Dankon pro via vizito al Nature.com. La retumilversio, kiun vi uzas, havas limigitan subtenon por CSS. Por la plej bona sperto, ni rekomendas, ke vi uzu ĝisdatigitan retumilon (aŭ malŝaltu kongruecan reĝimon en Internet Explorer). Dume, por certigi daŭran subtenon, ni montros la retejon sen stiloj kaj JavaScript.
Mikroba korodo (MIC) estas grava problemo en multaj industrioj, ĉar ĝi povas kaŭzi grandegajn ekonomiajn perdojn. 2707 superdupleksa rustorezista ŝtalo (2707 HDSS) estis uzata en maraj medioj pro sia bonega kemia rezisto. Tamen, ĝia rezisto al MIC ne estis eksperimente montrita. En ĉi tiu studo, la MIC-konduto de 2707 HDSS kaŭzita de la mara aeroba bakterio Pseudomonas aeruginosa estis esplorita. Elektrokemia analizo montris, ke ĉeestante Pseudomonas aeruginosa biofilmo en 2216E-medio, estis pozitiva ŝanĝo en koroda potencialo kaj pliiĝo en koroda kurentdenseco. Rentgen-fotoelektrona spektroskopia (XPS) analizo montris malpliiĝon en Cr-enhavo sur la surfaco de la specimeno sub la biofilmo. Bilda analizo de la kavaĵoj montris, ke la P. aeruginosa biofilmo produktis maksimuman kavaĵoprofundon de 0.69 μm dum 14 tagoj da inkubacio. Kvankam ĉi tio estas malgranda, ĝi indikas, ke 2707 HDSS ne estas plene imuna al la MIC de P. aeruginosa. biofilmoj.
Dupleksaj neoksideblaj ŝtaloj (DSS) estas vaste uzataj en diversaj industrioj pro sia ideala kombinaĵo de bonegaj mekanikaj ecoj kaj korodrezisto1,2. Tamen, lokalaj kaviĝoj ankoraŭ okazas kaj ĝi influas la integrecon de ĉi tiu ŝtalo3,4. DSS ne estas rezistema al mikroba korodo (MIC)5,6. Malgraŭ la vasta gamo de aplikoj de DSS, ankoraŭ ekzistas medioj kie la korodrezisto de DSS ne sufiĉas por longdaŭra uzo. Tio signifas, ke pli multekostaj materialoj kun pli alta korodrezisto estas necesaj. Jeon et al7 trovis, ke eĉ superdupleksaj neoksideblaj ŝtaloj (SDSS) havas iujn limigojn rilate al korodrezisto. Tial, superdupleksaj neoksideblaj ŝtaloj (HDSS) kun pli alta korodrezisto estas necesaj en iuj aplikoj. Tio kondukis al la disvolviĝo de alt-alojita HDSS.
La korodrezisto de DSS dependas de la proporcio de alfa- kaj gama-fazoj kaj la Cr, Mo kaj W-malplenigitaj regionoj 8, 9, 10 apud la dua fazo. HDSS enhavas altan enhavon de Cr, Mo kaj N11, do ĝi havas bonegan korodreziston kaj altan valoron (45-50) de Kaviĝa Rezista Ekvivalenta Nombro (PREN), determinita per pez.% Cr + 3.3 (pez.% Mo + 0.5 pez.% W) + 16 pez.% N12. Ĝia bonega korodrezisto dependas de ekvilibra konsisto enhavanta ĉirkaŭ 50% feriton (α) kaj 50% aŭstenitan (γ) fazojn, HDSS havas pli bonajn mekanikajn ecojn kaj pli altan reziston ol konvencia DSS13. Kloridaj korodecoj. La plibonigita korodrezisto vastigas la uzon de HDSS en pli korodaj kloridaj medioj, kiel ekzemple maraj medioj.
