Verhinderung von Biofouling durch Nanozyme

Fouling bezeichnet verschiedene Ablagerungen auf der Oberfläche von Materialien, die die Materialeigenschaften nachteilig beeinflussen, darunter anorganische Ablagerungen, organische Beläge sowie biologische Anhaftungen. Durch biologische Anlagerung verursachtes Fouling wird als biologisches Fouling bezeichnet. Biofouling ist in der Natur weit verbreitet und für den Menschen mit erheblichen Nachteilen verbunden – insbesondere die marine biologische Verschmutzung. So führen beispielsweise am Schiffsrumpf anhaftende Meeresorganismen zu erhöhtem Strömungswiderstand und Biokorrosion.

Nanozyme sind enzymähnliche katalytische Nanomaterialien, die unter physiologisch relevanten Bedingungen eine enzymtypische Kinetik aufweisen. Sie zeichnen sich durch hohe Effizienz, einstellbare Aktivität, einfache Skalierbarkeit und Wiederverwendbarkeit aus. Creative Enzymes bietet Enzymtypen zur Prävention von Biofouling an – mit dem Ziel, umweltfreundliche Lösungen zu unterstützen.

Antifouling mit V₂O₅-Nanozymen

• Biofouling kann zur Korrosion von Metalloberflächen und zur Kontamination medizinischer Geräte führen; Nanozyme können zudem zur Prävention von Biofouling beitragen.
• Creative Enzymes entwickelt Vanadiumpentoxid-Nanozyme mit Vanadium-Haloperoxidase-Aktivität zur Hemmung der Biofilmbildung. In Gegenwart von Wasserstoffperoxid werden Bromidionen oxidiert, wodurch hypobromige Säure (HOBr) und Singulett-Sauerstoff (¹O₂) entstehen; letzterer weist eine ausgeprägte antimikrobielle Aktivität auf.

Abb. 1 Antifouling mit Nanozymen.

• Auf Edelstahloberflächen aufgebrachte Vanadiumpentoxid-Nanozyme können die mikrobielle Anhaftung hemmen und die Biofilmbildung in Meerwasser wirksam verhindern, was ein potenzielles Anwendungspotenzial für Antifouling-Beschichtungen von Schiffsrümpfen bietet.

Antifouling mit CeO_2-x-Nanozymen

• Wir entwickeln Ceroxid-(CeO_2-x)-Nanozyme mit halogenierter Peroxidase-ähnlicher Aktivität, die eine katalytische Funktion für Antifouling in Meerwasser aufweisen.
• Das Ce⁴⁺/Ce³⁺-Redoxpaar vermittelt Oberflächen-REDOX-Reaktionen an Ceroxid-Nanozymen und kann Wasserstoffperoxid nutzen, um Bromidionen (Br^-) im Meerwasser zu hochreaktivem HOBr zu oxidieren. Dadurch können die Nanozyme in Quorum-Sensing-Prozesse in Biofilmen eingreifen.
• Ceroxid-Nanozyme können als Beschichtung die Anhaftung von Bakterien und anderen Mikroorganismen an der Oberfläche wirksam verhindern und als neuartiges alternatives Material für Antifouling-Behandlungen in Meerwasser eingesetzt werden.

Antifouling mit Co-Al-Ce-Nanozymen

• Nanozyme sind umweltverträgliche Antifouling-Materialien, da sie reaktive Sauerstoffspezies (ROS) erzeugen.
• Wir stellen stabile Co-Al-Ce-Mischmetalloxide (MMO) her. Darüber hinaus haben wir festgestellt, dass die Kopplung von MMO mit CeO₂ die Peroxidase-(POx)-Aktivität steigern kann.
• Dieses neuartige Co-Al-Ce-MMO zeigt zudem in nahezu neutralen pH-Lösungen einen antimikrobiellen Wirkmechanismus gegen gramnegative Bakterien durch die Bildung von ROS – hauptsächlich ·O^2- – in Gegenwart von H₂O₂. Es kann daher als potenzielles „grünes“ marines Antifouling-Material eingesetzt werden.

Creative Enzymes engagiert sich seit langem für die Entwicklung und Anwendung von Nanozymen. Gern stellen wir unsere umfassende Erfahrung und unsere fortschrittliche Plattform zur Verfügung, um hochwertige Produkte und einen zuverlässigen Service bereitzustellen, die den Anforderungen jedes einzelnen Kunden entsprechen. Wenn Sie an unseren Dienstleistungen interessiert sind oder Fragen haben, kontaktieren Sie uns bitte jederzeit oder stellen Sie eine Online-Anfrage.