ارزیابی تاثیر نانوذرات اکسید روی به عنوان ضدفولینگ دوستدار محیط‌زیست در رنگ اپوکسی بر قفس پرورش ماهی دریایی

مقدمه: فولینگ زیستی به فرآیند چسبیدن و رشد موجودات بر روی سطوح در آب‌های دریایی اطلاق می‌شود. این پدیده از مشکلات عمده صنایع دریایی مانند صنایع آبزی‌پروری محسوب می‌شود و بنابراین رنگ‌های ضد فولینگ برای مبارزه با موجودات فولینگ‌کننده توسعه یافتند. با توجه به تاثیرات منفی رنگ‌های سمی ضد فولینگ بر محیط زیست، توسعه رنگ‌های دوست‌دار محیط زیست به هدفی مهم برای محققان تبدیل شده است، یکی از رویکردهای نوآورانه برای حل این مشکل، استفاده از نانوذرات در تولید رنگ‌های دوستدار محیط زیست می‌باشد. تحقیق حاضر به تحلیل خواص ضد فولینگ نانوذرات اکسید روی در ترکیب رنگ اپوکسی اختصاص دارد.مواد و روش‌ها: اثربخشی ضد فولینگ نانوذرات اکسید روی از طریق آزمایش‌های ضدباکتریایی به مدت 48 ساعت در غلظت‌های 400، 200، 100، 50، 25، 12.5، 6.25، 3.125 و 0 (شاهد) میلی‌گرم در لیتر و ضد جلبکی به مدت 72 ساعت در غلظت‌های 800، 400، 200، 100، 50، 25، 12.5، 6.25 و 0 (شاهد) میلی‌گرم در لیتر و همچنین بررسی اثر سمیت آن بر دو گونه زئوپلانکتون amphibalanus amphitrite و artemia salina  به مدت 72 ساعت در غلظت‌های 400، 200، 100، 50، 25، 12.5، 6.25 و 0 (شاهد) در آزمایشگاه ارزیابی و ثابت شد. عملکرد ضدفولینگ نانو ذرات اکسید روی با اضافه کردن  2%، 4% و 8% وزنی به رنگ رزین اپوکسی روی قطعات فایبرگلاس به مدت 90 روز در  قفس پرورش ماهی در محیط دریا ارزیابی شد.نتایج: حداقل غلظت بازدارنده نانو ذرات اکسید روی در دو باکتری staphylococcus aureus و escherichia coli  به‌ترتیب برابر با 12.5 و 50 میلی‌گرم در لیتر تعیین شد. در آزمایش ضد جلبکی نانو ذرات اکسیدروی، غلظت مهارکنندگی میانی (ic50) برای جلبک chaetoceros muelleri ، 83.58 میلی‌گرم در لیتر  و بیشترین درصد بازدارندگی متوسط رشد ویژه در غلظت 800 میلی‌گرم در لیتر برابر 83.87 درصد تعیین شد. نانوذرات اکسید روی حتی در کم ترین غلظت مورد آزمون نیز باعث ایجاد سمیت در ریزجلبک c. muelleri گردیدند. غلظت نیمه‌کشنده (lc50) نانو ذرات برای amphibalanus amphitrite و artemia salina به ترتیب 162.69 و 395.66 میلی گرم در لیتر بدست آمد. نتایج نشان داد کمترین وزن قطعات فایبر گلاس در روز 30، 60 و 90 مربوط به تیمار نانو ذرات اکسید روی  %8 بود که در هر سه دوره با تیمارهای شاهد تفاوت معنی‌داری نشان داد (0.05≥p). بحث: خواص ضد باکتریایی نانو ذرات اکسید روی می‌تواند به دلیل گونه‌های فعال اکسیژن، تولید احتمالی رادیکال‌های آزاد و آزادسازی یون‌های فلزی باشد. نانو ذرات می‌توانند وارد دیواره سلولی جلبک شده و باعث آسیب ساختاری شوند که منجر به آزاد شدن محتویات سلولی و در نهایت مرگ سلولی می‌شود. اثر بخشی ضد فولینگ رنگ با افزایش میزان نانواکسید روی افزایش یافت. غلظت‌های بالا از نانوذرات ذرات اکسید روی مقادیر زیادی یون‌های روی را آزاد می‌کند. یون روی می‌تواند از غشای سلولی عبور کرده و گونه‌های اکسیژن  فعال تولید ‌کنند و منجر به آسیب به اجزای سلولی، اختلال در عملکرد سلولی و مرگ سلولی شود. کارایی بالای ضد فولینگ نانو ذرات اکسید روی می‌تواند یک راهکار موثر برای مقابله با فولینگ زیستی دریایی باشد.

