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生物付着を減らすための新しいアプローチ

生物付着は、石から金属表面まで、あらゆる種類の物質で頻繁に報告されており、天候にさらされたために多くの生物が成長してバイオフィルムを形成する可能性があります [Delgado, Borderie et al].

生物付着を克服するために、さまざまな形態の殺生物剤の適用 (スプレー、湿布湿布、ブラッシングなど)、またはコーティング配合物への防汚剤の添加を使用して、基質を生物学的コロニー形成から保護しました。

環境を汚染し、マトリックスとの不適合の場合にコーティング膜に巨視的な相分離を引き起こす可能性のある過剰量の殺生物剤を避けるために、殺生物剤をナノカプセルにカプセル化/閉じ込めて、生物活性種の放出を制御し、満足のいく長期防汚コーティングの増加。

天然物防汚剤(NPA)の中で、ゾステリン酸(ZA)、またはp-(スルホキシ)桂皮酸(図1)は、Zostera marinaから最初に抽出されました。 従来の殺生物剤 [1998 年の欧州議会および理事会の指令] の非毒性または低毒性の代替物として提案されており、その防汚能力とそのナトリウム塩は、これらの化合物に存在する硫酸基に起因するとされています [Boopalan et al] .

コーティング製剤中の NPA の捕捉または放出を制御するためのカプセル化は十分に対処されていないため、著者らは、市販されていないゾステリック ナトリウム塩 (ZS) をシリカ ナノコンテナにカプセル化することにより、制御放出特性を備えた革新的なフィラーを作成することを決定しました。安息香酸ナトリウム (BS) を含むナノカプセルと結果を比較してください。BS は、文化遺産から食品防腐剤まで、多くの分野で使用されている市販の殺生物剤であり、同様の方法で調製されています。

カプセル化手順は、テトラエトキシシランを、メタノールに溶解したゾステリックナトリウム塩、ジエチルエーテル、および臭化セチルトリメチルアンモニウムCTAB、NH 水中で;ジエチル エーテルは、ポロゲン、共溶媒、およびシリカ シェル形成のための CTAB とのテンプレートとして重要な役割を果たします [Maia et al]。安息香酸ナトリウムは、同量の殺生物剤を使用して同様にカプセル化されました.

ゾステリック ナトリウム塩 (NC-ZS) によって充填されたナノ粒子と安息香酸ナトリウム (NC-BS) によって充填されたナノ粒子への殺生物剤の封入は、FTIR 分析によって明らかになりました。ZS の存在は、1645cm で観察されたバンドによって確認されます。 、C=O の伸縮モードと、νas に関連付けられた 1220cm に肩を持つν(SiOSi) による 1028cm を中心とする拡大バンドに関連付けられています。 (S O) 信号、帯状疱疹ナトリウム塩に存在する硫酸基と比較。 NC-BS の場合、BS のカプセル化は、νas に関連付けられている 1601cm と 1406cm のバンドによって確認されます。 νsym (COO-)、それぞれ。

カプセル化された殺生物剤の量は、熱重量分析によって評価され、NC-ZS の場合は 3.2%、NC-BS の場合は 2.6% でした。

形態学的特性は、SEM および TEM 分析から得られました。

空のシリカ ナノカプセル (NC) (図 2 a および b) は、明確に区別されたプリーツを備えた多孔質構造を持つ規則的な形状の球状粒子で構成されています。以前の研究によると、球状のナノ粒子は中空の性質を持っており、暗い縁と薄い中心のコントラストによって明らかになりました [Chen et al].

ZS が充填されたナノカプセルは、類似の形状を示しますが、サイズが異なります (図 3)。

図2cで報告されているように、NCは100回の測定で43nmの標準偏差で148nmを中心とするサイズ分布を持っていますが、ZSを搭載したコンテナは空のコンテナよりも大きいようです(図3aおよびb)。 100 回の測定で 25 の標準偏差を持つ 563 を中心とするサイズ分布 (図 3c)。

NC-BS の場合、空のカプセルの形状およびサイズ分布に有意な変化は観察されませんでした (図 4a および b)。 NC-BSのサイズ分布は164nmを中心とし、70回の測定で標準偏差は16nmです(図4c)。有機残留物により、両方のサンプルのナノ粒子が凝集しているように見えます (図 2–4)。

その後の研究ステップは、UV-Vis 分光測光法を用いて、異なる時間にエタノールに分散したシリカナノコンテナからの ZS と BS の制御放出の研究でした。

ZS のリリース プロセスは、最初は速く進行し、その後徐々に遅くなり、22 以降は横ばいになりました。 ZSの52%が放出され、ナノカプセル中の殺生物剤とエタノール相中の殺生物剤との間の平衡に達するまで殺生物剤の一部が放出される。 BS の場合、プロセスは 50 時間後に横ばいにならず、1 時間後には 34% の BS がエタノールに放出されました。殺生物剤の放出プロファイルの違いは、おそらくエタノールへの溶解度が異なるためです。

メチルゾステリックエステル (EZS) [Villa et al.] がシリカに物理的に吸着されたサンプルの放出を研究することにより、1 時間後に EZS の累積放出が 97% であることを証明し、NC の完全な洗浄手順を考慮する- Zs と NC-Bs を水で処理した場合、1 ステップのミニエマルジョン プロセスでカプセル化された BS と ZS は、ナノ粒子のコアまたはシェル構造に大部分が割り当てられ、優れた長期放出を提供すると推測できます。

したがって、環境に優しい生物付着防止剤の使用とワンステップカプセル化法という 2 つの革新的な研究ラインを組み合わせて、初めてゾステリックナトリウム塩をシリカナノカプセルにカプセル化できたと結論付けることができます。文献データによると、放出結果は、有機分子のカプセル化と制御放出が実現されたことを示しました。

この作業で合成されたナノコンテナをより複雑な防汚コーティング システム、つまりスーパー コーティングに統合するという観点は、水ベースおよび溶媒のシリカ ナノコンテナにカプセル化された遊離ゾステリック ナトリウム塩の有効性を評価するために興味深いものになるでしょう。ベースのコーティング。

これらの調査結果は、雑誌 Applied Surface Science に最近掲載された、防汚コーティング用の新しいフィラーの合成と特徴付けというタイトルの記事で説明されています。 .この作業は、Università degli Studi Roma Tre および Università Ca’ Foscari の Ludovica Ruggiero と Elisabetta Zendri、ICMATE、CNR、Padova の Laura Crociani、Naida El Habra、Paolo Guerriero によって実施されました。


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