污損硅藻在固相表面的附著機理研究

《污損硅藻在固相表面的附著機理研究》是依託南昌大學，由李燕擔任項目負責人的地區科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：污損硅藻在固相表面的附著機理研究
• 項目類別：地區科學基金項目
• 項目負責人：李燕
• 依託單位：南昌大學

項目摘要

污損硅藻在固體表面的附著廣泛而頑固，易使防污材料失效。目前針對硅藻附著機理的研究僅初步揭示了部分固體表面性質對硅藻初始附著行為的影響，硅藻附著位點的選擇機制和附著後對特定表面的適應機制皆不清楚。本項目擬以中國海域分離得到的污損硅藻為模式生物，從附著位點選擇機制出發，系統研究固體表面自由能、表面化學基團和表面電荷對硅藻初始附著行為（包括初始附著量、抗水流剪下力及附著聚集狀態）的影響，揭示初始附著過程中硅藻細胞與固體表面的相互作用過程；從硅藻對特定表面的適應機制出發，考察特異表面上硅藻膜胞外聚合物質的成分、理化性質差異，結合硅藻膜抗水流剪下特性，揭示胞外聚合物質中對細胞固著起關鍵作用的成分。綜合上述兩方面的研究，探討影響硅藻初始與永久附著的關鍵因素，為開發高效廣譜的防污材料提供理論基礎。

結題摘要

硅藻是生物污損形成的關鍵污損生物，其在固相表面的附著可誘導大型污損生物附著，同時附著的硅藻膜異常頑固，對各種性質的表面具有廣泛適應性。因此，硅藻的附著機理有助於了解海洋污損的形成，並為海洋污損的防治提供理論基礎。以從中國近海廈門海域分離純化培養的新月菱形藻和舟形藻為模式藻株，考察影響其附著的關鍵胞外聚合物質（extracellular polymeric substances, EPS）成分，並研究其在不同性質固相表面的附著行為，進而深入揭示其附著機理。 採用浸漬法使三甲基矽氧烷在單晶矽表面自組裝形成單分子層，並以接觸角、橢圓偏振儀、X射線光電子能譜（X ray photoelectron spectroscopy, XPS）及掃描電鏡表徵得到的改性表面，得到表面潤濕性可控且表面性質較均一的固相表面。結合原位氧化及陽極化處理，分別獲得了靜態水接觸角為17°的強親水性表面及157°的超疏水表面。利用製備得到的單分子自組裝改性表面考察硅藻在不同潤濕性表面的初始附著行為，發現疏水的表面更利於硅藻的初始附著，但附著強度較低，且疏水表面上硅藻存在富集附著的現象。 對定製的PTFE/FEP駐極體複合膜進行表面電位衰減測試，發現高濕的環境對表面電位的衰減產生了強烈的消極影響，在濕度為100%的條件下，7d後的電位保留率均低於80%。以新月菱形藻為代表，採用回響面最佳化新月菱形藻的EPS提取工藝，在固定超聲功率為240W的條件下，獲得最佳提取條件為pH=7.2、溫度=56℃以及超聲時間=3.2 min，在最優提取條件下的EPS提取量為407 μg.mL-1，其中DNA含量約為13 μg.mL-1，多糖和蛋白質是硅藻EPS的主要成分，且多糖含量多於蛋白質的含量，DNA的含量最少。通過考察實驗藻株在不同潤濕性和不同電位表面後期的固定生長行為，結果顯示，疏水表面和帶正電的表面更適合實驗藻株的後期固定生長，親水性和帶負電的表面則會刺激硅藻分泌更多的EPS來抵禦生存脅迫。