سطوح نانوساختار مهندسی شده می توانند راه جدیدی برای محدود کردن رسوب زیستی دریایی ارائه دهند

ویرایش شده توسط گابی کلارک، بررسی توسط رابرت ایگان

این مقاله با توجه به روند و سیاست‌های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

محققان دانشگاه سلطان قابوس سطوح مهندسی شده‌ای را توسعه داده‌اند که الگوهای میکروسکوپی را با نانومیله‌های اکسید روی ترکیب می‌کنند تا اتصال باکتری‌ها و ریزجلبک‌ها را کاهش دهند - فرآیندی که به رسوب‌زدایی در تجهیزات دریایی و صنعتی غوطه‌ور کمک می‌کند.

رسوب زیستی زمانی اتفاق می‌افتد که میکروارگانیسم‌ها و موجودات دریایی بزرگ‌تر روی سطوحی که در معرض آب هستند تجمع می‌کنند. این می تواند عملکرد کشتی را کاهش دهد، مصرف سوخت را افزایش دهد، خوردگی را تسریع کند، ورودی آب و مبدل های حرارتی را مسدود کند و بر تجهیزات آبزی پروری تأثیر بگذارد. این چالش ها تلاش هایی را برای توسعه مواد ضد رسوب بادوام با کاهش سمیت زیست محیطی انجام داده است.

در مطالعه جدید، محققان پوشش‌های نانومیله اکسید روی را روی سه سطح پلیمری با طرح‌های متفاوت با نام‌های D1، D2 و D3 ساختند. مواد به دست آمده، الگوهای سطح میکرو مقیاس را با ساختارهای اکسید روی در مقیاس نانو ترکیب کردند. این کار در مجله PLOS One منتشر شده است.

این تیم سطوح مهندسی شده را تحت شرایط جریان آزمایشگاهی با استفاده از باکتری Escherichia coli و دیاتوم دریایی Amphora sp آزمایش کردند. آنها همچنین سمیت حاد احتمالی را با استفاده از لارو میگوی پا سفید Litopenaeus vannamei ارزیابی کردند.

پوشش‌های اکسید روی سطوح طرح‌دار را به شدت آب‌گریز می‌کند، با زوایای تماس آب تقریبا 150-165 درجه در مقایسه با سطوح بدون پوشش حدود 80-90 درجه.

نتایج نشان داد که پوشش‌ها چسبندگی باکتریایی را به ترتیب 60.3، 48.8 و 5.8 درصد در سطوح D1، D2 و D3 کاهش دادند. پوشش دیاتوم ها 9.9٪، 72.9٪ و 71.8٪ در سطوح پوشش داده شده مربوطه کاهش یافت.

محققان اثرات ضد رسوب را به ترکیبی از عوامل، از جمله انتشار یون‌های روی، تولید گونه‌های فعال اکسیژن، ترشوندگی سطح و تعامل بین ساختارهای میکرو و نانو نسبت دادند.

سمیت بسته به طراحی سطح متفاوت است. سطح D1 پوشش داده شده با اکسید روی بهترین تعادل کلی را بین عملکرد ضد رسوب و سمیت کم نسبت به لارو میگو نشان داد. در مقابل، سطح پوشش داده شده D3 عملکرد ضد باکتریایی کمتر و سمیت لاروی بیشتری را نشان داد، که اهمیت طراحی دقیق الگوی سطح زیرین را به جای تکیه بر مواد پوشش به تنهایی برجسته می کند.

بررسی میکروسکوپی پس از آزمایش‌های بیولوژیکی نشان داد که نانومیله‌های اکسید روی از نظر ساختاری دست نخورده باقی مانده‌اند و این نشان می‌دهد که پوشش‌ها در طول دوره آزمایش آزمایشگاهی پایدار بودند.

یافته‌ها نشان می‌دهد که ترکیب نانومیله‌های اکسید روی با سطوح ریزالگوی طراحی‌شده خاص می‌تواند رویکرد امیدوارکننده‌ای برای توسعه مواد ضد رسوب ارائه دهد. چنین موادی در نهایت می توانند از کاربردهایی که شامل سطوح کشتی، شبکه های آبزی پروری، سیستم های آبگیری و سایر تجهیزات در معرض محیط های دریایی هستند پشتیبانی کند.

با این حال، محققان تاکید کردند که این آزمایش ها در شرایط آزمایشگاهی کنترل شده انجام شده است. آزمایش‌های صحرایی طولانی‌مدت و ارزیابی‌های اکوتوکسیکولوژیکی بیشتر قبل از اینکه پوشش‌ها برای استفاده عملی دریایی یا صنعتی در نظر گرفته شوند، مورد نیاز است.

ازهر البوسعیدی و همکاران، خواص ضد رسوب پوشش نانومیله اکسید روی روی پلیمرهای ریزالگو، PLOS One (2026). DOI: 10.1371/journal.pone.0357826

کارشناسی ارشد زبان انگلیسی، ویرایشگر کپی از سال 2021 با تجربه در آموزش عالی و محتوای بهداشتی. تقدیم به اخبار معتبر علمی. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →