污损硅藻在固相表面的附着机理研究

污损硅藻在固体表面的附着广泛而顽固，易使防污材料失效。目前针对硅藻附着机理的研究仅初步揭示了部分固体表面性质对硅藻初始附着行为的影响，硅藻附着位点的选择机制和附着后对特定表面的适应机制皆不清楚。本项目拟以中国海域分离得到的污损硅藻为模式生物，从附着位点选择机制出发，系统研究固体表面自由能、表面化学基团和表面电荷对硅藻初始附着行为（包括初始附着量、抗水流剪切力及附着聚集状态）的影响，揭示初始附着过程中硅藻细胞与固体表面的相互作用过程；从硅藻对特定表面的适应机制出发，考察特异表面上硅藻膜胞外聚合物质的成分、理化性质差异，结合硅藻膜抗水流剪切特性，揭示胞外聚合物质中对细胞固着起关键作用的成分。综合上述两方面的研究，探讨影响硅藻初始与永久附着的关键因素，为开发高效广谱的防污材料提供理论基础。

硅藻是生物污损形成的关键污损生物，其在固相表面的附着可诱导大型污损生物附着，同时附着的硅藻膜异常顽固，对各种性质的表面具有广泛适应性。因此，硅藻的附着机理有助于了解海洋污损的形成，并为海洋污损的防治提供理论基础。以从中国近海厦门海域分离纯化培养的新月菱形藻和舟形藻为模式藻株，考察影响其附着的关键胞外聚合物质（extracellular polymeric substances, EPS）成分，并研究其在不同性质固相表面的附着行为，进而深入揭示其附着机理。 .采用浸渍法使三甲基硅氧烷在单晶硅表面自组装形成单分子层，并以接触角、椭圆偏振仪、X射线光电子能谱（X ray photoelectron spectroscopy, XPS）及扫描电镜表征得到的改性表面，得到表面润湿性可控且表面性质较均一的固相表面。结合原位氧化及阳极化处理，分别获得了静态水接触角为17°的强亲水性表面及157°的超疏水表面。利用制备得到的单分子自组装改性表面考察硅藻在不同润湿性表面的初始附着行为，发现疏水的表面更利于硅藻的初始附着，但附着强度较低，且疏水表面上硅藻存在富集附着的现象。.对定制的PTFE/FEP驻极体复合膜进行表面电位衰减测试，发现高湿的环境对表面电位的衰减产生了强烈的消极影响，在湿度为100%的条件下，7d后的电位保留率均低于80%。以新月菱形藻为代表，采用响应面优化新月菱形藻的EPS提取工艺，在固定超声功率为240W的条件下，获得最佳提取条件为pH=7.2、温度=56℃以及超声时间=3.2 min，在最优提取条件下的EPS提取量为407 μg.mL-1，其中DNA含量约为13 μg.mL-1，多糖和蛋白质是硅藻EPS的主要成分，且多糖含量多于蛋白质的含量，DNA的含量最少。通过考察实验藻株在不同润湿性和不同电位表面后期的固定生长行为，结果显示，疏水表面和带正电的表面更适合实验藻株的后期固定生长，亲水性和带负电的表面则会刺激硅藻分泌更多的EPS来抵御生存胁迫。