MIC-oj estas grava problemo en multaj industrioj kiel nafto- kaj gaso- kaj akvo-kompanioj14. MIC respondecas pri 20% de ĉiuj korodaj damaĝoj15. MIC estas bioelektrokemia korodo, kiu observeblas en multaj medioj. Biofilmoj, kiuj formiĝas sur metalaj surfacoj, ŝanĝas la elektrokemiajn kondiĉojn, tiel influante la korodan procezon. Oni ĝenerale kredas, ke MIC-korodo estas kaŭzita de biofilmoj. Elektrogenaj mikroorganismoj korodas metalojn por akiri daŭrigan energion por pluvivi17. Lastatempaj MIC-studoj montris, ke EET (eksterĉela elektrona translokigo) estas la rapid-limiga faktoro en MIC induktita de elektrogenaj mikroorganismoj. Zhang et al.18 montris, ke elektronaj mediaciiloj akcelas elektronan translokigon inter Desulfovibrio sessificans-ĉeloj kaj 304 rustorezista ŝtalo, kondukante al pli severa MIC-atako. Enning et al.19 kaj Venzlaff et al.20 montris, ke korodaj sulfat-reduktantaj bakterioj (SRB) biofilmoj povas rekte absorbi elektronojn de metalaj substratoj, rezultante en severa kava korodo.
DSS estas konata esti sentema al MIC en medioj enhavantaj SRB, fero-reduktajn bakteriojn (IRB), ktp.21. Ĉi tiuj bakterioj kaŭzas lokalizitan kaviĝon sur DSS-surfacoj sub biofilmoj22,23. Male al DSS, la MIC de HDSS24 estas malbone konata.
Pseudomonas aeruginosa estas gram-negativa motile bastonforma bakterio, kiu estas vaste distribuita en la naturo25. Pseudomonas aeruginosa ankaŭ estas grava mikroba grupo en la mara medio, kaŭzante MIC al ŝtalo. Pseudomonas estas proksime implikita en korodaj procezoj kaj estas agnoskita kiel pionira koloniigisto dum biofilma formado. Mahat et al. 28 kaj Yuan et al. 29 montris, ke Pseudomonas aeruginosa emas pliigi la korodan rapidecon de mola ŝtalo kaj alojoj en akvaj medioj.
La ĉefa celo de ĉi tiu laboro estis esplori la MIC-ecojn de 2707 HDSS kaŭzitajn de la mara aeroba bakterio Pseudomonas aeruginosa uzante elektrokemiajn metodojn, surfacajn analizajn teknikojn kaj analizon de korodaj produktoj. Elektrokemiaj studoj inkluzive de Malferma Cirkvita Potencialo (OCP), Lineara Polariza Rezisto (LPR), Elektrokemia Impedanca Spektroskopio (EIS), kaj Potenciala Dinamika Polarigo estis faritaj por studi la MIC-konduton de 2707 HDSS. Analizo per energi-dispersa spektrometro (EDS) estis farita por trovi kemiajn elementojn sur la korodita surfaco. Krome, analizo per rentgen-fotoelektrona spektroskopio (XPS) estis uzata por determini la stabilecon de oksida filmpasivigo sub la influo de mara medio enhavanta Pseudomonas aeruginosa. La profundo de la kavo estis mezurita per konfokusa lasera skana mikroskopo (CLSM).
Tabelo 1 listigas la kemian konsiston de 2707 HDSS. Tabelo 2 montras, ke 2707 HDSS havas bonegajn mekanikajn ecojn kun streĉa forto de 650 MPa. Figuro 1 montras la optikan mikrostrukturon de solva varmotraktita 2707 HDSS. Plilongigitaj bendoj de aŭstenitaj kaj feritaj fazoj sen sekundaraj fazoj videblas en la mikrostrukturo enhavanta ĉirkaŭ 50% aŭstenitajn kaj 50% feritajn fazojn.
Figuro 2a montras la potencialon de malferma cirkvito (Eocp) kontraŭ la datumoj pri ekspontempo por 2707 HDSS en abiota 2216E-medio kaj buljono P. aeruginosa dum 14 tagoj je 37 °C. Ĝi montras, ke la plej granda kaj signifa ŝanĝo en Eocp okazas ene de la unuaj 24 horoj. La Eocp-valoroj en ambaŭ kazoj atingis pinton je -145 mV (kontraŭ SCE) post ĉirkaŭ 16 horoj kaj poste falis akre, atingante -477 mV (kontraŭ SCE) kaj -236 mV (kontraŭ SCE) por la abiota specimeno kaj P, respektive. Kuponoj de Pseudomonas aeruginosa, respektive. Post 24 horoj, la Eocp-valoro de 2707 HDSS por P. aeruginosa estis relative stabila je -228 mV (kompare kun SCE), dum la koresponda valoro por ne-biologiaj specimenoj estis proksimume -442 mV (kompare kun SCE). Eocp en la ĉeesto de P. aeruginosa estis sufiĉe malalta.
