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原文传递抗菌肽修饰船体表面的制备及其防污防腐蚀性能研究

论文题名：	抗菌肽修饰船体表面的制备及其防污防腐蚀性能研究
关键词：	船舶表面改性;抗菌肽;防污性能;防腐蚀性能
摘要：	海洋污损生物在船舶、管道和水产养殖网箱等多种表面的附着和繁殖，给人类与海洋相关的活动带来了一系列危害，生物污损日益受到关注。然而传统的防污涂料含有重金属离子，对非目标海洋生物也具有高毒性，不符合绿色环保的防污理念，因此开发一种环保型广谱防污手段非常必要。抗菌肽是许多生物体分泌的一种可以抑制细菌等污损生物黏附的生物分子，部分抗菌肽具有优异的细胞相容性和高度的亲和性，可用作改性船舶表面的潜在材料。本论文以304不锈钢为研究基底，通过筛选优化得到的抗菌肽修饰金属材料表面得到改性生物有机金属材料，利用表征仪器对样本表面的理化性质进行表征，选用需钠弧菌、三角褐指藻评估样本表面的防污性能，同时评测了样本在需钠弧菌培养液中浸泡不同时间段后的耐腐蚀性能，通过不断优化改性手段，建立一种新型船舶表面防污和防腐蚀手段。主要的研究内容如下: 　　1.多巴胺/PEI/二氧化硅/抗菌肽多重修饰表面　　利用多巴胺（DA）、聚乙烯亚胺（PEI）和二氧化硅（SiO2）共沉积修饰DA改性后的304不锈钢（SS）表面制备纳米复合表面SS-DA/PEI/SiO2,通过接枝抗菌肽（AMPs）马盖宁（MAGⅡ）来制备 SS-DA/PEI/SiO2-M复合表面。对 SS-DA/PEI/SiO2和 SS-DA/PEI/SiO2-M表面的形貌结构、理化性质、细胞相容性、防污和防腐蚀性能等进行了详细的测试与研究。结果表明，不锈钢表面成功制备了 DA/PEI/SiO2/AMPs复合涂层,而且改性表面均表现出优异的细胞相容性。此外，防污实验结果显示，AMPs改性前后的SS-DA/PEI/SiO2表面的抗菌效率达到78.39％和95.90％,AMPs的成功接枝有效提高了改性样品表面的防污性能。电化学和稳定性测试表明，改性样本表面具有良好的耐腐蚀性和防污稳定性。　　2.多巴胺与抗菌肽修饰表面　　在上述研究的基础上，通过优化反应步骤，并改进抗菌肽，以DA为偶联剂将抗菌肽Turgencin BMox2（TB）接枝到304 SS表面制备了防污表面SS-DA-TB。利用红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）、接触角测量仪（CA）、三维光学显微镜、椭圆偏振仪和原子力显微镜（AFM）表征了改性前后样本表面的形貌特征和理化性质。结果表明，抗菌肽成功接枝到304 SS表面,并改变了样本表面的形貌和润湿性。利用293T和E11细胞与抗菌肽TB共培养，证明了抗菌肽TB优异的细胞相容性。通过污损生物贴附测试表明了 SS-DA-TB具有优异的防污性能，对需钠弧菌和三角褐指藻表现出99.85％和67.93％的附着抑制率。此外，电化学性能测试结果表明SS-DA-TB在需纳弧菌培养液中浸泡14天后依然具备良好的耐腐蚀性能。　　3.抗菌肽衍生物修饰表面　　基于上述研究，进一步优化反应步骤和改进抗菌肽，利用从海洋生物提取的一种AMPs和多巴胺在弱酸条件下反应合成了一种抗菌肽衍生物DP,然后将其用于改性304 SS,制备了防污表面SS-DP。质谱分析证实了 DP的合成反应，细胞相容性测试结果表明，抗菌肽衍生物DP具有优异的细胞相容性。通过FTIR、XPS、AFM、接触角和三维光学轮廓仪，证明了 DP成功地接枝到304 SS表面。利用污损生物贴附测试表明了DP处理后的不锈钢表面具有优异的防污能力，对需钠弧菌和三角褐指藻表现出97.78％和90.01％的附着抑制率。此外，电化学性能和稳定性测试结果表明，制备的SS-DP表面具有优异的耐腐蚀性和防污稳定性。本论文结果可为海洋工业领域及其他相关领域提供一种新型绿色防污和防腐蚀策略。
作者：	刘德
专业：	机械工程
导师：	曹攀;陶文波
授予学位：	硕士
授予学位单位：	扬州大学
学位年度：	2023