evaluation of the impact of zinc oxide nanoparticles as an eco-friendly antifouling agent in epoxy paint on marine fish cage culture

introduction: biofouling refers to the process of attachment and growth of organisms on surfaces in marine waters. this phenomenon is considered one of the major problems in marine industries, such as aquaculture. therefore, anti fouling coatings have been developed to combat fouling organisms. considering the negative impacts of toxic antifouling paints on the environment, the development of eco friendly paints has become an important goal for researchers. one innovative approach to address this issue is the use of nanoparticles in the production of ecofriendly paints. the present study is dedicated to analyzing the antifouling properties of zinc oxide nanoparticles in epoxy paint formulations.materials and methods: the anti fouling effectiveness of zinc oxide nanoparticles was evaluated through antibacterial tests conducted over 48 hours at concentrations of 400, 200, 100, 50, 25, 12.5, 6.25, 3.125, and 0 (control) mg/l, as well as anti  algal tests over 72 hours at concentrations of 800, 400, 200, 100, 50, 25, 12.5, 6.25, and 0 (control) mg/l. additionally, the toxicity effects on two zooplankton species, amphibalanus amphitrite and artemia salina, were assessed over 72 hours at concentrations of 400, 200, 100, 50, 25, 12.5, 6.25, and 0 (control) mg/l in the laboratory. the minimum inhibitory concentration of zinc oxide nanoparticles against the bacteria staphylococcus aureus and escherichia coli was determined to be 12.5 mg/l and 50 mg/l, respectively.results: in the anti algal test of zinc oxide nanoparticles, the median inhibitory concentration (ic50) for the alga chaetoceros muelleri was determined to be 83.85 mg/l, and the highest percentage of average inhibition of specific growth at a concentration of 800 mg/l was found to be 83.87%. zinc oxide nanoparticles have caused toxicity in the microalga c. muelleri even at the lowest tested concentration. the lethal concentration (lc50) of nanoparticles for amphibalanus amphitrite and artemia salina was obtained as 162.69 mg/l and 395.66 mg/l, respectively. the anti-fouling performance of zinc oxide nanoparticles was evaluated by adding 2%, 4%, and 8% by weight to the epoxy resin paint on fiberglass pieces for 90 days in a fish farming cage in a marine environment. the results showed that the lowest weight of the fiberglass pieces on days 30, 60, and 90 was associated with the treatment of 8% zinc oxide nanoparticles, which exhibited a significant difference compared to the control treatments (p ≤ 0.05).discussion: the antibacterial properties of zinc oxide nanoparticles may be attributed to reactive oxygen species (ros), the potential generation of free radicals, and the release of metal ions. the nanoparticles can penetrate the cell wall of the algae, leading to structural damage that results in the release of cellular contents and ultimately cell death. the anti-fouling effectiveness of the paint increased with the amount of zinc oxide nanoparticles. high concentrations of zinc oxide nanoparticles release significant amounts of zinc ions. zinc ions can pass through the cell membrane and generate reactive oxygen species, leading to damage to cellular components, disruption of cellular functions, and cell death. the high anti fouling efficacy of zinc oxide nanoparticles could be an effective strategy for combating marine biofouling.