Asante kwa kutembelea Nature.com.Unatumia toleo la kivinjari lenye uwezo mdogo wa kutumia CSS.Kwa matumizi bora zaidi, tunapendekeza utumie kivinjari kilichosasishwa (au uzime Hali ya Upatanifu katika Internet Explorer).Kwa kuongeza, ili kuhakikisha usaidizi unaoendelea, tunaonyesha tovuti bila mitindo na JavaScript.
Huonyesha jukwa la slaidi tatu kwa wakati mmoja.Tumia vitufe vilivyotangulia na Vifuatavyo ili kupitia slaidi tatu kwa wakati mmoja, au tumia vitufe vya kutelezesha vilivyo mwishoni ili kupitia slaidi tatu kwa wakati mmoja.
Microbial corrosion (MIC) ni tatizo kubwa katika viwanda vingi kwa sababu inaweza kusababisha hasara kubwa ya kiuchumi.Super duplex chuma cha pua 2707 (2707 HDSS) hutumiwa katika mazingira ya baharini kutokana na upinzani wake bora wa kemikali.Hata hivyo, upinzani wake kwa MIC haujaonyeshwa kwa majaribio.Utafiti huu ulichunguza tabia ya MIC 2707 HDSS inayosababishwa na bakteria ya baharini ya Pseudomonas aeruginosa.Uchunguzi wa elektroniki ulionyesha kuwa mbele ya Pseudomonas aeruginosa biofilm katika kati ya 2216E, uwezekano wa kutu ulibadilika vyema, na msongamano wa sasa wa kutu uliongezeka.Matokeo ya uchanganuzi wa picha ya elektroni ya X-ray (XPS) yalionyesha kupungua kwa maudhui ya Cr kwenye uso wa sampuli chini ya biofilm.Uchambuzi wa picha za shimo ulionyesha kuwa filamu za kibayolojia za Pseudomonas aeruginosa zilitoa kina cha juu cha shimo cha 0.69 µm baada ya siku 14 za utamaduni.Ingawa hii ni ndogo, inapendekeza kwamba 2707 HDSS haina kinga kabisa dhidi ya athari za P. aeruginosa biofilms kwenye MIC.
Duplex chuma cha pua (DSS) hutumiwa sana katika viwanda mbalimbali kutokana na mchanganyiko kamili wa mali bora za mitambo na upinzani wa kutu1,2.Hata hivyo, shimo la ujanibishaji bado linaweza kutokea, ambalo linaweza kuathiri uadilifu wa chuma hiki 3, 4.DSS haijalindwa dhidi ya kutu ya vijidudu (MIC)5,6.Ingawa anuwai ya matumizi ya DSS ni pana sana, bado kuna mazingira ambapo upinzani wa kutu wa DSS hautoshi kwa matumizi ya muda mrefu.Hii ina maana kwamba nyenzo za gharama kubwa zaidi na upinzani wa juu wa kutu zinahitajika.Jeon et al.7 waligundua kuwa hata chuma cha pua cha super duplex (SDSS) kina vikwazo katika suala la upinzani wa kutu.Kwa hiyo, kuna haja ya vyuma vya super duplex cha pua (HDSS) vyenye upinzani wa juu wa kutu katika programu fulani.Hii ilisababisha maendeleo ya HDSS yenye alloyed sana.
Upinzani wa kutu wa DSS umewekwa na uwiano wa α-awamu hadi γ-awamu na maeneo yaliyopungua katika Cr, Mo na W karibu na awamu ya sekondari8,9,10.HDSS ina maudhui ya juu ya Cr, Mo na N11, ambayo huipa upinzani bora kutu na thamani ya juu (45-50) sawa na upinzani wa shimo (PREN), ambayo inafafanuliwa na wt.% Cr + 3.3 (wt.% Mo + 0, 5 wt % W) + 16 wt %.N12.Upinzani wake bora wa kutu unategemea utungaji wa usawa unao na takriban 50% ferritic (α) na 50% austenitic (γ) awamu.HDSS imeboresha sifa za mitambo na upinzani wa juu wa klorini ikilinganishwa na DSS13 ya kawaida.Tabia za kutu za kemikali.Upinzani ulioboreshwa wa kutu huongeza matumizi ya HDSS katika mazingira ya kloridi yenye fujo zaidi kama vile mazingira ya baharini.