Elektrokemia testado de 2707 HDSS-specimenoj en abiota medio kaj Pseudomonas aeruginosa buljono je 37 °C:
(a) Eocp kiel funkcio de ekspontempo, (b) polarigaj kurboj je tago 14, (c) Rp kiel funkcio de ekspontempo kaj (d) icorr kiel funkcio de ekspontempo.
Tabelo 3 listigas la elektrokemiajn korodajn parametrojn de valoroj de 2707 HDSS-specimenoj eksponitaj al abiota medio kaj Pseudomonas aeruginosa inokulita medio dum 14 tagoj. La tangentoj de la anodaj kaj katodaj kurboj estis ekstrapolitaj por alveni al la intersekcoj, donante korodan kurentdensecon (icorr), korodan potencialon (Ecorr) kaj Tafel-deklivojn (βα kaj βc) laŭ normaj metodoj30,31.
Kiel montrite en Figuro 2b, la suprenŝoviĝo de la kurbo de P. aeruginosa rezultigis pliiĝon de Ecorr kompare kun la abiota kurbo. La valoro de icorr, kiu estas proporcia al la korodrapideco, pliiĝis al 0,328 μA cm-2 en la specimeno de Pseudomonas aeruginosa, kvar fojojn pli ol tiu de la nebiologia specimeno (0,087 μA cm-2).
LPR estas klasika nedetrua elektrokemia metodo por rapida koroda analizo. Ĝi ankaŭ estis uzata por studi MIC32. Figuro 2c montras la polarigan reziston (Rp) kiel funkcion de ekspontempo. Pli alta Rp-valoro signifas malpli da korodo. Ene de la unuaj 24 horoj, la Rp de 2707 HDSS atingis maksimuman valoron de 1955 kΩ cm2 por abiotaj specimenoj kaj 1429 kΩ cm2 por Pseudomonas aeruginosa specimenoj. Figuro 2c ankaŭ montras, ke la Rp-valoro rapide malpliiĝis post unu tago kaj poste restis relative senŝanĝa dum la sekvaj 13 tagoj. La Rp-valoro de la Pseudomonas aeruginosa specimeno estas ĉirkaŭ 40 kΩ cm2, kio estas multe pli malalta ol la 450 kΩ cm2 valoro de la nebiologia specimeno.
La valoro de icorr estas proporcia al la unuforma koroda rapideco. Ĝia valoro povas esti kalkulita per la sekva ekvacio de Stern-Geary,
Sekvante Zou et al. 33, tipa valoro de la Tafel-deklivo B en ĉi tiu laboro estis supozita je 26 mV/dec. Figuro 2d montras, ke la icorr de la nebiologia 2707-specimeno restis relative stabila, dum la P. aeruginosa-specimeno multe fluktuis post la unuaj 24 horoj. La icorr-valoroj de la P. aeruginosa-specimenoj estis grandordo pli altaj ol la nebiologiaj kontroloj. Ĉi tiu tendenco kongruas kun la rezultoj de polariĝa rezisto.
EIS estas alia nedestruktiva tekniko uzata por karakterizi elektrokemiajn reakciojn ĉe koroditaj interfacoj. Impedancaj spektroj kaj kalkulitaj kapacitancaj valoroj de specimenoj eksponitaj al abiotaj medioj kaj Pseudomonas aeruginosa solvaĵo, Rb-rezisto de pasiva filmo/biofilmo formita sur la surfaco de la specimeno, Rct-ŝarĝotransiga rezisto, Cdl-elektra duobla tavola kapacitanco (EDL) kaj QCPE-konstantafazaj elementoj (CPE) parametroj. Ĉi tiuj parametroj estis plue analizitaj per alĝustigo de la datumoj uzante ekvivalentan cirkvitan (EEC) modelon.
