Динамика обрастания пластин с покрытиями, содержащими наночастицы

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

В прибрежной акватории г. Севастополь (Черное море) с 30 августа по 19 сен‑тября 2022 г. исследованы сообщества микрообрастателей на пластинах из полиметилакрилата (контроль), покрытых противообрастающей эмалью Био‑пласт‑52 и экспериментальными составами, содержащими наночастицы (НЧ) ZnO-FeZnO, CuO-FeCuO, ZnTi2O4-ZnO, ZnTi2O4-TiO2 и Ag-TiO2. Отбор проб проводили на 3, 13 и 20 сутки. Проведен сравнительный анализ сообществ мик­рообрастателей, сформировавшихся на исследуемых покрытиях. На по‑верхностях обнаружено 72 таксона организмов: бактерии, грибы (33), фототро­фы (38). Количество таксонов на покрытиях изменялось от 34 (Биопласт‑52) до 49 (НЧ ZnTi2O4-TiO2). По времени экспозиции количество таксонов в сооб­ществах изменялось от 43 (третьи сутки) до 55 (двадцатые сутки). Соотношение биомассы финального обрастания к биомассе, сформировавшиеся на третьи сутки экспозиции, составляло от 1.6 (НЧ ZnO-FeZnO) до 24 раз (НЧ Ag-TiO2). Вычислен индекс противообрастающей эффективности покрытий (Iэф, %). Лучший результат испытания получен для покрытия, в составе которого были НЧ ZnTi2O4-ZnO (Iэф = 63.78%). В ранне-осенний период в прибрежной зоне г. Севастополь композиции с НЧ CuO-FeCuO и Ag-TiO2 (индексы эффектив‑ности –36.01 и –43.18%) показали себя, как малоперспективные.

Sobre autores

N. Kopytina

Institute of Biology of Inland Waters named after I.D. Papanin RAS; Federal Scientific Center Institute of Biology of the Southern Seas named after A.O. Kovalevsky RAS

Email: kopytina_n@mail.ru
152742, Russia, Yaroslavl region, Nekouzsky district, pos. Borok; 299011, Russia, Sevastopol, Nakhimov Ave, 2

N. Andreeva

Sevastopol State University; Institute of Natural and Technical Systems RAS

Email: andreeva.54@list.ru
299053, Russia, Sevastopol, Universitetskaya St, 33; 299011, Russia, Sevastopol, Lenin St, 28

A. Mosunov

Sevastopol State University

Email: kopytina_n@mail.ru
299053, Russia, Sevastopol, Universitetskaya St, 33

E. Bocharova

Federal Scientific Center Institute of Biology of the Southern Seas named after A.O. Kovalevsky RAS

Email: kopytina_n@mail.ru
299011, Russia, Sevastopol, Nakhimov Ave, 2

O. Sizova

Sevastopol State University; Institute of Natural and Technical Systems RAS

Email: kopytina_n@mail.ru
299053, Russia, Sevastopol, Universitetskaya St, 33; 299011, Russia, Sevastopol, Lenin St, 28

O. Bakina

Institute of Strength Physics and Materials Science of the Siberian Branch of RAS

Email: kopytina_n@mail.ru
634021, Russia, Tomsk, Akademicheskiy Ave, 2/4

M. Lerner

Institute of Strength Physics and Materials Science of the Siberian Branch of RAS

Autor responsável pela correspondência
Email: kopytina_n@mail.ru
634021, Russia, Tomsk, Akademicheskiy Ave, 2/4

