藻类防御机制可以抑制海洋污垢

美因茨约翰内斯古腾堡大学(JGU)的化学家开发出一种可靠地阻止有害海水污染的方法，该方法有效，经济且易于环境保护。例如，污染可能由于港口设施，船体和水产养殖网中细菌，藻类或软体动物的生长而发生。由此造成的损害和相应的成本可能很大。据估计，仅在航运业每年就相当于2000亿美元。

应用于容器的保护涂层通常含有铜基杀生物剂。它们的缺点是它们会损害环境，同时也会对它们产生抗性。为了找到替代方案，沃尔夫冈·特雷梅尔教授的美因茨研究小组决定模拟藻类使用的防御机制，并确定二氧化铈纳米粒子可有效防止污垢。这一发现有助于生产新的保护涂层，其对环境的危害远小于迄今使用的船体涂层。

海藻利用次生代谢产物，以便为自身提供针对微生物和捕食者的化学防御形式。这些卤化的次级代谢产物特别防止细菌生物膜，其他藻类，甚至藤壶附着在藻类，海绵和其他生物的较大形态上并在其上发育。例如，由红海藻Delisea pulchra产生的卤化化合物抑制细菌污染，但既不是有毒的也不是生长迟缓的。相反，它们会破坏所谓的群体感应，即细菌利用信使物质帮助进行通信的系统，从而导致生物膜的形成。

由海藻合成的卤化化合物的结构类似于这些物质的结构，因此它们导致细菌受体的阻断并抑制细菌基因调节转换为生物膜形成。这种对细菌基因调节的干扰形式也具有药学意义，因为已知致病细菌可以通过形成生物膜来保护自身免受免疫系统的攻击和抗生素的作用。

美因茨的化学家团队使用二氧化铈纳米颗粒模仿了天然防御过程。“现场试验表明，二氧化铈是一种生态学上可接受的替代铜氧体的替代品，这种物质在防污涂料中与硫氰酸铜和铜吡啶一起用作杀菌剂，浓度高达50%，”Wolfgang Tremel教授解释道。 JGU无机化学与分析化学研究所。但是这种铜化合物是有毒的并且在环境中积累。这就是为什么一些国家，如加拿大和丹麦，对铜基防污涂料的使用施加了严格的限制。

“车辆中所有现代催化转换器都使用二氧化铈。它是无毒的，化学性质极其稳定，”Karoline Herget补充说，她在该项目上撰写了博士论文。她确信二氧化铈是传统生物杀灭剂的实用且具有成本效益的替代品。二氧化铈是稀土元素铈的氧化物，是稀土金属的提取过程的副产物。尽管属于稀土元素族，但铈本身并不是特别稀缺。因此，其成本与铜氧化物(氧化铜(I))的成本相当，尽管它在很低的量下是有效的。“我们这里所拥有的是新一代防污涂料的环保成分，可以模拟海洋生物所使用的天然防御系统。

生物膜几乎无处不在。它们存在于饮用水管道和澄清设备，地下水，水过滤和冷却系统中，几乎在所有表面上，例如食品包装，门把手，按钮，键盘和其他塑料制成的元件，当它到来时对于药物，它们也在导管中发展。与使用杀生物剂和抗生素对抗这些相关的主要问题是产生抗性的风险。通过施加二氧化铈颗粒的表面涂层，可以以生态学上可接受的方式有效地避免该缺点。因此，这种创新技术在船舶和外墙涂料，屋顶覆盖物，户外纺织品，用于海水淡化的聚合物膜，水产养殖中使用的外壳，

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