MIC ni tatizo kubwa katika sekta nyingi, ikiwa ni pamoja na mafuta na gesi na usambazaji wa maji14.MIC inachangia 20% ya uharibifu wote wa kutu15.MIC ni kutu ya bioelectrochemical ambayo inaweza kuzingatiwa katika mazingira mengi16.Uundaji wa biofilms kwenye nyuso za chuma hubadilisha hali ya electrochemical na hivyo huathiri mchakato wa kutu.Inakubalika kwa ujumla kuwa kutu ya MIC husababishwa na biofilms14.Vijidudu vya kielektroniki hula metali ili kupata nishati ya kuishi17.Uchunguzi wa hivi majuzi wa MIC umeonyesha kuwa EET (uhamisho wa elektroni nje ya seli) ndicho kikwazo cha MIC kinachosababishwa na vijidudu vya kielektroniki.Zhang et al.18 walionyesha kuwa vipatanishi vya elektroni huharakisha uhamisho wa elektroni kati ya seli za sessile za Desulfovibrio vulgaris na 304 chuma cha pua, na kusababisha shambulio kali zaidi la MIC.Anning na wengine.19 na Wenzlaff et al.20 zimeonyesha kuwa filamu za kibayolojia za bakteria zinazopunguza ulikaji salfati (SRBs) zinaweza kunyonya elektroni moja kwa moja kutoka kwenye vijisehemu vya chuma, hivyo kusababisha kutoboa sana.
DSS inajulikana kuathiriwa na MIC katika midia iliyo na SRBs, bakteria zinazopunguza chuma (IRBs), n.k. 21 .Bakteria hizi husababisha shimo la ndani kwenye uso wa DSS chini ya biofilm22,23.Tofauti na DSS, kidogo inajulikana kuhusu MIC HDSS24.
Pseudomonas aeruginosa ni bakteria ya Gram-negative, motile, yenye umbo la fimbo ambayo inasambazwa sana katika maumbile25.Pseudomonas aeruginosa pia ni microbiota kuu inayohusika na MIC ya chuma katika mazingira ya bahari26.Spishi za Pseudomonas huhusika moja kwa moja katika michakato ya kutu na hutambuliwa kama wakoloni wa kwanza wakati wa uundaji wa biofilm27.Mahat et al.28 na Yuan et al.29 ilionyesha kuwa Pseudomonas aeruginosa huelekea kuongeza kiwango cha kutu cha chuma kidogo na aloi katika mazingira ya majini.
Lengo kuu la kazi hii ni kuchunguza sifa za MIC za 2707 HDSS zinazosababishwa na bakteria ya aerobic ya baharini Pseudomonas aeruginosa kwa kutumia mbinu za electrochemical, mbinu za uchambuzi wa uso na uchambuzi wa bidhaa za kutu.Masomo ya elektrokemikali ikijumuisha uwezo wa mzunguko wazi (OCP), upinzani wa usawazishaji wa mstari (LPR), uchunguzi wa kipengee cha kielektroniki (EIS) na ugawanyaji unaobadilika unaowezekana ulifanyika ili kuchunguza tabia ya MIC 2707 HDSS.Uchambuzi wa spectroscopy ya kutawanya nishati (EDS) hufanywa ili kugundua vipengele vya kemikali kwenye nyuso zilizo na kutu.Kwa kuongeza, utulivu wa passivation ya filamu ya oksidi chini ya ushawishi wa mazingira ya baharini yenye Pseudomonas aeruginosa imedhamiriwa na X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).Kina cha mashimo kilipimwa kwa darubini ya skanning ya leza (CLSM).
Jedwali la 1 linaonyesha muundo wa kemikali wa 2707 HDSS.Jedwali la 2 linaonyesha kuwa 2707 HDSS ina mali bora ya mitambo na nguvu ya mavuno ya 650 MPa.Kwenye mtini.1 inaonyesha muundo mdogo wa macho wa joto la suluhisho lililotibiwa 2707 HDSS.Mikanda iliyopanuliwa ya awamu za austenitic na ferritic bila awamu za upili zinaweza kuonekana katika muundo mdogo ulio na takriban 50% austenitic na 50% ya awamu ya feri.
Kwenye mtini.2a inaonyesha uwezo wa mzunguko wazi (Eocp) dhidi ya muda wa kukaribia aliyeambukizwa kwa 2707 HDSS katika 2216E abiotic medium na mchuzi wa Pseudomonas aeruginosa kwa siku 14 kwa 37°C.Ilibainika kuwa mabadiliko yaliyotamkwa zaidi katika Eocp yalitokea katika saa 24 za kwanza.Thamani za Eocp katika visa vyote viwili zilifikia kilele cha -145 mV (dhidi ya SCE) kwa takriban masaa 16 na kisha kushuka kwa kasi hadi -477 mV (dhidi ya SCE) na -236 mV (dhidi ya SCE) kwa sampuli zisizo za kibaolojia na P kwa jamaa. SCE) majani ya patina, kwa mtiririko huo.Baada ya saa 24, thamani ya Eocp ya Pseudomonas aeruginosa 2707 HDSS ilisalia kuwa thabiti kwa -228 mV (ikilinganishwa na SCE), huku thamani inayolingana ya sampuli isiyo ya kibiolojia ilikuwa takriban -442 mV (ikilinganishwa na SCE).Eocp mbele ya Pseudomonas aeruginosa ilikuwa ya chini kabisa.
Majaribio ya kielektroniki ya sampuli 2707 za HDSS katika vyombo vya habari vya abiotic na mchuzi wa Pseudomonas aeruginosa katika 37°C:
(a) Mabadiliko ya Eocp pamoja na muda wa kukaribia aliyeambukizwa, (b) mkunjo wa ubaguzi katika siku ya 14, (c) mabadiliko ya Rp pamoja na muda wa kukaribia aliyeambukizwa, (d) mabadiliko ya uwiano pamoja na muda wa kukaribia aliyeambukizwa.
