分子尺度下研究海洋污损生物的吸附机理

摘要

防止生物污损是减少海洋装备的生物腐蚀、船舶航行阻力以及能源损耗的重要途径。研究污损生物粘附机制,对于海洋装备的表面处理工艺有重要的指导意义。本工作模拟研究了由藤壶粘附蛋白中高频出现的氨基酸构成的肽分子p5、p6、p13在船舶涂层材料-环氧树脂表面的吸附强度和吸附行为。计算结果表明,肽分子主要依靠-SH、-CH_(3)和肽分子骨架吸附在环氧树脂表面。吸附强度与吸附位点的数量呈现正相关性,这与许多实验结论高度吻合。当吸附位点的数量相同时,吸附强度与肽分子构象有直接关系。肽分子中以聚丙烯螺旋(PPII)为主的构象含量越多,则需要克服的二级结构中的分子内氢键势垒越高,导致吸附能数值更正,吸附强度降低。在不同的环境条件(如温度、离子浓度)下,肽分子构象也会发生改变,进而影响吸附强度。本工作从蛋白质分子构象的角度分析了海洋污损中藤壶的吸附机理,该方法也可拓展到其他污损生物吸附体系,为抗生物污损涂层的设计提供了理论依据。