微重力下扩散调控重塑水凝胶抗真菌涂层与真菌界面相互作用及降解行为的研究

《npj Materials Degradation》：Interaction effects between fungi and hydrogel antifungal coating under microgravity-induced diffusion limitation

　　

摘要

微重力条件下抗真菌涂层的长期性能对航天器应用至关重要，但质量输运的改变如何调节真菌与涂层之间的相互作用以及涂层降解仍不清楚。本研究以铝合金试片为基材，评估了一种水凝胶抗真菌涂层（SDM）对巴西曲霉（Aspergillus brasiliensis）的影响，该实验在中国空间站（CSS）和地面条件下平行进行了90天。我们揭示出，微重力诱导的扩散限制并非简单增强或抑制抗真菌性能，而是重塑了真菌与涂层界面的相互作用。受限的输运减少了真菌定植，而微重力下不完整的水化层形成导致抗生物膜附着率（52.83%）低于地面条件（57.44%）。与此同时，真菌的应激适应增加了有机酸的产生，但受限的界面输运减少了腐蚀性代谢产物的积累和作用，从而缓解了涂层降解。与这一机制一致，化学结构分析显示，在太空暴露的涂层中，羰基相关的降解信号减弱，而地面试片则表现出更明显的结构退化。这些发现揭示了在微重力下控制功能涂层抗真菌和降解行为的扩散调控机制。