[发明专利]抗污损涂料及用其防止海洋污损生物污损水下物体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及抗污损涂料及用其防止海洋污损生物污损水下物体的方法。

背景技术

海洋生物污损(Marine bifouling)是指海洋动物、植物和微生物附着积聚在被海水浸泡的基质表面，造成生物腐蚀，从而给人类生产活动及海洋生态环境产生不利影响的现象。海洋污损生物(例如藤壶，苔藓虫和贻贝等)附着和堆积在水下结构上已成为人们开发利用海洋资源所面临的全球性问题，对海事工业、海水养殖业和动力装置的冷却系统造成了巨大的技术和经济挑战(参见文献“Callow and Callow,2002”；“Qian et al.2007”；“Sievers et al.2013”)。例如,大量附着在船体上的污损生物会严重影响船舶机动性，降低航行速度,从而严重增大船舶燃料消耗量(Yebra et al.,2004)。据估计，每年因污损生物所造成的经济成本高达65亿美元(Bhadury and Wright,2004)。附着在船舶上的污损生物在对海洋作业带来巨大物质和经济损失的同时，也造成了外来物种入侵等一系列海洋生态环境问题(Davidson et al.2009)。

在过去，主要基于有毒的重金属抗微生物剂(如铜、铅、砷和镉等)的船用防污漆是人们广泛使用的抗生物污损方法。有机锡化合物，如三丁基锡(tributyitin,TBT)在过去的几十年一直被视为最有效的防污剂。不幸的是，该类有机锡防污剂对非靶向海洋生物危害极大，甚至在纳克级对非靶向海洋生物具有致畸致死毒性(Alzieu,2000)。国际海事组织(IMO)和海洋环境保护委员会(MEPC)于2008年9月17日起在全球范围内全面禁止对船舶使用含有机锡的涂料 (low Callow and Callow,2011；Li et al.,2013)。更为严重的是，目前市场上广泛使用的有机锡防污漆替代品，如Irgarol 1051、敌草隆、吡啶硫铜锌、百菌清(chlorothalonil)和Sea-Nine 211^TM均已被证实对海洋生态环境具有一定的危害(Bellas,2006；Thomas and Brooks,2010)。因此，我们亟需开发低毒、高效、环境友好的替代防污剂。

人们已经从海绵、珊瑚和海鞘等大型海洋固着生物中分离得到了许多抗污损活性化合物，多数化合物显现出有效、低毒的防污作用(见Faulkner(2000)和Fusetani(2004)的综述)。但是，这些活性化合物的产量供应低的问题成为其发展成为商品防污剂的绊脚石。为了克服这一问题，人们发现来自海洋无脊椎动物及植物的共附生微生物的次级代谢产物防污效果显著(见Fusetani(2011)和Qian等(2010,2015)的综述)，且种类繁多，可进行规模化发酵，无资源再生问题，是当前极被重视的研发防污剂的宝贵资源。因此，海洋微生物中的抗污损活性化合物具有开发成为新型低毒、高效、环境友好型防污剂的巨大潜力。

发明内容

本发明提供了一种使用分离自红海的海洋细菌反硝化假弧菌(Pseudovibrio denitrificans)UST4-50发酵生产活性化合物3,3'-二吲哚基甲烷(DIM)、以及通过筛选获得该化合物的活性结构类似物，从而将该类化合物作为抗生物污损物质及其实际应用的方法。本发明对3,3'-二吲哚基甲烷及其类似物进行了抗纹藤壶(Balanus(＝Amphibalanus)amphitrite)及总合草苔虫(Bugula neritina)(一种苔藓虫)幼虫附着活性测试。同时，对这些次级代谢产物与4-羟苯基-3,3'-二吲哚基甲烷(DIM-Ph-4-OH)的乙酰化衍生物(4-(二(1H-吲哚-3-基)甲基)乙酸苯酯,DIM-Ph-4-OAc)进行了构效关系的初步探讨。此外，对化合物DIM和DIM-Ph-4-OH进行了靶向生物毒性测试，并在海洋环境中对含有DIM的涂料进行了抗污损活性测试。

在一个方面，本发明提供了一种防止或减少海洋污损生物附着于和/或污损水下物体的表面的方法，包括以下步骤：

1)获得包含一种或多种由式I表示的化合物的组合物，所述式I为：

其中R选自H、CH₃、CHOHCH₂OH、C₈H₇N、COC₈H₇N、C₉H₆N、Ph、Ph-4-OH和Ph-4-OAc；以及