Jedwali la 3 linaonyesha vigezo vya kutu vya kielektroniki vya sampuli 2707 za HDSS zilizowekwa kwenye vyombo vya habari vilivyochanjwa vya abiotic na P. aeruginosa kwa muda wa siku 14.Tangential extrapolation ya anodic na cathodic curves kwa hatua ya makutano iliruhusu uamuzi wa msongamano wa kutu wa sasa (icorr), uwezo wa kutu (Ecorr) na mteremko wa Tafel (βα na βc) kulingana na mbinu za kawaida30,31.
Kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 2b, mabadiliko ya juu ya mkunjo wa P. aeruginosa yalisababisha ongezeko la Ecorr ikilinganishwa na curve ya abiotic.Thamani ya icorr ya sampuli iliyo na Pseudomonas aeruginosa, sawia na kiwango cha kutu, iliongezeka hadi 0.328 µA cm-2, ambayo ni kubwa mara nne kuliko ile ya sampuli isiyo ya kibiolojia (0.087 µA cm-2).
LPR ni njia ya kawaida ya kielektroniki ya uchanganuzi wa kutu usio na uharibifu.Pia imetumika kusoma MIC32.Kwenye mtini.2c inaonyesha mabadiliko katika upinzani wa ubaguzi (Rp) kulingana na muda wa mfiduo.Thamani ya juu ya Rp inamaanisha kutu kidogo.Ndani ya saa 24 za kwanza, Rp 2707 HDSS ilifikia kilele cha 1955 kΩ cm2 kwa vielelezo visivyo vya kibiolojia na 1429 kΩ cm2 kwa vielelezo vya Pseudomonas aeruginosa.Kielelezo 2c pia kinaonyesha kuwa thamani ya Rp ilipungua kwa kasi baada ya siku moja na ikabaki bila kubadilika kwa siku 13 zilizofuata.Thamani ya Rp ya sampuli ya majaribio ya Pseudomonas aeruginosa ni takriban 40 kΩ cm2, ambayo ni ya chini sana kuliko thamani ya 450 kΩ cm2 kwa sampuli ya majaribio yasiyo ya kibiolojia.
Thamani ya icorr inalingana na kiwango sawa cha kutu.Thamani yake inaweza kuhesabiwa kutoka kwa mlinganyo wa Stern-Giri ufuatao:
Kulingana na Zoe et al.33 mteremko wa Tafel B ulichukuliwa kama thamani ya kawaida ya 26 mV/des katika kazi hii.Kwenye mtini.2d inaonyesha kwamba icorr ya aina ya abiotic ya 2707 ilisalia kwa uthabiti, huku icorr ya bendi ya Pseudomonas aeruginosa ilibadilika-badilika sana kwa kuruka sana baada ya saa 24 za kwanza.Thamani ya icorr ya sampuli ya jaribio la Pseudomonas aeruginosa ilikuwa mpangilio wa ukubwa wa juu kuliko ule wa udhibiti usio wa kibiolojia.Mwelekeo huu ni sawa na matokeo ya upinzani wa polarization.
EIS ni njia nyingine isiyo ya uharibifu inayotumiwa kuashiria athari za kielektroniki kwenye kiolesura cha kutu34.Mahesabu ya spectra ya Impedans na capacitance ya vipande vilivyo wazi kwa vyombo vya habari vya abiotic na ufumbuzi wa Pseudomonas aeruginosa, Rb ni upinzani wa passive / biofilm inayoundwa kwenye uso wa strip, Rct ni upinzani wa uhamisho wa malipo, Cdl ni safu mbili za umeme.) na vigezo vya kipengele cha awamu ya QCPE (CPE).Vigezo hivi vilichanganuliwa zaidi kwa kulinganisha data na mfano sawa wa mzunguko wa umeme (EEC).
Kwenye mtini.3 inaonyesha viwanja vya kawaida vya Nyquist (a na b) na viwanja vya Bode (a' na b') vya sampuli 2707 za HDSS katika vyombo vya habari vya abiotic na mchuzi wa Pseudomonas aeruginosa nyakati mbalimbali za incubation.Katika uwepo wa Pseudomonas aeruginosa, kipenyo cha kitanzi cha Nyquist kinapungua.Mpango wa Bode (Mchoro 3b ') unaonyesha ongezeko la impedance jumla.Taarifa kuhusu muda wa kupumzika mara kwa mara inaweza kupatikana kutoka kwa awamu ya maxima.Kwenye mtini.4 inaonyesha miundo ya kimwili na EEC sambamba kulingana na safu moja (a) na safu mbili (b).CPE inaletwa katika modeli ya EEC.Kukubalika kwake na kizuizi huonyeshwa kama ifuatavyo:
Miundo miwili ya kimwili na mizunguko inayolingana ya kutosheleza wigo wa 2707 HDSS wa kuponi:
Ambapo Y0 ni ukubwa wa CPE, j ni nambari ya kufikiria au (-1)1/2, ω ni mzunguko wa angular, na n ni kipengele cha nguvu cha CPE chini ya moja35.Inversion ya upinzani wa uhamisho wa malipo (yaani 1/Rct) inalingana na kiwango cha kutu.Thamani ya chini ya Rct inamaanisha kiwango cha juu cha kutu27.Baada ya siku 14 za incubation, Rct ya sampuli ya majaribio ya Pseudomonas aeruginosa ilifikia 32 kΩ cm2, ambayo ni chini sana ya 489 kΩ cm2 ya sampuli ya mtihani usio wa kibiolojia (Jedwali 4).
