生物黏附是生命科学领域中普遍存在的一种现象，如肿瘤细胞与血管内皮细胞的黏附，海洋生物分泌的DOPA(3,4-二羟基苯丙氨酸，多巴)粘附单元与船体表面、海底管道表面粘附等。近年来，运用不同技术或研究方法阻断生物黏附的研究受到生物、物理等相关领域专家的关注，如用抗黏附分子CD44S抗体可有效阻断胃癌细胞与间皮细胞的黏附，延长腹膜种植性肿瘤裸鼠的生存时间，此研究方法可为药物开发开辟了新的思路。故对生物黏附阻断的基础理论，及其相关新技术、新方法的研究，将为生物制药、医学、新材料等学科领域提供新的研究思路或方法，开展这方面的研究具有重要的学术研究价值和潜在的应用前景。　　 本文以海洋生物分泌的DOPA黏附单元为研究对象，利用量子化学、分子生物学和电化学等多学科的研究手段和方法，建立理论计算模型，从分子水平上探讨HOCl对黏附单元DOPA的修饰机制及其阻断DOPA黏附的相关机理研究；为验证理论研究结果，设计了可持续产生HOCl系统，并开展HOCl对单分子DOPA修饰的实验及其阻断海洋细菌和硅藻黏附的实验研究等。论文研究获得的主要结果如下：　　 ①运用量子化学计算机模拟的方法建立理论研究模型并进行系统的研究，具体内容如下：　　 1)采用量子化学的密度泛函理论(DFT)方法，对海洋生物分泌的粘液中的酪氨酸(Tyr)及其氧化物DOPA、多巴醌(DOPA-Quinone)的性质进行了理论计算，研究表明：与DOPA-Quinone分子相比，Tyr和DOPA具有较强的反应活性，易发生亲电取代反应;热力学性质计算表明，Tyr易氧化为DOPA，说明附着性海洋细菌的分泌物易产生黏性以及贻贝黏附蛋白中多余的Tyr易于转化成DOPA，从而增强黏附蛋白内与黏附蛋白间的黏附力；同时，Tyr转化为DOPA，导致粘液中DOPA含量增加，增强其与表面的黏附力；　　 对DOPA与HOCl反应进行了热力学计算，研究表明：DOPA苯环可能与HOCl发生亲电取代反应，生成3-氯-4,5-二羟基-苯丙氨酸(DOPA-Cl)，阻碍了超强黏附单元DOPA二联体的生成，降低黏附蛋白间粘性；DOPA侧链可能与HOCl发生亲电亲核反应，使DOPA侧链的断裂，降低黏附蛋白内粘性；　　 对在电解海水环境下DOPA与HOCl反应进行了动力学计算，研究表明：对于DOPA的修饰有二个反应路径(图4.8)，在不同的反应路径下，DOPA都倾向于发生亲电取代反应生成3-氯-4,5二羟基-苯丙氨酸而阻止了DOPA-DOPA二联体的生成，降低了内黏力；反应速率常数计算表明，C1+对DOPA修饰作用的速率常数要远大于HOCl对DOPA的修饰作用(表4.6)，但是随着温度的升高，HOCl的竞争性也逐渐增强。理论计算表明，C1+在DOPA的修饰反应中起重要和直接的作用，但在电解海水的环境下，HOCl是形成Cl+的重要的条件。　　 2)采用量子化学的从头算理论方法，在全局优化中确定贻贝黏附蛋白的强力黏附单元DOPA二联体的几何构型、各原子电荷分布及热力学参数，并对DOPA二联体与HOCl反应进行了热力学计算，结果表明：DOPA二联体可能与HOCl发生亲电取代反应生成2-氯-4-酮-5羟基-苯丙氨酸，破坏了贻贝内超强黏附单元DOPA二联体的结构，从而降低黏附蛋白内黏性。　　 3)采用量子化学的密度泛函理论方法，对DOPA醌自由基分子经HOCl修饰前后与金属铜表面的不同位置的吸附模式进行了计算，研究表明：无论在哪种较强的吸附模式下，经过修饰后，吸附能下降，同时向金属转移的电荷数下降，导致与表面间的作用力下降，黏附能力降低，使DOPA醌单分子不易在表面黏附，从而达到阻断DOPA单分子黏附的作用。　　 4)采用分子动力学的方法，建立黏附蛋白与表面相互作用的“双层结构”模型，对贻贝黏附蛋白Mefp-1，Mefp-3，Mefp-5大分子经HOCl修饰前后与金属铜表面相互作用能进行了系统计算，研究表明：经过修饰后，相互作用能下降，导致与表面间的作用力下降，黏附能力降低，使贻贝黏附蛋白大分子不易在表面黏附，从而达到阻断大分子黏附的作用。　　 ②运用电化学知识构建了可持续产生次氯酸系统，并对产生次氯酸的载体导电涂层进行了研究和制备，通过表面电阻、耐酸碱盐和电化学等测试确定了导电涂层较佳的配比，结果显示当聚苯胺含量为14-25％，聚苯胺/掺杂酸的质量比为1∶1等条件时，根据现行国家标准和行业标准进行综合测试，导电涂层具有较好的机械性能、防腐性能和导电性能，具备可持续产生HOCl的能力。　　 1)通过次氯酸产生系统生成的次氯酸对单分子DOPA进行修饰实验研究，结果显示：当电解电流密度为1mA/cm2时(通电时间为2min)，DOPA开始发生显著的修饰反应(图6.3)，当电解电流密度增大至100mA/cm2时(通电时间为2min)，DOPA基本上完全被修饰成新的生成物(图6.4)，结合理论计算分析和高效液相色谱谱图，DOPA发生了苯环上的取代反应，生成的新物质是3-氯-4,5-二羟基苯丙氨酸。　　 2)通过次氯酸对海洋细菌和硅藻的黏附进行阻断实验研究，结果显示：当电流密度为20mA/cm2时，3天挂板后对海洋细菌黏附的阻断率达到99.98％;7天短期挂板后对硅藻黏附的阻断率达到100％；每天间歇式通电8小时，70天长期挂板后对硅藻黏附的阻断率也达到97.28％。实验结果表明：次氯酸能有效阻断海洋细菌分泌的包含DOPA黏附单元的附着；对硅藻的附着也有很好的阻断作用。　　 从对影响次氯酸阻断因素的研究发现，次氯酸的阻断作用，与施加的电流密度、处理时间呈正相关，当电流密度为10mA/cm2，处理时间为6min时，对细菌的阻断率就能达到98.42％，次氯酸阻断效果比较理想，说明在这一过程中对引起黏附的因素DOPA起到了抑制作用，从根源上阻断了海洋细菌黏附的发生。