迫切需要有效的生物污染缓解和管理解决办法，以确保海洋基础设施的完整性和运行。避免海洋基础设施生物污染的传统技术已被证明是不理想的。目前，大多数防污处理主要依赖于有害的杀生物剂，如铜和三丁基锡（TBT）等。虽然这些化合物有效，但它们对海洋生态系统有相当大的负面影响，既影响目标物种，也影响非目标物种。因此，对环保、生态友好的防污涂层的需求日益增长，旨在取代目前有害的杀生物剂技术。
海洋生物为了抵御生物污损，已经进化出了重要的化学防御机制。通过结合鱿鱼和藻类等无脊椎动物体内的化学物质，可以产生各种色调和生态友好涂层。这种环保策略有望减少对涂料中常用有害化合物的依赖，从而减轻对环境的负面影响。鱿鱼有墨囊，能产生含有黑色素的黑色墨水。黑色素是一种天然存在的高分子色素，因其独特的性能和潜在用途而受到关注。黑色素是一种复杂的生物聚合物，由酪氨酸和DOPA等前体氧化聚合而成，形成具有不规则交联的支链结构。这种复杂的结构使黑色素具有优异的稳定性和独特的光学特性，如广谱光吸收和自由基清除，同时也支持其抵抗环境压力和多种生物功能的弹性。鱿鱼墨汁和黑色素具有广泛的益处，包括抗氧化、抗菌、抗真菌和抗生物膜特性。此外，藻类衍生的CuO纳米颗粒因其防污应用而受到重视，能防止海洋环境中表面形成生物膜。CuO和黑色素纳米颗粒都具有抗菌性能，其中CuO产生的活性氧可以破坏细菌细胞，而黑色素可以作为稳定剂合成CuO纳米颗粒，从而得到稳定的球形颗粒，这些颗粒可被掺入具有增强抗菌性能的功能性纳米复合薄膜中。此外，黑色素纳米颗粒还能增强紫外线防护、机械耐久性、防水性和抗氧化功效。CuO纳米线薄膜具有超亲水性，但在暴露于空气或低温退火时，可能由于表面脱氧而转变为超疏水性。绿色合成的CuO和黑色素纳米颗粒无毒，且具有生物相容性，这使其成为防污技术的优秀选择。此外，聚四氟乙烯（PTFE）以其不粘性、耐热和耐化学性而闻名。
近期，伊朗霍尔木兹甘大学开发了一种高效、完全生物相容、生态友好的防污方法。
以海藻Padina sp.为原料合成CuO纳米颗粒，墨鱼墨汁合成黑色素纳米颗粒，然后在回流条件下制备出CuO-黑色素杂化纳米颗粒复合物。
该复合物呈球形，粒径在15~55 nm之间，流体动力学直径为187.5nm。48小时后，该复合物对海洋细菌（Phaeobacter sp.（6.25 μg/mL）、Alteromonas sp.（12.5 μg/mL）和藻类（Isochrysis galbana Parke）（99 %）的抑制作用达到最高。其中，CuO-黑色素（3wt%）在0.021MPa时表现出最低的伪藤壶附着强度，表面自由能最低，为14.22mN/m。在海洋环境中进行现场浸泡，含有3wt% CuO-黑色素与聚四氟乙烯复合纳米颗粒产生最有利和最有效的结果，生物污损重量最低，为26.44g。因此，本研究在防污应用中具有极大的潜力，为解决海洋表面的生物污损问题提供了一种有效的方法。
作用机制
CuO-黑色素复合纳米粒子对卤虫和藤壶细胞的作用机制。
数据来源与出处
相关研究成果以“Innovative CuO-melanin hybrid nanoparticles and polytetrafluoroethylene for enhanced antifouling coatings”为标题发表在《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》上。
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