Picha za CLSM na picha za SEM kwenye tini.5 inaonyesha wazi kuwa ufunikaji wa biofilm kwenye uso wa sampuli ya HDSS 2707 ulikuwa mnene sana baada ya siku 7.Walakini, baada ya siku 14 mipako ya biofilm ikawa chache na seli zingine zilizokufa zilionekana.Jedwali la 5 linaonyesha unene wa biofilm wa sampuli 2707 za HDSS baada ya siku 7 na 14 za kukabiliwa na Pseudomonas aeruginosa.Unene wa juu zaidi wa biofilm ulibadilika kutoka 23.4 µm baada ya siku 7 hadi 18.9 µm baada ya siku 14.Unene wa wastani wa biofilm pia ulithibitisha hali hii.Ilipungua kutoka 22.2 ± 0.7 μm baada ya siku 7 hadi 17.8 ± 1.0 μm baada ya siku 14.
(a) Picha ya 3-D CLSM kwa siku 7, (b) Picha ya 3-D CLSM kwa siku 14, (c) Picha ya SEM katika siku 7, na (d) Picha ya SEM katika siku 14.
EMF ilifichua vipengele vya kemikali katika biofilm na bidhaa za kutu kwenye sampuli zilizowekwa wazi kwa Pseudomonas aeruginosa kwa siku 14.Kwenye mtini.Mchoro wa 6 unaonyesha kuwa maudhui ya C, N, O, P katika biofilm na bidhaa za kutu ni kubwa zaidi kuliko katika chuma safi, kwani vipengele hivi vinahusishwa na biofilm na metabolites zake.Viumbe vidogo vinahitaji kiasi kidogo tu cha Cr na Fe.Maudhui ya juu ya Cr na Fe katika biofilm na bidhaa za kutu kwenye uso wa sampuli huonyesha upotevu wa vipengele kwenye tumbo la chuma kutokana na kutu.
Baada ya siku 14, mashimo yenye na bila P. aeruginosa yalizingatiwa kati ya 2216E.Kabla ya incubation, uso wa sampuli ulikuwa laini na bila kasoro (Mchoro 7a).Baada ya incubation na kuondolewa kwa biofilm na bidhaa kutu, mashimo ya ndani kabisa juu ya uso wa sampuli walikuwa kuchunguzwa kwa kutumia CLSM, kama inavyoonekana katika Mtini. 7b na c.Hakuna shimo dhahiri lililopatikana kwenye uso wa udhibiti usio wa kibayolojia (kina cha juu cha shimo 0.02 µm).Kina cha juu cha shimo kilichosababishwa na Pseudomonas aeruginosa kilikuwa 0.52 µm baada ya siku 7 na 0.69 µm baada ya siku 14, kulingana na kina cha juu cha wastani cha shimo kutoka kwa sampuli 3 (kina cha juu cha shimo 10 kilichaguliwa kwa kila sampuli) na kufikia 0. 42 ± 0.12 µm .na 0.52 ± 0.15 µm, mtawalia (Jedwali 5).Thamani hizi za kina cha dimple ni ndogo lakini muhimu.
(a) kabla ya mfiduo;(b) siku 14 katika mazingira ya viumbe hai;(c) siku 14 kwenye mchuzi wa P. aeruginosa.
Kwenye mtini.Jedwali la 8 linaonyesha mwonekano wa XPS wa nyuso mbalimbali za sampuli, na kemia iliyochanganuliwa kwa kila uso imefupishwa katika Jedwali la 6. Katika Jedwali la 6, asilimia za atomiki za Fe na Cr zilikuwa chini sana ikiwa kuna P. aeruginosa (sampuli A na B ) kuliko katika vidhibiti visivyo vya kibayolojia.(sampuli C na D).Kwa sampuli ya Pseudomonas aeruginosa, mkunjo wa spectral wa kiwango cha msingi cha Cr 2p uliwekwa kwenye vipengele vinne vya kilele vyenye nguvu za kuunganisha (BE) za 574.4, 576.6, 578.3 na 586.8 eV, ambazo ziliwekwa kwa Cr, Cr2O3, CR(O3, CR(O3) na CR(O3) 3, kwa mtiririko huo (Mchoro 9a na b).Kwa sampuli zisizo za kibiolojia, mwonekano wa kiwango cha msingi Cr 2p kwenye Mtini.9c na d vina vilele viwili vikuu vya Cr (BE 573.80 eV) na Cr2O3 (BE 575.90 eV), mtawalia.Tofauti ya kushangaza zaidi kati ya kuponi ya abiotic na kuponi ya P. aeruginosa ilikuwa uwepo wa Cr6+ na sehemu ya juu kiasi ya Cr(OH)3 (BE 586.8 eV) chini ya biofilm.