Bibliografia

  1. Maan A.M.C., Hofman A.H., de Vos W.M., Kamperman M. Recent developments and practical feasibility of polymer-based antifouling coatings // Advanced Functional Materials, 2020. V. 30. № 32. Article number: 2000936.
  2. Jin H., Tian L., Bing W. Zhao J., Ren L. Bioinspired marine antifouling coatings: Status, prospects, and future // Progress in Materials Science, 2022. V. 124. Article number: 100889.
  3. Gutner-Hoch E., Martins R., Maia F., Oliveira T., Shpigel M., Weis M., Tedim I., Benayahu Y. Toxicity of engineered micro- and nanomaterials with antifouling properties to the brine shrimp Artemia salina and embryonic stages of the sea urchin Paracentrotus lividus // Environmental pollution (Barking, Essex: 1987), 2019. V. 251. P. 530–537.
  4. Pérez H., Vargas G., Silva R. Use of Nanotechnology to Mitigate Biofouling in Stainless Steel Devices Used in Food Processing, Healthcare, and Marine Environments // Toxics, 2022. V. 10. № 1. Article number: 35.
  5. Раилкин А.И., Отвалко Ж.А., Коротков С.И. Концепция экологически безопасной защиты от морского обрастания и ее разработка с использованием каучук-эпоксидных покрытий // Морской биологический журнал, 2017. Т. 2. № 3. С. 40–52.
  6. Rittschof D., Orihuela B., Genzer J., Efimenko K. PDMS Networks Meet Barnacles: A Complex and Often Toxic Relationship // Biofouling, 2022. V. 38. P. 876–888.
  7. Dobretsov S., Rittschof D. “Omics” Techniques Used in Marine Biofouling Studies // International journal of molecular sciences, 2023. V. 24. № 13. Article number: 10518.
  8. Avelelas F., Martins R., Oliveira T., Maia F. Malheiro E., Soares A.M.V.M., Loureiro S., Tedim J. Efficacy and ecotoxicity of novel anti-fouling nanomaterials in target and non-target marine species. Marine biotechnology (New York, N.Y.), 2017. № 19. Р. 164–174.
  9. Elmas S., Skipper K., Salehifar N., Jamieson T., Andersson G., Nydén M., Leterme S.C., Andersson M.R. Cyclic copper uptake and release from natural seawater: A fully sustainable antifouling technique to prevent marine growth // Environmental science & technology, 2021. V. 55. № 1. P. 757–766.
  10. Piola R., Leary M., Santander R., Shimeta J. Antifouling performance of copper-containing fused filament fabrication (FFF) 3-D printing polymer filaments for marine applications // The Journal of Bioadhesion and Biofilm Research, 2021. V. 37. Iss. 2. P. 206–221.
  11. Donnelly B., Sammut K., Tang Y. Materials Selection for Antifouling Systems in Marine Structures // Molecules, 2022. V. 27. Iss. 11. Article number 3408.
  12. Cao P., Cao Z., Yuan C. Stainless steel coated by Cu NPs via dopamine coupling for antifouling application // Surface and Interface Analysis, 2019. V. 51. Iss. 8. Р. 809–816.
  13. Jaramillo A.F., Riquelme S., Sánchez-Sanhueza G., Medina C., Solís-Pomar F., Rojas D., Montalba C., Melendrez M.F., Pérez-Tijerina E. Comparative Study of the Antimicrobial Effect of Nanocomposites and Composite Based on Poly (butylene adipate-co-terephthalate) Using Cu and Cu/Cu2O Nanoparticles and CuSO4 // Nanoscale research letters, 2019. V. 14. Article number 158.
  14. Selim M.S, Samak N.A, Hao Z., Xing J. Facile design of reduced graphene oxide decorated with Cu2O nanocube composite as antibiofilm active material // Materials Chemistry and Physics, 2020. V. 239. № 1. Article number 122300.
  15. Swar S., Máková V., Horakova J. Kejzlar P. Parma P. Stibor I. A comparative study between chemically modified and copper nanoparticle immobilized Nylon 6 films to explore their efficiency in fighting against two types of pathogenic bacteria // European Polymer Journal, V. 122. Article number 109392.
  16. Ali A., Jamil M.I., Jiang J., Shoaib M., Amin B.U.l., Luo S., Zhan X., Chen F., Zhang Q. An overview of controlled-biocide-release coating based on polymer resin for marine antifouling applications // Journal of Polymer Research, 2020. V. 27. Article number: 85.
