生物污损和腐蚀是两种既相关又不同的现象,会对各种类型的材料、结构和设备产生重大影响,尤其是那些暴露在水或其他水性环境中的材料、结构和设备,如可再生能源海洋结构 (REMS)。生物污损是指微生物(如细菌、藻类和其他海洋生物)在与海水接触的表面上积聚和生长 [3,11]。这种情况可能发生在各种环境中,从船舶和海上结构到水处理设施和工业设备 [4]。这些微生物可以结合在一种自产的聚合物基质中,称为生物膜,这是一种薄薄的有机材料层,可作为生物膜的基质。
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真菌群落对环境有惊人的影响,是生态系统的根本来源。它具有多种功能;其中之一是有益的抗菌活性(Suleiman,2020 年)。此外,真菌还充当生物防治剂(Suleiman 等人,2019 年),有时还参与生物柴油的生产(Hashem 等人,2020 年)。此外,它们有助于多不饱和脂肪酸和油脂的生产(Hashem 等人,2020 年;Hashem 等人,2021 年)。此外,真菌有助于多环芳烃的生物降解(Abdel-Razek 等人,2020 年)。另一方面,真菌具有防污或有害活性,或如真菌的致病机制,它会导致许多疾病,无论是人类、植物还是动物。真菌是海洋微生物中最重要的群体之一,可用作生产重要酶和抗菌剂的来源。由海洋真菌生产的纤维素酶在工业上起着重要作用;然而,在医学上使用纤维素酶却很少。由于
生物电子设备在从生物标志物传感、癌症和癫痫诊断到血糖监测和脑活动记录等许多领域都至关重要。1–3 然而,许多(如果不是大多数)用例,特别是那些必须在生物系统中不可避免的复杂流体环境中发生的用例,都会受到由于化学和生物材料在设备表面非特异性吸附而发生的污染的负面影响。因此,人们付出了大量的努力4来开发保护生物电子设备长期功能的防污策略(图1)。在本研究更新中,我们讨论了一般的防污原理和主要的污染机制,并给出了一些目前用于防止污染物结合到设备表面并在发生污染后将其去除的策略的示例。污染,特别是生物污染,经历四个不同的阶段。5 首先,原始表面被一层小分子的调节层覆盖;在第二阶段,调节层被主要污垢层覆盖;在第三阶段,污垢表面会受到生物膜的强烈生长;最后,该生物膜进一步发展为宏观污垢。6 糖或其他小分子对调节层的吸附通常发生在
两性离子表面因其具有抵抗蛋白质、细菌和细胞粘附的倾向而越来越多地被用作防污涂层,并且通常以聚合物系统的形式应用。据报道,强相互作用的小分子两亲分子的自组装可产生用于防污应用的纳米带。合成的两亲分子自发形成具有纳米级横截面的微米长纳米带,并且本质上在其表面上显示出致密的两性离子部分涂层。涂有纳米带的基质表现出浓度依赖性厚度和近乎超亲水性。然后探测这些表面涂层的防污性能,结果表明,与未涂层对照相比,蛋白质吸附、细菌生物膜形成和细胞粘附均显着降低。利用粘性小分子自组装纳米材料进行表面涂层为有效的防污表面提供了一种简便的途径。
两性离子表面因其具有抵抗蛋白质、细菌和细胞粘附的倾向而越来越多地被用作防污涂层,并且通常以聚合物系统的形式应用。据报道,强相互作用的小分子两亲分子的自组装可产生用于防污应用的纳米带。合成的两亲分子自发形成具有纳米级横截面的微米长纳米带,并且本质上在其表面上显示出致密的两性离子部分涂层。涂有纳米带的基质表现出浓度依赖性厚度和近乎超亲水性。然后探测这些表面涂层的防污性能,结果表明,与未涂层对照相比,蛋白质吸附、细菌生物膜形成和细胞粘附均显着降低。利用粘性小分子自组装纳米材料进行表面涂层为有效的防污表面提供了一种简便的途径。
块体金刚石的一个重要且特别有趣的应用领域是量子技术。超纯单晶 CVD 和 HPHT 金刚石晶体为承载带负电的氮空位 (NV − ) 中心提供了近乎理想的环境 [7],这是一种光致发光缺陷,可以作为量子比特运行,具有几乎无限的光稳定性。与 NV − 中心相关的电子自旋相关光致发光使其能够进行光学读出和初始化为已知状态。与 NV − 中心相关的物理学的发展推动了量子技术的进步,并促成了开创性的实验,例如量子计算 [8] 和量子通信的演示、[9] 在纳米尺寸体积中记录 NMR 光谱、[10] 活细胞中磁场的光学检测、[11] 和磁共振的光电片上检测。[12]
使用超支化聚酰胺胺作为添加剂,通过非溶剂诱导相转化制备了具有改进的防污和抗生物污染性能的聚氯乙烯 (PVC) 超滤膜。PVC 通过亲核取代反应与商用聚酰胺胺纳米材料 Helux-3316 反应到铸造溶液中。通过 ATR-FTIR 和元素组成研究了纯膜和功能化膜的组成。使用荧光染料荧光胺跟踪氨基。使用表面 ζ 电位和水接触角来测量测试膜的表面电荷和亲水性。氨基的加入增加了膜的亲水性和表面孔隙率,从而提高了渗透性。功能化膜在过滤 BSA 溶液时表现出防污性能,并且比 PVC 膜的不可逆污染更低。 Helux 部分附着在 PVC 上可产生具有抗生物污染功能的膜,这可以通过带正电荷的 Helux 部分与带负电荷的细胞膜相互作用来解释。过滤过程中附着在膜表面的细胞生长减少量达到革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌的 1-log。该研究表明,在铸造溶液中加入浓度为 1 wt% 的超支化纳米材料可显著提高膜的性能,包括渗透性和防污潜力。
在 RAISELIFE 中测试的镜面涂层:• 2 种 2 层系统(RLF2、RLF4)• 无铅(RLF3)• 粉末漆(RLF5) 失效• 经济高效的面漆• 参考 3 层系统(RLF1)• 6 种防污涂层