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  微生物表面粘附引發的生物污損已成為跨領域重大安全隱患，在食品加工與儲存、醫療衛生器械及海洋工程設施中引發連鎖性危害。傳統污損控制技術依賴抗生素、重金屬離子（如氧化亞銅）及有機生物殺滅劑（如DTT）等毒性物質，雖能實現短期防護，卻會對生態產生巨大的負面影響。新一代低表面能有機硅材料、污損阻抗水凝膠及可降解聚合物雖展現環保優勢，卻面臨靜態環境防護失效（有機硅）、環境耐受性不足（水凝膠）及主動抗菌能力較弱（可降解聚合物）等技術瓶頸，亟需構建被動抗粘、主動殺滅、界面再生相協同的環保高效防污涂層材料體系。

  中國科學院寧波材料技術與工程研究所海洋關鍵材料全國重點實驗室苛刻環境材料耦合損傷與延壽團隊長期致力于新型防污材料的設計與應用研究。近期，該團隊融合席夫堿化學與溶膠-凝膠技術，將聚醚（PEG）改性有機硅的兩性聚合物與對苯二甲醛（TPE）和肉桂醛（CAL）通過動態亞胺鍵結合在一起，成功構建了可降解有機硅水凝膠防污涂層體系，提出了一種開發多機制協同防污涂料的新方法（圖1）。①主鏈中的柔性 Si-O 鍵和分子鏈之間的動態亞胺鍵（-C=N-）的獨特組合實現了良好的柔韌性、可控的降解性和表面自我更新特性，使其能夠在使用中保持表面狀態的穩定性。②在降解過程中，雜化基質中的兩親聚合物會在界面處自我富集，形成兼具污垢釋放和抗污性能的兩親性“模糊”表面。③與水接觸后，混合涂層會釋放出抗菌性 TPE 和天然 CAL，能夠有效抑制細菌生長和生物膜形成，從而提供持久的防污能力（圖2）。?優化后的涂層細菌殺滅率高達 98.8%，抗菌附著率高達 99.8%。通過涂層的降解速率預測ADSH的防污期效可達5.5年（厚度200μm），具有優異的綜合抗生物污損性能（圖3）。該涂層結合了多種綠色協同防污機制，為開發環保型防污涂層提供了一種新策略。

  相關研究結果以“Constructing Self-Renewing Silicone-Hydrogel Hybrid Coatings with Integrated Fouling Resistant/Release/Killing Mode toward Superior Biofouling Defense” （10.1002/smll.202504089）為題目發表在國際期刊《Small》上，該團隊的嚴明龍助理研究員為第一作者和通訊作者，趙文杰研究員為共同通訊作者。研究工作得到了國家自然科學基金（52103133，52105230）、浙江省重點研發計劃（2023C03013，2022C01183）、寧波市科技創新2025重大項目（2020Z053）等項目的資助。

圖1 可降解有機硅水凝膠防污材料示意圖

圖2 可降解有機硅水凝膠防污材料的降解特征

圖3 可降解有機硅水凝膠防污材料的多元協同防污性能

  團隊前期在新型多元協同環保抗菌防污材料的設計、規模化可控制備及材料在海洋苛刻環境下污損防護等方面的微觀機制與工程應用研究等領域取得系列進展。生物污損問題已經成為制約水下設施設備安全高效運行的瓶頸問題，防污材料的環境友好、廣譜高效的迫切需求給當前研究帶來極大困擾。為此，團隊綜合考慮經濟、環境、安全等因素，提出多元化的抗菌防污策略，發展了通過席夫堿化學合成本征防污材料的方法，系統探索了防污涂層結構特征與其防污表現之間的聯系，揭示了一些長期以來在多元協同防污方面未被重視的重要信息。在過去的三年中，團隊制備了一系列基于動態亞胺鍵及金屬配位鍵的水觸發降解本征防污聚合物（Adv. Mater. Interfaces 2022, 9, 2101920），并系統探索了完全由自然產物組成的類多酚化合物及其自組裝行為（Journal of Colloid and Interface Science 629 (2023) 496-507）。發現這種具有可控降解及表面自更新作用的聚席夫堿基防污材料與其他新型綠色防污技術可以進行良好的復合，聚席夫堿防污樹脂與鎵基液態金屬維納顆粒形成的復合涂層解決了鎵基液態金屬存儲穩定性和和鎵離子釋放速率的問題（Progress in Organic Coatings 186 (2024) 108075），聚席夫堿防污樹脂與光催化防污劑（g-C₃N₄）形成的復合涂層實現了光催化劑的近100%高效利用及綠色高效防污（Mater. Horiz., 2024, 11, 4438-4453）。另外，動態亞胺鍵的水觸發釋放特性及其天然防污醛類物質的抗菌活性為改善仿生超滑表面的長效防污活性提供了可行的思路（Journal of Colloid and Interface Science 653 (2024) 833-843）。

  論文信息：Minglong Yan, Saijun Wu, Yuchen Zhong, Yinghao Wu, Yangmin Wu, Xijian Lan, Wenjie Zhao. Constructing Self-Renewing Silicone-Hydrogel Hybrid Coatings with Integrated Fouling Resistant/Release/Killing Mode toward Superior Biofouling Defense. Small，2025. DOI: 10.1002/smll.202504089

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202504089

  下載：Constructing Self-Renewing Silicone-Hydrogel Hybrid Coatings with Integrated Fouling Resistant/Release/Killing Mode toward Superior Biofouling Defense