  17. Lopes F.S., Oliveira J.R., Milani J., Oliveira L.D., Machado J.P.B., Trava-Airoldi V.J., Lobo A.O, Marciano F.R. Biomineralized diamond-like carbon films with incorporated titanium dioxide nanoparticles improved bioactivity properties and reduced biofilm formation // Materials science & engineering C Materials for biological applications, 2017. V. 81. P. 373–379.
  18. Zhang S., Liang X., Gadd G.M., Zhao Q. Advanced titanium dioxide-polytetrafluorethylene (TiO2-PTFE) nanocomposite coatings on stainless steel surfaces with antibacterial and anti-corrosion properties // Applied Surface Science, 2019. V. 490. P. 231–241.
  19. Wachesk C.C., Seabra S.H., Dos Santos T.A.T., Trava-Airoldi V.J., Lobo A.O., Marciano F.R. In vivo biocompatibility of diamond-like carbon films containing TiO2 nanoparticles for biomedical applications // Journal of materials science. Materials in medicine, 2021. V. 32. № 9. Article number: 117.
  20. Stanić V., Dimitrijević S., Antić-Stanković J., Mitrić M., Jokić B., Plećaš I., Raičević S. Synthesis, characterization and antimicrobial activity of copper and zinc-doped hydroxyapatite nanopowders // Applied Surface Science, 2010. V. 256. Iss. 20. P. 6083–6089.
  21. Nassif L.A., Rioual S., Farah W. Fauchon M., ToueixY., Hellio C., Abboud M., Lescop B. Electrophoretic deposition of zinc alginate coatings on stainless steel for marine antifouling applications // Journal of Environmental Chemical Engineering, 2020. V. 8. Iss. 5. Article number: 104246.
  22. Soon Z.Y., Jung J.H., Jang M., Kang J.-H., Jang M.-C., Lee J.-S., Kim M. Zinc pyrithione (ZnPT) as an antifouling biocide in the marine environment-a literature review of its toxicity, environmental fates, and analytical methods // Water Air and Soil Pollution, 2019. V. 230. Article number: 310.
  23. Krishnan M., Sivanandham V., Hans-Uwe D., Murugaiah S.G., Seeni P., Gopalan S., Rathinam A.J. Antifouling assessments on biogenic nanoparticles: A field study from polluted offshore platform // Marine pollution bulletin, 2015. V. 101. № 2. P. 816–825.
  24. Cao P., He X., Xiao J., Yuan C., Bai X. Covalent bonding of AgNPs to 304 stainless steel by reduction in situ for antifouling applications // Applied Surface Science, 2018. V. 452. P. 201–209.
  25. Bakina O., Glazkova E., Rodkevich N., Mosunov A., Chzhou V., Lerner M. Electroexplosive synthesis of composite ZnO/ZnFe2O4/Zn nanoparticles with photocatalytic and antibacterial activity // Materials Science in Semiconductor Processing, 2022. V. 152. Article number: 107076.
  26. Glazkova E., Bakina O., Rodkevich N., Mosunov A., Evstigneev M., Evstigneev V., Klimenko V., Lerner M. Antibacterial Properties of PMMA Functionalized with CuFe2O4 /Cu2O/CuO Nanoparticles // Coatings 2022, V. 12. Article number: 957.
  27. Эмаль “Биопласт-52”. 2017. Технические условия. ТУ 20.30.12.130-002-03218320-2017. Дата введения 05.09.2017 г.
  28. Kopytina N.I., Andreeva N.A., Sizova O.S., Mosunov A.A., Evstigneev V.P., Bocharova E.A. Communities of Fungi on Plates Coated with Antifouling Paint Modified by Nanoparticles // Inland Water Biology, 2023. V. 16, № 4. P. 656–663.
  29. De Hoog G.S., Guarro J., Gene J., Figueras M.J. Atlas of clinical fungi. Utrecht: Reus. 2000. 1126 p.
  30. Гусляков Н.Е., Закордонец О.А., Герасимюк В.П. Атлас диатомовых водорослей бентоса северо-западной части Черного моря и прилегающих водоемов. Киев: Наукова думка. 1992. 110 c.
  31. Clarke K.R., Gorley R.N, Somerfield P.J., Warwickb R.M. Change in marine communities: an approach to statistical analysis and interpretation. Plymouth: PRIMER-E. 2014. 262 p.
  32. Шилова О.А., Халаман В.В., Комендантов А.Ю., Кондратенко Ю.А., Ефимова Л.Н., Цветкова И.Н., Кочина Т.А. Исследование процесса биообрастания экологически безопасных лакокрасочных покрытий в естественных условиях Белого моря // Физика и химия стекла, 2021. Т. 47. № 2. С. 209–228.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».