Датские исследователи заявляют, что поперечно-сшитые агрегаты ферментов могут потенциально использоваться в красках для необрастающих покрытий, которыми покрывают подводную часть морских и речных судов.
Красящие составы с противообрастающей активностью применяются в производстве морских и речных судов, такие краски применяют для того, чтобы на днищах кораблей ниже ватерлинии не закреплялись микроорганизмы, растения и животные – появление таких наростов на подводной части кораблей может существенно снижать их скорость и увеличивать расход топлива во время морских путешествий. Ранее для того, чтобы на подводных частях кораблей не появлялись наросты из обитателей моря, применяли краски на основе самополирующегося сополимера трибутилолова [tributyltin self-polishing copolymer (TBT-SPC)], однако в 2008 году использование этих красителей было запрещено из-за того, что производные олова опасны для окружающей среды.
В качестве альтернативы оловосодержащим красителям в течение долгого времени рассматривали краски на основе меди, однако эти материалы также могут оказывать отрицательное влияние на окружающую среду. Как заявляет Степан Шиповсков (Stepan Shipovskov) из Университета Аарус, необходим поиск нетоксичных альтернатив металлосодержащим красителям, одним из вариантов такой замены можно рассматривать ферменты.
Ферменты могут взаимодействовать непосредственно с микроорганизмами – главными причинами образования наростов на корабельном днище, однако органические растворители, например, ксилол, входящие в состав большинства технологических красок, могут инактивировать ферменты. Шиповсков провел лабораторные испытания поведения поперечно сшитых агрегатов [cross-linked enzyme aggregates (CLEAs)] ферментов-протеаз в растворе, состав которого моделировал состав морской воды, и обнаружил, что такие агрегаты устойчивы к действию ксилола и стабильны в высохшей краске. Шиповсков поясняет, что эффект стабилизации объясняется ковалентным связыванием молекул ферментов, предотвращающим инактивацию ферментов в органических растворителях.
Помимо этого обстоятельства, при контакте с солевым раствором активность ферментов возрастает в девять раз. Шиповсков поясняет, что в морской воде степень гидратации краски непрерывно возрастает, что приводит к вымыванию краски и уменьшению защитных свойств покрытия собственно из красителя, однако увеличение эффективности катализатора вследствие гидратации может сохранить защиту или даже усилить ее даже при существенном истончении слоя краски.
Питер Халлинг (Peter Halling) из Университета Стратклайда (Великобритания), исследующий применение ферментов в промышленных процессах, отмечает, что метод CLEA является давно известным и зарекомендовавшим себя способом стабилизации ферментов, и работа Шиповскова является интересным вариантом практического применения биологических катализаторов и заслуживает дальнейшего развития.
Шиповсков планирует проверить, в течение какого срока краска с ферментами сохраняет свою активность – технологические требования к краскам для необрастающих покрытий таковы – покрытие должно сохранять противобиологическую активность 1 год для частных яхт и 6 лет – для коммерческих судов, таким образом, при разработке покрытий необходимо добиться не только того, чтобы содержащее ферменты покрытие не только демонстрировало хорошие защитные свойства, но и служило бы время, предусмотренное техническими регламентами, предусмотренными для подобных материалов.
