Oberflächenhydratation für Antifouling und Bioadhäsion

Die Antifouling-Eigenschaften von Materialien spielen bei vielen wichtigen Anwendungen wie biomedizinischen Implantaten, marinen Antifouling-Beschichtungen, Biosensorik und Membranen zur Trennung eine entscheidende Rolle. Poly(ethylenglykol) (oder PEG) enthaltende Polymere und zwitterionische Polymere haben sich als ausgezeichnete Antifouling-Materialien erwiesen. Es wird angenommen, dass ihre hervorragende Antifouling-Aktivität auf ihre starke Oberflächenhydratation zurückzuführen ist. Auf der anderen Seite ist es schwierig, Unterwasserklebstoffe zu entwickeln, obgleich Klebstoffe mit starker Haftung in einer trockenen Umgebung weithin verfügbar sind. Dies hängt mit der Dehydrierung zusammen, die in vielen Fällen für die Adhäsion wichtig ist, während Wasser der Feind der Adhäsion ist.

Starke Oberflächenhydratation

In einer neuen Untersuchung wurde festgestellt, dass PEG-haltige Polymere und zwitterionische Polymere in wässriger Umgebung eine sehr starke Oberflächenhydratation aufweisen, was der Schlüssel für ihre ausgezeichnete Antifouling-Leistung ist. Aufgrund der starken Oberflächenhydratation setzen sich Muscheln auch nach der Befestigung an den Oberflächen mit Gummibändern nicht auf diesen Oberflächen ab. Studien deuten darauf hin, dass ihre Oberflächenhydratation viel schwächer ist, und daher können Muscheln Klebstoffe erzeugen, die Wasser verdrängen, um eine Dehydrierung an der Grenzfläche zu verursachen.

Die Experimente zeigten auch, dass keine Grenzflächendehydratation auftrat, wenn Muscheln gezwungen wurden, Klebstoffe auf die PEG-haltigen Polymere und zwitterionischen Polymere aufzutragen. Doch selbst bei starker Grenzflächenhydratation wurde eine starke Adhäsion zwischen Muschelklebern und Antifouling-Polymeroberflächen festgestellt, was zeigt, dass unter bestimmten Umständen Grenzflächenwasser die Bioadhäsion an der Grenzfläche verstärken kann.

Die Studie wurde veröffentlicht in Chemical Science, Issue 38, 2020.