Multifunktionale Biopolymerbeschichtungen nach Fischhautvorbild
Eine neuartige Biopolymerbeschichtung könnte als umweltfreundliche Oberfläche zur Verringerung des Strömungswiderstands und als Anti-Biofouling-Oberfläche eingesetzt werden.
Anti-Biofouling-Oberflächen sind sehr wichtig, da sie in mikrofluidischen Geräten, Biosensoren und biomedizinischen Geräten eine wichtige Rolle spielen. Herkömmliche Anti-Biofouling-Oberflächen könnten jedoch die Umwelt belasten. Daher ist die Entwicklung umweltfreundlicher Beschichtungen ein wichtiges Unterfangen, um die mit herkömmlichen Anti-Biofouling-Oberflächen verbundenen Probleme zu lösen.
Jetzt wurde eine neue Strategie für die Gestaltung von Anti-Biofouling-Oberflächen vorgeschlagen, die sich an der glatten Oberfläche der Schmerlenhaut orientiert. Bei dieser Strategie werden hydrophile Biopolymere, darunter Chitosan, Carboxymethylcellulose, mPEG-Amin und Alginat, auf eine poröse Polycaprolacton (PCL)-Membran aufgepfropft. Die poröse PCL-Oberfläche ist eine biomimetische Oberfläche nach dem Vorbild der Hautoberfläche einer Schmerle, die Schleim absondert. Die entwickelte Beschichtungsoberfläche ist nicht toxisch und das Beschichtungsmaterial wird nicht nach außen abgegeben.
Ausgezeichnete hydrophile Eigenschaft
Die daraus resultierenden kovalent biopolymerbeschichteten Oberflächen (BCS) weisen eine ausgezeichnete hydrophile Eigenschaft und eine widerstandsmindernde Wirkung in Wasser auf. Insbesondere die zusätzliche Beschichtung von mPEG-Amin auf der mit Alginat beschichteten Oberfläche zeigt die beste Leistung bei der Verringerung des Strömungswiderstands. Darüber hinaus zeigen die BCS eine hervorragende Anti-Biofouling-Leistung, indem sie der Anhaftung von Bakterien (Escherichia coli und Maribacter dokdonensis) widerstehen.
Die Studie wurde in Progress in Organic Coatings, Band 158, September 2021, veröffentlicht.