Mwonekano mpana wa XPS wa sampuli 2707 za HDSS katika midia mbili kwa siku 7 na 14, mtawalia.
(a) Mfiduo wa P. aeruginosa kwa siku 7, (b) Mfiduo wa P. aeruginosa kwa siku 14, (c) Mfiduo wa siku 7 wa abiotiki, (d) Mfiduo wa siku 14 wa abiotiki.
HDSS inaonyesha kiwango cha juu cha upinzani wa kutu katika mazingira mengi.Kim et al.2 waliripoti kuwa HDSS UNS S32707 ilitambuliwa kama DSS iliyo na doped sana na PREN kubwa kuliko 45. Thamani ya PREN ya sampuli ya HDSS 2707 katika kazi hii ilikuwa 49. Hii ni kutokana na maudhui ya juu ya Cr na viwango vya juu vya Mo na Ni, ambayo ni muhimu katika mazingira ya tindikali na mazingira yenye maudhui ya juu ya kloridi.Kwa kuongeza, utungaji wa uwiano mzuri na microstructure isiyo na kasoro hutoa utulivu wa muundo na upinzani wa kutu.Licha ya upinzani bora wa kemikali, data ya majaribio katika kazi hii inaonyesha kuwa 2707 HDSS haina kinga kabisa kwa Pseudomonas aeruginosa biofilm MICs.
Matokeo ya electrochemical yalionyesha kuwa kiwango cha kutu cha 2707 HDSS katika mchuzi wa Pseudomonas aeruginosa kiliongezeka kwa kiasi kikubwa baada ya siku 14 ikilinganishwa na mazingira yasiyo ya kibiolojia.Katika Mchoro 2a, kupungua kwa Eocp kulionekana katika kati ya abiotic na katika mchuzi wa P. aeruginosa wakati wa masaa 24 ya kwanza.Baada ya hapo, biofilm itamaliza kufunika uso wa sampuli na Eocp inakuwa thabiti kiasi.Hata hivyo, kiwango cha Eocp kibiolojia kilikuwa cha juu zaidi kuliko kiwango cha Eocp cha anga.Kuna sababu za kuamini kwamba tofauti hii inahusishwa na kuundwa kwa biofilms ya P. aeruginosa.Kwenye mtini.2g, thamani ya icorr ya 2707 HDSS ilifikia 0.627 µA cm-2 mbele ya Pseudomonas aeruginosa, ambayo ni amri ya ukubwa wa juu kuliko ile ya udhibiti usio wa kibiolojia (0.063 µA cm-2), ambayo inaambatana na Rct. thamani iliyopimwa na EIS.Katika siku chache za kwanza, maadili ya kizuizi katika mchuzi wa P. aeruginosa yaliongezeka kwa sababu ya kushikamana kwa seli za P. aeruginosa na malezi ya biofilm.Hata hivyo, kizuizi hupungua wakati biofilm inafunika kabisa uso wa sampuli.Safu ya kinga inashambuliwa hasa kutokana na kuundwa kwa biofilm na metabolites ya biofilm.Kwa hiyo, upinzani wa kutu hupungua kwa muda, na amana za Pseudomonas aeruginosa husababisha kutu ya ndani.Mitindo katika mazingira ya abiotic ni tofauti.Upinzani wa kutu wa udhibiti usio wa kibaiolojia ulikuwa wa juu zaidi kuliko thamani inayofanana ya sampuli zilizowekwa kwenye mchuzi wa Pseudomonas aeruginosa.Kwa kuongeza, kwa sampuli za abiotic, thamani ya Rct 2707 HDSS ilifikia 489 kΩ cm2 siku ya 14, ambayo ni mara 15 zaidi kuliko uwepo wa Pseudomonas aeruginosa (32 kΩ cm2).Kwa hivyo, 2707 HDSS ina upinzani bora wa kutu katika mazingira yenye kuzaa, lakini haijalindwa kutokana na mashambulizi ya MIC na Pseudomonas aeruginosa biofilm.
