นักวิทยาศาสตร์จีนพัฒนาสารเคลือบย่อยสลายได้เพื่อรับมือกับปัญหาการปนเปื้อนทางชีวภาพในทะเล

สาหร่ายในน่านน้ำของเกาะเฟินเจี้ยโจวในมณฑลไหหลำ ทางตอนใต้ของจีน ภาพถ่ายเมื่อวันที่ 8 มิถุนายน 2566 (ซินหัว)

นักวิจัยชาวจีนได้พัฒนาสารเคลือบซิลิโคนไฮโดรเจลที่สามารถย่อยสลายได้ ซึ่งมีประสิทธิภาพในการป้องกันการเกิดตะกรันในน้ำทะเลได้อย่างยอดเยี่ยม

งานวิจัยดังกล่าวดำเนินการโดยนักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีและวิศวกรรมวัสดุหนิงปัว ทางภาคตะวันออกของจีน ภายใต้สถาบันบัณฑิตวิทยาศาสตร์แห่งชาติจีน และได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร “Small” โดยนำเสนอวิธีแก้ปัญหาที่ยั่งยืนสำหรับการต่อสู้กับตะกรันที่เกิดจากจุลินทรีย์ ซึ่งเป็นความท้าทายที่สำคัญในด้านวิศวกรรมทางทะเลและโครงสร้างพื้นฐานใต้น้ำ

อุปกรณ์ทางทะเลและโครงสร้างใต้น้ำมักประสบปัญหาตะกรันที่เกิดจากจุลินทรีย์อย่างร้ายแรง ซึ่งอาจทำให้ประสิทธิภาพลดลง เพิ่มต้นทุนการบำรุงรักษา และสร้างความเสี่ยงด้านความปลอดภัย วิธีแก้ปัญหาในปัจจุบันคือการใช้สารชีวภาพที่มีพิษสูงทำลาย ซึ่งเป็นอันตรายต่อระบบนิเวศทางทะเล และไม่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม รวมทั้งมีประสิทธิภาพและความทนทานจำกัด

เพื่อแก้ปัญหานี้ ทีมวิจัยได้สร้างสารเคลือบที่มีเอกลักษณ์เฉพาะโดยผสมผสานวิธีสร้างเจลง่ายๆ กับสารประกอบซิฟฟ์เบส (Schiff base) วิธีนี้ช่วยให้สามารถผสมโมโนเมอร์ (monomer) ประเภทต่าง ๆ ได้ ซึ่งบางชนิดต้านทานการเกิดตะกรัน บางชนิดสามารถฆ่าจุลินทรีย์ และบางชนิดทำให้สารเคลือบมีความยืดหยุ่นและสามารถสลายตัวได้เมื่อเวลาผ่านไป

สารเคลือบที่ได้จะทำหน้าที่ป้องกันการเกาะติดของสิ่งมีชีวิตได้ 4 วิธี คือ ทำให้พื้นผิวมีคุณสมบัติทนทานต่อน้ำ ทำให้สิ่งมีชีวิตไม่สามารถเกาะติดได้ ทนต่อการเกาะติดของจุลินทรีย์ ฆ่าแบคทีเรียที่เกาะติด และค่อย ๆ สร้างตัวเองขึ้นมาใหม่เมื่อเสื่อมสภาพ การทดสอบแสดงให้เห็นว่าวัสดุนี้มีความยืดหยุ่นและคงทน โดยมีความแข็งอยู่ที่ 0.135

ในการทดลองในห้องปฏิบัติการ สารเคลือบนี้แสดงให้เห็นประสิทธิภาพที่โดดเด่น โดยสามารถฆ่าแบคทีเรียได้ 98.8% และป้องกันการเกาะติดของจุลินทรีย์ได้ 99.8%

เหยียน หมิงหลง ผู้เขียนหลักของการศึกษานี้อธิบายว่าสารเคลือบชนิดใหม่นี้มีอายุการใช้งานยาวนานกว่าตัวเลือกปัจจุบัน โดยมีอายุการใช้งานประมาณ 5.5 ปี เมื่อเคลือบที่ความหนา 200 ไมโครเมตร

ตามที่ จ้าว เหวินเจี๋ย ผู้ร่วมเขียนงานวิจัยกล่าว นวัตกรรมนี้สามารถปรับปรุงอุปกรณ์ทางทะเล เช่น เรือและโครงสร้างใต้น้ำได้อย่างมีนัยสำคัญ และยังเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าวิธีป้องกันการเกาะติดแบบดั้งเดิม เทคโนโลยีนี้อาจมีประโยชน์ในอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่ต้องต้านทานการเติบโตของแบคทีเรียด้วย