Figuro 3 montras tipajn Nyquist-diagramojn (a kaj b) kaj Bode-diagramojn (a' kaj b') de 2707 HDSS-specimenoj en abiota medio kaj P. aeruginosa buljono por malsamaj inkubaciaj tempoj. La diametro de la Nyquist-ringo malpliiĝas ĉeestante Pseudomonas aeruginosa. La Bode-diagramo (Fig. 3b') montras pliiĝon en la grando de la totala impedanco. Informoj pri la malstreĉiĝa tempokonstanto povas esti provizitaj per la fazaj maksimumoj. Figuro 4 montras la unutavolajn (a) kaj dutavolajn (b) fizikajn strukturojn kaj iliajn respondajn EEC-ojn. CPE estas enkondukita en la EEC-modelon. Ĝia admitanco kaj impedanco estas esprimitaj jene:
Du fizikaj modeloj kaj respondaj ekvivalentaj cirkvitoj por konveni al la impedanca spektro de la 2707 HDSS-specimeno:
kie Y0 estas la grando de la CPE, j estas la imaginara nombro aŭ (-1)1/2, ω estas la angula frekvenco, kaj n estas la CPE-potencindico malpli ol unu35. La inverso de la ŝarĝotransiga rezisto (t.e. 1/Rct) respondas al la korodrapideco. Pli malgranda Rct signifas pli rapidan korodrapidecon27. Post 14 tagoj da inkubacio, la Rct de la Pseudomonas aeruginosa specimenoj atingis 32 kΩ cm2, multe pli malgrandan ol la 489 kΩ cm2 de la nebiologiaj specimenoj (Tabelo 4).
La CLSM-bildoj kaj SEM-bildoj en Figuro 5 klare montras, ke la biofilma kovro sur la surfaco de la 2707 HDSS-specimeno post 7 tagoj estas densa. Tamen, post 14 tagoj, la biofilma kovro estis malabunda kaj kelkaj mortaj ĉeloj aperis. Tabelo 5 montras la biofilman dikecon sur 2707 HDSS-specimenoj post eksponiĝo al P. aeruginosa dum 7 kaj 14 tagoj. La maksimuma biofilma dikeco ŝanĝiĝis de 23,4 μm post 7 tagoj ĝis 18,9 μm post 14 tagoj. La meza biofilma dikeco ankaŭ konfirmis ĉi tiun tendencon. Ĝi malpliiĝis de 22,2 ± 0,7 μm post 7 tagoj ĝis 17,8 ± 1,0 μm post 14 tagoj.
(a) 3D CLSM-bildo post 7 tagoj, (b) 3D CLSM-bildo post 14 tagoj, (c) SEM-bildo post 7 tagoj kaj (d) SEM-bildo post 14 tagoj.
EDS rivelis kemiajn elementojn en biofilmoj kaj korodproduktoj sur specimenoj eksponitaj al P. aeruginosa dum 14 tagoj. Figuro 6 montras, ke la enhavo de C, N, O, kaj P en biofilmoj kaj korodproduktoj estas multe pli alta ol tiu en nudaj metaloj, ĉar ĉi tiuj elementoj estas asociitaj kun biofilmoj kaj iliaj metabolitoj. Mikroboj bezonas nur spurojn de kromo kaj fero. Altaj niveloj de Cr kaj Fe en la biofilmo kaj korodproduktoj sur la surfaco de la specimenoj indikas, ke la metala matrico perdis elementojn pro korodo.
Post 14 tagoj, kavetoj kun kaj sen P. aeruginosa estis observitaj en 2216E-medio. Antaŭ inkubacio, la specimena surfaco estis glata kaj sen difektoj (Fig. 7a). Post inkubacio kaj forigo de biofilmo kaj korodaj produktoj, la plej profundaj kavetoj sur la surfaco de la specimenoj estis ekzamenitaj sub CLSM, kiel montrite en Figuro 7b kaj c. Neniuj evidentaj kavetoj estis trovitaj sur la surfaco de la ne-biologiaj kontrolspecimenoj (maksimuma kaveta profundo 0.02 μm). La maksimuma kaveta profundo kaŭzita de Pseudomonas aeruginosa estis 0.52 μm post 7 tagoj kaj 0.69 μm post 14 tagoj, surbaze de la averaĝa maksimuma kaveta profundo de 3 specimenoj (10 maksimumaj kavetaj profundoj estis elektitaj por ĉiu specimeno) atingis 0.42 ± 0.12 μm kaj 0.52 ± 0.15 μm, respektive (Tabelo 5). Ĉi tiuj kavetaj profundoj estas malgrandaj sed gravaj.
