[发明专利]利用羧基修饰的碳纳米管抑制聚二甲基硅氧烷表面生物膜中真核生物附着生长的方法

说明书

本发明属于生物技术领域，涉及一种利用羧基修饰的多壁碳纳米管(carboxyl modified multiwall carbon nanotubes,cMWNTs)作为纳米添加剂抑制聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)表面生物膜中附着污损真核生物生长的方法。通过将不同种类cMWNTs引入PDMS成膜体系，制备不同种类cMWNTs‑PDMS复合涂层，利用cMWNTs添加剂有效降低和改变PDMS表面附着污损真核生物群落的多样性水平及丰度，抑制污损真核生物的生长。

技术领域

本发明涉及一种利用不同碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)抑制PDMS表面真核生物生长的方法。应用菌群结构或群落结构的测定方法检测污损真核生物群落结构，并从分子生态学角度从群落整体水平上评价不同CNTs-PDMS复合涂层表面污损真核生物群落结构动态变化。本发明属于生物技术领域。

背景技术

海洋生物污损给全世界海洋产业的发展带来严重危害，极大程度上限制了人类对于海洋资源的开发和利用。据统计，全世界每年由海洋生物污损造成的船体自重增加会使燃油消耗增加40％，整体航运成本增加77％。每年由海洋生物污损造成的经济损失高达300-500亿美元。研究表明，如果没有采取任何防污策略，半年内船体上附着的污损生物即可以达到100-150kg/m²。除海洋工程领域外，生物污损也大量存在于其他领域。

聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)是目前颇具吸引力的低表面能高分子聚合物之一。向PDMS及其衍生物的成膜体系中加入不同种类纳米粒子是增强其防污性能和机械性能的有效方法。鉴于CNTs材料的独特的分子结构特征，良好的化学稳定性，优良的机械性能和热力学性能，是PDMS基涂层理想的纳米添加剂之一。

很多研究表明，海洋生物膜与后期大型海洋污损生物幼虫的附着存在密切联系，生物膜的形成是后期大型生物幼虫附着的前提条件。从这一角度来说，生物膜因此被认为是大型污损生物的附着关键的介质。几乎所有的海洋生物污损的核心问题都与生物膜的动力过程有关。因此抑制海洋生物污损的有效途径之一就是控制涂层表面生物膜的组成及动态变化过程。海洋真核(微) 生物群落对于污损后期大型污损生物幼虫的定性附着具有重要影响。因此，研究不同材料表面海洋真核(微)生物群落结构和动态变化非常重要。可以通过涂层表面生物膜中分子生态学参数变化对其中真核(微)生物群落的变化特征进行表征。

群落生态学参数测定依赖于各种菌群结构或群落结构的解析技术。传统的微生物分析测定技术，如选择性培养基计数、纯种分离等，由于方法本身的局限性，很难真实准确地反映出复杂微生物种群中细菌的种类和数量，近年发展起来的分子生物学技术已被用于这一问题的解决，相关的技术利用不同微生物核糖体RNA基因遗传信息或特殊功能基因来进行微生物种类的鉴定和定量分析。在上世纪九十年代以来，基因克隆文库、聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction, PCR)、梯度凝胶电泳(Denaturing/TemperatureGradient Gel Electrophoresis,DGGE/TGGE)、荧光原位杂交(Fluorescence in SituHybridization，FISH)、Real-Time PCR定量测定技术、单链构象多态性技术(SingleStrand Comformation Polymorphism,SSCP)等分子生物学手段，尤其是高通量DNA测序技术都可以应用于微生物菌群结构或包含微生物和真核生物的生物群落的组成测定。Denovo sequencing技术直接把群落中的所有宏基因组进行提取和后续操作，可以直接测定所有生物的基因组序列，进而对群落中真核原核等不同生物统一进行分子生态学的测定和表征。