基于藻类绿色合成的纳米氧化铜环保防污涂料：体外抗菌与实地抗生物附着性能研究

本研究针对船舶工业面临的海洋生物污损问题，开发了以藻类等天然提取物绿色合成的纳米氧化铜(nCuOb)新型防污涂料。通过UV/Vis、XRD、SEM、FTIR表征证实其特性，经对大肠杆菌等微生物的抗菌筛选后，在埃及亚历山大港进行7-8个月实地测试。结果显示含5% nCuOb的涂料使木材/钢材表面生物附着量分别降至0.01-0.13g/cm2和0.14-0.43g/cm2，显著优于化学合成nCuOc和商用涂料，为绿色防污技术提供新方案。

　　

海洋生物污损一直是困扰船舶工业的"顽疾"。当船体被藤壶、藻类等生物附着后，不仅增加航行阻力导致燃料消耗上升20-40%，更会加速金属腐蚀并破坏海洋生态平衡。传统防污涂料虽有效却含有机锡等有毒物质，已被国际海事组织(IOM)明令禁止。如何在环保与防污效能间取得平衡？埃及国家海洋与渔业研究所(National Institute of Oceanography and Fisheries)的Madelyn N. Moawad团队另辟蹊径，从藻类和贝类中寻找解决方案。

研究人员创新性地采用红藻(Pterocladiella capillacea)、蛤蜊(Anadara gibbosa)和小球藻(Chlorella sp.)提取物，通过溶液燃烧法绿色合成纳米氧化铜(nCuOb)。借助UV/Vis、XRD、SEM、FTIR等技术表征材料特性后，先进行大肠杆菌(Escherichia coli)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)等微生物的体外抗菌筛选，再将最优配方以5%浓度整合至标准涂料，在亚历山大港地中海海域开展长达8个月的实测试验。

生物活性物质提取与表征
研究团队从红藻和蛤蜊软组织中分离出含C=C/C=O键的不饱和脂肪酸(UV吸收峰226.9nm)，这些天然还原剂成功将铜前驱体转化为纳米颗粒。XRD显示产物为单斜晶系CuO，SEM观测到50-100nm的球形颗粒，FTIR证实生物分子包覆形成的稳定结构。

抗菌效能筛选
在预实验中，藻类合成的nCuOb对革兰氏阴性菌(大肠杆菌)和阳性菌(枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis)均表现出强抑制，对白色念珠菌(Candida albicans)的抑制率也显著高于化学法合成的nCuO_c。

实地防污表现
217天的钢质面板测试显示，nCuOb涂层的生物附着量(0.14-0.43g/cm²)仅为商用涂料的1/3。特别值得注意的是，木质面板表现更优(0.01-0.13g/cm²)，研究者认为这与木材孔隙结构缓释活性成分有关。相较传统涂料，生物合成纳米颗粒展现出更持久的防污活性。

这项发表于《Algal Research》的研究开创性地将海洋生物资源转化为纳米材料。其重要意义在于：1) 建立藻类-贝类联合提取工艺，拓展了绿色合成原料库；2) 证实生物分子包覆可增强纳米CuO的稳定性；3) 为国际海事组织2023年新版《防污系统公约》提供合规解决方案。该技术若规模化应用，预计可使船舶维护成本降低30%，同时减少重金属对近岸生态的影响。研究团队特别指出，后续将优化提取工艺并开展全尺寸船体试验，进一步验证其商业化潜力。