记者8月28日从东北大学获悉，该校材料科学与工程学院教授徐大可课题组研发出一种新型铁铂银（FePtAg）金属间化合物纳米酶。通过调控材料电子结构，这种新型纳米酶在低浓度过氧化氢海洋环境中展现强催化能力，为海洋装备穿上“防腐铠甲”。相关成果近日发表于国际学术期刊《先进材料》。
海洋里的微生物看似不起眼，却可能成为金属装备的“腐蚀推手”。在船舶、海上平台等海洋工程装备表面，微生物能够逐渐聚集并形成生物膜。这层生物膜既能阻碍杀菌剂进入，又会改变金属表面的局部微环境，加速材料腐蚀。
目前，一些海洋防污技术依靠铜离子等物质的持续释放来抑制微生物，但这种方式存在弊端：防污材料自身不断消耗，影响寿命；长期释放的金属离子可能带来生态毒性问题。
近年来出现的纳米酶技术提供了新思路。该技术利用纳米材料模拟天然酶的催化作用，在装备表面原位生成具有杀菌作用的活性物种。但这类反应往往需要过氧化氢作为“燃料”，而天然海水中过氧化氢浓度很低，难以满足需求。
针对这一难题，研究人员将银原子引入铁铂（FePt）金属间化合物纳米酶中，利用银作为调节电子结构的“杠杆”，改变铁、铂原子之间的电子分布。
简单来说，研究人员从原子尺度改造了纳米酶这个“催化器”，让它能够更高效地协同利用海水中微量的过氧化氢与天然富集的氯离子，实现“贫燃料”条件下的高效防污。
经过电子结构调控后，这种新型纳米酶同时表现出三种类酶催化活性，能够将海水中的氯离子和微量过氧化氢转化为高毒性活性氯和活性氧物种。这些活性物种可破坏胞外聚合物构成的屏障和细菌细胞膜，同时干扰细菌正常代谢。
实验结果显示，该纳米酶对铜绿假单胞菌生物膜的抑制率达到99.9%，使成熟生物膜清除率达到98.4%，相应微生物腐蚀抑制效率达到99.3%。即使将过氧化氢浓度降低至500纳摩尔每升，生物膜抑制率仍达到92.1%，验证了其在低燃料环境下的实用性。
长期稳定性也是海洋防污材料能否实际应用的重要指标。研究人员将这种纳米酶在人工海水中预处理120天后发现，其抗生物膜效率仅下降3%。此外，该纳米酶还可以掺入树脂涂层，为进一步开发海洋装备防污防腐涂层提供了可能。
记者8月28日从东北大学获悉，该校材料科学与工程学院教授徐大可课题组研发出一种新型铁铂银（FePtAg）金属间化合物纳米酶。通过调控材料电子结构，这种新型纳米酶在低浓度过氧化氢海洋环境中展现强催化能力，为海洋装备穿上“防腐铠甲”。相关成果近日发表于国际学术期刊《先进材料》。
海洋里的微生物看似不起眼，却可能成为金属装备的“腐蚀推手”。在船舶、海上平台等海洋工程装备表面，微生物能够逐渐聚集并形成生物膜。这层生物膜既能阻碍杀菌剂进入，又会改变金属表面的局部微环境，加速材料腐蚀。
目前，一些海洋防污技术依靠铜离子等物质的持续释放来抑制微生物，但这种方式存在弊端：防污材料自身不断消耗，影响寿命；长期释放的金属离子可能带来生态毒性问题。
近年来出现的纳米酶技术提供了新思路。该技术利用纳米材料模拟天然酶的催化作用，在装备表面原位生成具有杀菌作用的活性物种。但这类反应往往需要过氧化氢作为“燃料”，而天然海水中过氧化氢浓度很低，难以满足需求。
针对这一难题，研究人员将银原子引入铁铂（FePt）金属间化合物纳米酶中，利用银作为调节电子结构的“杠杆”，改变铁、铂原子之间的电子分布。
简单来说，研究人员从原子尺度改造了纳米酶这个“催化器”，让它能够更高效地协同利用海水中微量的过氧化氢与天然富集的氯离子，实现“贫燃料”条件下的高效防污。
经过电子结构调控后，这种新型纳米酶同时表现出三种类酶催化活性，能够将海水中的氯离子和微量过氧化氢转化为高毒性活性氯和活性氧物种。这些活性物种可破坏胞外聚合物构成的屏障和细菌细胞膜，同时干扰细菌正常代谢。
实验结果显示，该纳米酶对铜绿假单胞菌生物膜的抑制率达到99.9%，使成熟生物膜清除率达到98.4%，相应微生物腐蚀抑制效率达到99.3%。即使将过氧化氢浓度降低至500纳摩尔每升，生物膜抑制率仍达到92.1%，验证了其在低燃料环境下的实用性。
长期稳定性也是海洋防污材料能否实际应用的重要指标。研究人员将这种纳米酶在人工海水中预处理120天后发现，其抗生物膜效率仅下降3%。此外，该纳米酶还可以掺入树脂涂层，为进一步开发海洋装备防污防腐涂层提供了可能。