(a) Antaŭ eksponiĝo, (b) 14 tagoj en abiota medio kaj (c) 14 tagoj en Pseudomonas aeruginosa buljono.
Figuro 8 montras la XPS-spektrojn de malsamaj specimenaj surfacoj, kaj la kemiaj konsistoj analizitaj por ĉiu surfaco estas resumitaj en Tabelo 6. En Tabelo 6, la atomprocentoj de Fe kaj Cr en ĉeesto de P. aeruginosa (specimenoj A kaj B) estis multe pli malaltaj ol tiuj de la ne-biologiaj kontrolspecimenoj (specimenoj C kaj D). Por la specimeno de P. aeruginosa, la spektra kurbo de Cr2p je kerno-nivelo estis adaptita al kvar pintaj komponantoj kun ligenergiaj (BE) valoroj de 574.4, 576.6, 578.3 kaj 586.8 eV, kiuj povas esti atribuitaj al Cr, Cr2O3, CrO3 kaj Cr(OH)3, respektive (Fig. 9a kaj b). Por ne-biologiaj specimenoj, la spektro de Cr2p je kerno-nivelo enhavas du ĉefajn pintojn por Cr (573.80 eV por BE) kaj Cr2O3 (575.90 eV por BE) en Fig. 9c kaj d, respektive. La plej frapa diferenco inter la abiotaj kaj P. aeruginosa specimenoj estis la ĉeesto de Cr6+ kaj pli alta relativa frakcio de Cr(OH)3 (BE de 586.8 eV) sub la biofilmo.
La larĝaj XPS-spektroj de la surfaco de la 2707 HDSS-specimeno en la du medioj estas 7 tagoj kaj 14 tagoj, respektive.
(a) 7 tagoj da eksponiĝo al P. aeruginosa, (b) 14 tagoj da eksponiĝo al P. aeruginosa, (c) 7 tagoj en abiota medio kaj (d) 14 tagoj en abiota medio.
HDSS montras altajn nivelojn de korodrezisto en la plej multaj medioj. Kim et al. [2] raportis, ke UNS S32707 HDSS estis difinita kiel tre alojita DSS kun PREN de pli ol 45. La PREN-valoro de la 2707 HDSS-specimeno en ĉi tiu laboro estis 49. Ĉi tio ŝuldiĝas al ĝia alta kroma enhavo kaj altaj molibdeno- kaj Ni-niveloj, kiuj estas utilaj en acidaj kaj altaj kloridaj medioj. Krome, bone ekvilibra konsisto kaj sendifekta mikrostrukturo estas utilaj por struktura stabileco kaj korodrezisto. Tamen, malgraŭ ĝia bonega kemia rezisto, la eksperimentaj datumoj en ĉi tiu laboro sugestas, ke 2707 HDSS ne estas tute imuna kontraŭ la MIC de P. aeruginosa biofilmoj.
Elektrokemiaj rezultoj montris, ke la koroda rapideco de 2707 HDSS en P. aeruginosa buljono signife pliiĝis post 14 tagoj kompare kun ne-biologia medio. En Figuro 2a, redukto de Eocp estis observita kaj en abiota medio kaj en P. aeruginosa buljono dum la unuaj 24 horoj. Poste, la biofilmo kompletigis kovri la surfacon de la specimeno kaj la Eocp fariĝas relative stabila36. Tamen, la nivelo de biologia Eocp estis multe pli alta ol tiu de ne-biologia Eocp. Ekzistas kialo kredi, ke ĉi tiu diferenco ŝuldiĝas al la formado de P. aeruginosa biofilmo. En Figuro 2d, ĉeestante P. aeruginosa, la icorr-valoro de 2707 HDSS atingis 0,627 μA cm-2, kio estis grandordo pli alta ol tiu de la abiota kontrolo (0,063 μA cm-2), kio kongruis kun la Rct-valoro mezurita per EIS. Dum la unuaj tagoj, la impedancaj valoroj en P. aeruginosa buljono... pliiĝis pro la alligo de P. aeruginosa ĉeloj kaj la formado de biofilmoj. Tamen, kiam la biofilmo tute kovras la surfacon de la specimeno, la impedanco malpliiĝas. La protekta tavolo estas atakata unue pro la formado de biofilmoj kaj biofilmaj metabolitoj. Tial, la korodrezisto malpliiĝis laŭlonge de la tempo, kaj la alligo de P. aeruginosa kaŭzis lokalizitan korodon. La tendencoj en abiotaj medioj estis malsamaj. La korodrezisto de la ne-biologia kontrolo estis multe pli alta ol la koresponda valoro de la specimenoj eksponitaj al P. aeruginosa buljono. Krome, por abiotaj specimenoj, la Rct-valoro de 2707 HDSS atingis 489 kΩ cm2 en la 14-a tago, kio estis 15-obla la Rct-valoro (32 kΩ cm2) en la ĉeesto de P. aeruginosa. Tial, 2707 HDSS havas bonegan korodreziston en sterila medio, sed ne estas rezistema al MIC-atako de P. aeruginosa biofilmoj.
