近日，东北大学腐蚀与防护中心王福会教授、徐大可教授团队在海洋防污涂层领域取得突破进展，相关成果“Robust Chiral Metal-Organic Framework Coatings for Self-Activating and Sustainable Biofouling Mitigation”发表于材料学科国际顶级期刊 Advanced Materials（DOI:10.1002/adma.202407409）。东北大学徐大可教授、青年教师李祥宇为共同通讯作者，材料学院博士生于智群和青年教师李祥宇为共同第一作者，东北大学为第一完成单位和唯一通讯单位。
图1. 刊发情况截图
防污涂层是目前实现材料在海洋等复杂生物黏附污损环境下长效服役的重要方法。然而，现有的防污涂层始终受到持续反复的生物被膜黏附的困扰，即使添加高含量的杀菌剂也无济于事，在根除成熟生物被膜方面更是面临巨大困难。受到天然生物被膜的自调节解体过程的启发，该研究首次开发出一种基于铜离子与D型氨基酸功能单元的手性金属有机框架（MOF）涂层，诱发生物被膜分解和微生物杀灭的逐步、高效防污过程。该研究首先构筑一种简便通用的无定形金属多酚网络，稳定锚定具有杀菌功能的铜离子。进一步，以此为成核位点通过手性氨基酸快速矿化过程，实现具有独特共形结构的MOF纳米铠甲均匀、牢固、普适地生长在不同材质与形貌的基底表面。D型氨基酸的引入赋予涂层广谱的生物被膜解体信号功能，可大幅度增强基于铜催化的化学动力学杀菌和MOF微纳结构机械杀菌的效果。基于该协同机制，该涂层在广谱杀灭游离细菌、抑制生物被膜形成、根除成熟生物被膜方面具有显著优势，并得到RNA测序转录组学的充分证明。此外，该MOF涂层独特的光致发光特性可有效抑制海洋微藻的表面定植。该工作为手性诱发抗菌行为的研究开辟了全新视角，为新一代抗生物污损涂层提供了重要参考。
图2. 具有自激活可持续防污功能的手性MOF涂层
以上工作获得国家杰出青年科学基金、国家重点研发计划、国自然青年科学基金、中国博士后创新人才支持计划、中国博士后科学基金面上项目、辽宁省自然科学基金科研启动项目、中央高校基本科研业务项目、海洋关键材料重点实验室开放基金和海洋涂料国家重点实验室开放课题的支持。
