纳米工程化热塑性复合材料的CuO纳米颗粒用于开发安全抗菌防污鱼箱网

为解决水产养殖中网箱生物污损导致的鱼类健康风险和环境问题，研究人员通过纳米工程技术将CuO NPs嵌入聚酰胺(PA6)纤维中，开发出具有显著抗菌效果(对S. aureus达6-log、E. coli达3-log杀灭率)且铜离子浸出量低(0.009-0.06 mg L?1)的新型鱼箱网。该研究为安全可持续的水产养殖装备提供了创新解决方案。

　　

水产养殖业面临的关键挑战之一是网箱生物污损问题。微生物在网箱表面的积聚不仅增加结构负荷、阻碍水体交换，还会引发养殖鱼类健康问题。传统防污方法如定期清洗或化学涂层存在成本高、环境风险大等缺陷。针对这一难题，国际研究团队在《RSC Advances》发表了一项创新研究，通过纳米工程技术将抗菌铜氧化物纳米颗粒(CuO NPs)嵌入聚酰胺6(PA6)渔网纤维，开发出兼具高效抗菌性能和生态安全性的新型水产养殖装备。

研究团队采用微型双螺杆挤出机(DSM Xplore)进行熔融共混，通过调节挤出速度(3 kg h^?1和10 kg h^?1)控制聚合物结晶度。采用扫描电镜(SEM)和能量色散X射线光谱(EDS)分析纳米颗粒分布，通过接触杀菌实验评估抗菌性能，并利用斑马鱼胚胎急性毒性试验(FET)评估生态安全性。

CuO NPs表征
通过高分辨透射电镜(HRTEM)证实自研D CuO NPs为50-150 nm的单斜晶系结构，X射线衍射(XRD)显示其与标准卡片JCPDS 80-1916匹配。

纳米产品物化特性
SEM-EDS显示CuO NPs在PA6基体中分布均匀，但存在局部团聚现象。浸出实验表明慢速挤出(3 kg h^?1)样品铜离子浸出量(0.009 mg L^?1)显著低于快速挤出(10 kg h^?1)样品(0.06 mg L^?1)。

抗菌活性
含2% CuO NPs的材料对S. aureus和E. coli分别产生6-log和3-log的杀灭率。Premix PA6中的妥尔油树脂添加剂对革兰氏阳性菌具有协同作用。SEM观察到细菌细胞膜破裂等典型纳米铜损伤特征。

水生急性毒性
斑马鱼胚胎实验显示浸出液毒性呈剂量依赖性，1:25稀释时毒性消失。值得注意的是，浸出液的铜浓度(最高0.225 mg L^?1)低于文献报道的致毒阈值，提示毒性可能源自加工过程中产生的其他成分。

该研究创新性地将材料工程与纳米安全评估相结合，证实通过调控PA6结晶度可平衡抗菌性能与生态安全性。慢速挤出工艺(3 kg h^?1)制备的材料在保持抗菌效果的同时，铜浸出量降低83%，为符合欧盟安全可持续设计(SSbD)框架的水产养殖材料开发提供了范式。研究同时强调，纳米材料的生物效应不仅取决于活性成分本身，更与制造工艺参数密切相关，这对纳米产品的工业化设计具有重要指导意义。