Ĉi tiuj rezultoj ankaŭ observeblas el la polarigaj kurboj en Fig. 2b. La anoda disbranĉiĝo estis atribuita al la formado de biofilmo de Pseudomonas aeruginosa kaj al metalaj oksidiĝaj reakcioj. Samtempe, la katoda reakcio estas la redukto de oksigeno. La ĉeesto de P. aeruginosa multe pliigis la korodan kurentdensecon, proksimume grandordon pli alte ol la abiota kontrolo. Ĉi tio indikas, ke la biofilmo de P. aeruginosa pliigas lokalizitan korodon de 2707 HDSS. Yuan et al29 trovis, ke la koroda kurentdenseco de 70/30 Cu-Ni-alojo pliiĝis sub la defio de la biofilmo de P. aeruginosa. Ĉi tio povas ŝuldiĝi al la biokatalizo de oksigenredukto fare de biofilmoj de Pseudomonas aeruginosa. Ĉi tiu observado ankaŭ povas klarigi la MIC de 2707 HDSS en ĉi tiu laboro. Aerobaj biofilmoj ankaŭ povas havi malpli da oksigeno sub si. Tial, la malsukceso repasivigi la metalsurfacon per oksigeno povas esti kontribuanta faktoro al la MIC en ĉi tiu laboro.
Dickinson kaj aliaj [38] sugestis, ke la rapidoj de kemiaj kaj elektrokemiaj reakcioj povas esti rekte influitaj de la metabola aktiveco de sesilaj bakterioj sur la surfaco de la specimeno kaj la naturo de la korodaj produktoj. Kiel montrite en Figuro 5 kaj Tabelo 5, kaj la ĉelnombro kaj la biofilma dikeco malpliiĝis post 14 tagoj. Ĉi tio povas esti racie klarigita, ke post 14 tagoj, la plej multaj el la sesilaj ĉeloj sur la surfaco de 2707 HDSS mortis pro nutraĵa malplenigo en la 2216E-medio aŭ la liberigo de toksaj metaljonoj el la 2707 HDSS-matrico. Ĉi tio estas limigo de aro-eksperimentoj.
En ĉi tiu laboro, la biofilmo de P. aeruginosa antaŭenigis la lokan malplenigon de Cr kaj Fe sub la biofilmo sur la surfaco de 2707 HDSS (Fig. 6). En Tabelo 6, la redukto de Fe kaj Cr en specimeno D kompare kun specimeno C, indikante ke dissolvita Fe kaj Cr kaŭzitaj de la biofilmo de P. aeruginosa daŭris preter la unuaj 7 tagoj. La medio 2216E estas uzata por simuli marajn mediojn. Ĝi enhavas 17700 ppm Cl-, kio estas komparebla al tio trovita en natura marakvo. La ĉeesto de 17700 ppm Cl- estis la ĉefa kialo de la redukto de Cr en la 7- kaj 14-tagaj abiotaj specimenoj analizitaj per XPS. Kompare kun specimenoj de P. aeruginosa, la dissolvo de Cr en abiotaj specimenoj estis multe malpli granda pro la forta Cl−-rezisto de 2707 HDSS en abiotaj medioj. Figuro 9 montras la ĉeeston de Cr6+ en la pasiviga filmo. Ĝi eble partoprenas en la forigo de Cr de... ŝtalajn surfacojn per P. aeruginosa biofilmoj, kiel sugestite de Chen kaj Clayton.