Matokeo haya pia yanaweza kuzingatiwa kutoka kwa mikondo ya ubaguzi kwenye Mtini.2b.Matawi ya anodic huhusishwa na uundaji wa filamu ya Pseudomonas aeruginosa na athari za oksidi za chuma.Wakati huo huo, mmenyuko wa cathodic ni kupunguzwa kwa oksijeni.Uwepo wa P. aeruginosa uliongeza kwa kiasi kikubwa wiani wa sasa wa kutu, ambao ulikuwa karibu na mpangilio wa ukubwa wa juu kuliko udhibiti wa abiotic.Hii iliashiria kuwa filamu ya kibayolojia ya Pseudomonas aeruginosa iliboresha ulikaji uliojanibishwa wa 2707 HDSS.Yuan et al.29 waligundua kuwa msongamano wa sasa wa kutu wa aloi ya 70/30 ya Cu-Ni uliongezwa na Pseudomonas aeruginosa biofilm.Hii inaweza kuwa kutokana na biocatalysis ya kupunguzwa kwa oksijeni na Pseudomonas aeruginosa biofilm.Uchunguzi huu unaweza pia kuelezea MIC 2707 HDSS katika kazi hii.Filamu za aerobic pia zinaweza kupunguza maudhui ya oksijeni chini yao.Kwa hivyo, kukataa kupitisha uso wa chuma na oksijeni inaweza kuwa sababu inayochangia MIC katika kazi hii.
Dickinson na wengine.38 ilipendekeza kuwa kasi ya athari za kemikali na electrochemical moja kwa moja inategemea shughuli ya kimetaboliki ya bakteria iliyounganishwa kwenye uso wa sampuli na asili ya bidhaa za kutu.Kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 5 na 5, idadi ya seli na unene wa biofilm ilipungua baada ya siku 14.Hii inaweza kuelezewa kwa busara na ukweli kwamba baada ya siku 14 seli nyingi za nanga kwenye uso wa 2707 HDSS zilikufa kwa sababu ya kupungua kwa virutubishi katika njia ya 2216E au kutolewa kwa ioni za chuma zenye sumu kutoka kwa tumbo la 2707 HDSS.Hiki ni kikwazo cha majaribio ya kundi.
Katika kazi hii, filamu ya Pseudomonas aeruginosa ilikuza uharibifu wa ndani wa Cr na Fe chini ya biofilm kwenye uso wa 2707 HDSS (Mchoro 6).Katika Jedwali la 6, Fe na Cr zilipungua katika sampuli D ikilinganishwa na sampuli C, hali inayoonyesha kuwa utengano wa Fe na Cr uliosababishwa na filamu ya kibayolojia ya P. aeruginosa ulidumishwa baada ya siku 7 za kwanza.Mazingira ya 2216E hutumiwa kuiga mazingira ya baharini.Ina 17700 ppm Cl-, ambayo inalinganishwa na maudhui yake katika maji ya asili ya bahari.Uwepo wa 17700 ppm Cl- ilikuwa sababu kuu ya kupungua kwa Cr katika sampuli za siku 7 na 14 zisizo za kibaolojia zilizochambuliwa na XPS.Ikilinganishwa na sampuli ya majaribio ya Pseudomonas aeruginosa, kuyeyushwa kwa Cr katika sampuli ya majaribio ya viumbe hai ni kidogo zaidi kutokana na upinzani mkali wa 2707 HDSS kwa klorini katika mazingira ya viumbe hai.Kwenye mtini.9 inaonyesha uwepo wa Cr6+ kwenye filamu ya kupita.Hii inaweza kuhusishwa na kuondolewa kwa Cr kutoka kwa nyuso za chuma na P. aeruginosa biofilms, kama ilivyopendekezwa na Chen na Clayton39.
Kwa sababu ya ukuaji wa bakteria, maadili ya pH ya kati kabla na baada ya incubation yalikuwa 7.4 na 8.2, mtawaliwa.Kwa hivyo, kutu kwa asidi za kikaboni hakuna uwezekano wa kuchangia kazi hii chini ya P. aeruginosa biofilms kutokana na pH ya juu kiasi katika wingi wa kati.PH ya kidhibiti kisicho cha kibaolojia haikubadilika sana (kutoka 7.4 ya awali hadi 7.5 ya mwisho) katika kipindi cha siku 14 cha majaribio.Kuongezeka kwa pH katika kati ya inoculum baada ya incubation ilihusishwa na shughuli za kimetaboliki ya Pseudomonas aeruginosa, na athari sawa juu ya pH ilipatikana kwa kukosekana kwa ukanda wa majaribio.
Kama inavyoonyeshwa kwenye mtini.7, kina cha juu zaidi cha shimo kilichosababishwa na filamu ya kibayolojia ya Pseudomonas aeruginosa kilikuwa 0.69 µm, ambacho ni kikubwa zaidi kuliko ile ya angavu (0.02 µm).Hii inakubaliana na data ya juu ya electrochemical.Chini ya hali sawa, kina cha shimo cha 0.69 µm ni ndogo zaidi ya mara kumi kuliko thamani ya 9.5 µm iliyobainishwa kwa 2205 DSS40.Data hizi zinaonyesha kuwa 2707 HDSS inaonyesha upinzani bora kwa MICs kuliko 2205 DSS.Hii haishangazi kwa kuwa 2707 HDSS ina kiwango cha juu cha Cr, ambacho huruhusu upitishaji wa muda mrefu, hufanya Pseudomonas aeruginosa kuwa ngumu zaidi kupunguza, na huanza mchakato bila mvua ya pili yenye madhara Pitting41.
