Модель водорослей защищает корпус корабля
Проблема существует с тех пор, как люди вышли в море: бактерии, водоросли и мелкие морские существа оседают на корпусах кораблей, что увеличивает сопротивление воды и, следовательно, необходимую энергию движения. Существуют защитные покрытия на основе соединений меди и олова. Но они обычно очень токсичны и представляют угрозу для морской фауны. Химики из Майнца во главе с Вольфгангом Тремелем разработали более экологичную стратегию решения проблемы загрязнения. Они посмотрели, как морские водоросли ферментативно воздействуют на микроорганизмы.
Оружие водорослей - галоперидазы. Эти ферменты используют компоненты морской воды для уничтожения бактерий. Тремелу и его коллегам удалось химически имитировать этот процесс. Галопероксидазы водорослей производят бромноватистую кислоту из ионов брома и пероксида водорода, содержащихся в морской воде. Активный синглетный кислород может выделяться из бромноватистой кислоты; обе молекулы токсичны для многих микроорганизмов.
Химики из Майнца обнаружили, что наночастицы пятиокиси ванадия (V2O5) обладают сходным действием с природными галопероксидазами., которые также нуждаются в ванадии для своей функции. Им удалось показать, что частицы пятиокиси ванадия способствуют образованию бромноватистой кислоты и синглетного кислорода как в лабораторных условиях, так и в природной морской воде. Стальные диски, которые они оставили в море на 60 дней, как с покрытием из частиц V2O5, так и без него, продемонстрировали, что ванадий пентоксид эффективно защищает от микробного роста. Для личинок ракообразных вида Artemia franciscana, модельного организма для исследований токсичности, частицы V2O5 и соединения меди оказались столь же значимо менее токсичен.
По этой причине Tremel рассматривает краски на основе наночастиц V2O5 как возможную альтернативу традиционным химическим биоцидам: «Мы здесь есть экологически ответственный компонент для нового поколения необрастающих красок, которые используют естественную систему защиты морских организмов».