Kwa kumalizia, shimo la MIC lilipatikana kwenye nyuso 2707 za HDSS katika mchuzi wa Pseudomonas aeruginosa, huku upenyezaji haukuzingatiwa katika vyombo vya habari vya abiotic.Kazi hii inaonyesha kwamba 2707 HDSS ina upinzani bora kwa MIC kuliko 2205 DSS, lakini haina kinga kabisa kwa MIC kutokana na Pseudomonas aeruginosa biofilm.Matokeo haya husaidia katika uteuzi wa vyuma vya pua vinavyofaa na umri wa kuishi kwa mazingira ya baharini.
Sampuli 2707 za HDSS zilitolewa na Shule ya Metallurgy, Chuo Kikuu cha Kaskazini Mashariki (NEU), Shenyang, Uchina.Muundo wa kimsingi wa 2707 HDSS umeonyeshwa katika Jedwali 1, ambalo lilichanganuliwa na Idara ya Uchambuzi na Majaribio ya Nyenzo ya Chuo Kikuu cha Kaskazini-Mashariki.Sampuli zote zilitibiwa kwa suluhisho thabiti kwa 1180 ° C kwa saa 1.Kabla ya majaribio ya kutu, chuma cha 2707 HDSS chenye eneo lililo wazi la sm2 kiling'arishwa hadi grit 2000 na sandpaper ya silicon carbide na kisha kung'aa zaidi kwa tope la unga la 0.05 µm Al2O3.Pande na chini zinalindwa na rangi ya inert.Baada ya kukaushwa, sampuli zilioshwa kwa maji yaliyosafishwa na kusafishwa na ethanol 75% (v/v) kwa h 0.5.Kisha zilikaushwa kwa hewa chini ya mwanga wa ultraviolet (UV) kwa h 0.5 kabla ya matumizi.
Aina ya baharini Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 ilinunuliwa kutoka Xiamen Marine Culture Collection (MCCC), Uchina.Marine 2216E liquid medium (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Uchina) ilitumiwa kutengenezea Pseudomonas aeruginosa katika chupa za mililita 250 na seli za glasi za kielektroniki za 500 chini ya hali ya aerobiki ifikapo 37°C.Sifa ya kati ina (g/l): 19.45 NaCl, 5.98 MgCl2, 3.24 Na2SO4, 1.8 CaCl2, 0.55 KCl, 0.16 Na2CO3, 0.08 KBr, 0.034 SrCl2, 0.08 2 2 03 03 03 0.03 SrCl2, 0.08 SrO3, SrCl2, 0.2, 2, 3, 2, 3, 2, 3, 2, 3, 3, 2, 3, 3, 2, 3, 3, 2, 3, 3, 2, 3, 2, 10, 1. 0.008, 0.008 Na4F0H20PO.1.0 chachu dondoo na 0.1 chuma citrate.Weka otomatiki kwa 121 ° C kwa dakika 20 kabla ya kuchanjwa.Seli za sessile na planktonic zilihesabiwa chini ya darubini nyepesi kwa kutumia hemocytometer katika ukuzaji wa 400x.Mkusanyiko wa awali wa seli za planktonic P. aeruginosa mara tu baada ya kuchanjwa ulikuwa takriban seli 106/mL.
Vipimo vya electrochemical vilifanyika katika kiini cha kioo cha tatu-electrode na kiasi cha kati cha 500 ml.Karatasi ya platinamu na elektrodi iliyojaa ya kalori (SCE) ziliunganishwa kwenye kinu kupitia kapilari ya Luggin iliyojazwa na daraja la chumvi na kutumika kama elektrodi za kukabiliana na kumbukumbu, mtawalia.Ili kuunda electrode inayofanya kazi, waya wa shaba uliofunikwa na mpira uliunganishwa kwa kila sampuli na kufunikwa na epoxy, na kuacha karibu 1 cm2 ya eneo la uso kwa upande mmoja kwa electrode inayofanya kazi.Wakati wa vipimo vya electrochemical, sampuli ziliwekwa kwenye kati ya 2216E na kuwekwa kwenye joto la kawaida la incubation (37 ° C) katika umwagaji wa maji.OCP, LPR, EIS na data inayoweza kubadilika ya mgawanyiko ilipimwa kwa kutumia Autolab potentiostat (Rejea 600TM, Gamry Instruments, Inc., Marekani).Majaribio ya LPR yalirekodiwa kwa kiwango cha 0.125 mV s-1 katika safu ya -5 na 5 mV na Eocp kwa kiwango cha sampuli cha 1 Hz.EIS ilifanywa kwa hali ya uthabiti Eocp kwa kutumia volteji iliyotumika ya 5 mV na sinusoid juu ya masafa ya 0.01 hadi 10,000 Hz.Kabla ya kufagia kwa uwezekano, elektroni zilikuwa katika hali ya mzunguko wazi hadi uwezo thabiti wa kutu wa 42 ulifikiwa.Na.Kila jaribio lilirudiwa mara tatu na bila Pseudomonas aeruginosa.
Sampuli za uchanganuzi wa metalografia ziling'olewa kiufundi kwa karatasi ya SiC yenye grit 2000 na kisha kung'aa kwa tope la unga la 0.05 µm Al2O3 kwa uchunguzi wa macho.Uchambuzi wa metallografia ulifanywa kwa kutumia darubini ya macho.Sampuli iliwekwa na 10 wt% hidroksidi ya potasiamu ufumbuzi43.
Baada ya incubation, osha mara 3 kwa fosfati buffered saline (PBS) (pH 7.4 ± 0.2) na kisha kurekebisha na 2.5% (v/v) glutaraldehyde kwa saa 10 kurekebisha biofilm.Upungufu wa maji mwilini uliofuata na ethanol katika mfululizo wa kupitiwa (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% na 100% kwa kiasi) kabla ya kukausha hewa.Hatimaye, filamu ya dhahabu ilimwagika kwenye uso wa sampuli ili kutoa utendakazi kwa uchunguzi wa SEM44.Picha za SEM zimeangaziwa mahali ambapo seli za P. aeruginosa zilizothibitishwa zaidi kwenye uso wa kila sampuli.Uchunguzi wa EMF ulifanyika ili kugundua vipengele vya kemikali.Ili kupima kina cha shimo, darubini ya Zeiss confocal laser scanning (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Ujerumani) ilitumiwa.Ili kuangalia mashimo ya kutu chini ya filamu ya kibayolojia, sampuli ya majaribio ilisafishwa kwanza kulingana na Kiwango cha Kitaifa cha Uchina (CNS) GB/T4334.4-2000 ili kuondoa bidhaa zilizo na kutu na filamu ya kibayolojia kwenye uso wa sampuli ya jaribio.
Uchanganuzi wa X-ray photoelectron (XPS, ESCALAB250 Mfumo wa Uchambuzi wa Uso, Thermo VG, Marekani) uchanganuzi kwa kutumia chanzo cha X-ray cha monokromatiki (Laini ya Al Kaa yenye nishati ya 1500 eV na nguvu ya 150 W) katika aina mbalimbali za nguvu zinazofungamana. 0 chini ya hali ya kawaida ya -1350 eV.Rekodi mwonekano wa ubora wa juu ukitumia nishati ya 50 eV pasi na saizi ya hatua ya eV 0.2.
Ondoa sampuli iliyopachikwa na uioshe kwa upole na PBS (pH 7.4 ± 0.2) kwa 15 s45.Ili kuona uwezekano wa bakteria wa filamu ya kibayolojia kwenye sampuli, filamu ya kibayolojia ilitiwa madoa kwa kutumia Kifaa cha Kuweza Kuweza Kutokea kwa Bakteria ya LIVE/DEAD (Invitrogen, Eugene, OR, USA).Seti hii ina rangi mbili za fluorescent: rangi ya kijani ya fluorescent ya SYTO-9 na propidium iodide (PI) rangi nyekundu ya fluorescent.Katika CLSM, vitone vya kijani kibichi na nyekundu vinawakilisha seli hai na zilizokufa, mtawalia.Ili kuweka madoa, weka 1 ml ya mchanganyiko ulio na 3 µl ya SYTO-9 na 3 µl ya myeyusho wa PI kwenye joto la kawaida (23 ° C) gizani kwa dakika 20.Baada ya hayo, sampuli zilizochafuliwa zilizingatiwa kwa urefu wa mawimbi mawili (488 nm kwa seli hai na 559 nm kwa seli zilizokufa) kwa kutumia vifaa vya Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Japan).Pima unene wa biofilm katika hali ya kuchanganua ya 3-D.
Jinsi ya kutaja makala hii: Li, H. et al.Madhara ya Pseudomonas aeruginosa marine biofilm kwenye kutu ya microbial ya 2707 super duplex chuma cha pua.sayansi.Nyumba 6, 20190;doi:10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Mkazo kupasuka kwa kutu ya LDX 2101 duplex chuma cha pua katika miyeyusho ya kloridi mbele ya thiosulfate.kutu.sayansi.80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS na Park, YS Athari ya matibabu ya joto ya mmumunyo na nitrojeni katika kulinda gesi kwenye upinzani wa kutu wa shimo wa welds za chuma cha pua zenye duplex.kutu.sayansi.53, 1939-1947 (2011).
Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. na Lewandowski, Z. Utafiti linganishi wa kemikali wa shimo la chembechembe na kemikali za kielektroniki katika chuma cha pua cha 316L.kutu.sayansi.45, 2577–2595 (2003).
Luo H., Dong KF, Li HG na Xiao K. Tabia ya kemikali ya kielektroniki ya 2205 duplex chuma cha pua katika miyeyusho ya alkali katika viwango mbalimbali vya pH kukiwa na kloridi.kemia ya umeme.Jarida.64, 211–220 (2012).
Muda wa kutuma: Jan-09-2023