Pro bakteria kresko, la pH-valoroj de la medio antaŭ kaj post kultivado estis 7,4 kaj 8,2, respektive. Tial, sub la biofilmo de P. aeruginosa, korodo de organika acido verŝajne ne estas kontribuanta faktoro al ĉi tiu laboro pro la relative alta pH en la ĉefa medio. La pH de la nebiologia kontrolmedio ne ŝanĝiĝis signife (de komenca 7,4 ĝis fina 7,5) dum la 14-taga testperiodo. La pliiĝo de pH en la inokula medio post inkubacio ŝuldiĝis al la metabola aktiveco de P. aeruginosa kaj oni trovis, ke ĝi havas la saman efikon sur la pH en la foresto de teststrioj.
Kiel montrite en Figuro 7, la maksimuma kavaĵoprofundo kaŭzita de P. aeruginosa biofilmo estis 0.69 μm, kio estis multe pli granda ol tiu de la abiota medio (0.02 μm). Ĉi tio kongruas kun la elektrokemiaj datumoj priskribitaj supre. La kavaĵoprofundo de 0.69 μm estas pli ol dek fojojn pli malgranda ol la 9.5 μm valoro raportita por la 2205 DSS sub la samaj kondiĉoj. Ĉi tiuj datumoj montras, ke 2707 HDSS montras pli bonan MIC-reziston kompare kun 2205 DSS. Ĉi tio ne devus esti surprizo, ĉar 2707 HDSS havas pli altan kroman enhavon, provizante pli longdaŭran pasivigon, pro la ekvilibra fazstrukturo sen damaĝaj sekundaraj precipitaĵoj, malfaciligante por P. aeruginosa senpasivigon kaj komencajn punktojn eklipsiĝi.
Konklude, MIC-kaviĝoj estis trovitaj sur la surfaco de 2707 HDSS en P. aeruginosa buljono kompare kun nekonsiderinda kaviĝoj en abiotaj medioj. Ĉi tiu laboro montras, ke 2707 HDSS havas pli bonan MIC-reziston ol 2205 DSS, sed ĝi ne estas plene imuna kontraŭ MIC pro la P. aeruginosa biofilmo. Ĉi tiuj trovoj helpas en la elekto de taŭgaj rustorezistaj ŝtaloj kaj laŭtaksa funkcidaŭro por la mara medio.
La kupono por 2707 HDSS estas provizita de la Metalurgia Fakultato de la Nordorienta Universitato (NEU) en Shenyang, Ĉinio. La elementa konsisto de 2707 HDSS estas montrita en Tabelo 1, kiu estis analizita de la Materialanaliza kaj Testada Fako de NEU. Ĉiuj specimenoj estis solvaĵotraktitaj je 1180 °C dum 1 horo. Antaŭ la korodotestado, monerforma 2707 HDSS kun supra eksponita surfacareo de 1 cm2 estis polurita ĝis 2000 grajnoj per siliciokarbida papero kaj plue polurita per 0.05 μm Al2O3 pulvora suspendo. La flankoj kaj fundo estas protektitaj per inerta farbo. Post sekigado, la specimenoj estis lavitaj per sterila dejonigita akvo kaj steriligitaj per 75% (v/v) etanolo dum 0.5 horoj. Ili estis poste aersekigitaj sub ultraviola (UV) lumo dum 0.5 horoj antaŭ uzo.
La trostreĉo *Pseudomonas aeruginosa* MCCC 1A00099 estis aĉetita de la Xiamen Marine Culture Collection Center (MCCC), Ĉinio. *Pseudomonas aeruginosa* estis kultivata aerobe je 37°C en 250 ml flakonoj kaj 500 ml elektrokemiaj vitraj ĉeloj uzante likvan medion *Mara 2216E* (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Ĉinio). Medio (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 SrBr2, 0,022 H3BO3, 0,004 NaSiO3, 0,016 NH3, 0,016 NH3, 0,016 NaH2PO4. 5.0 peptono, 1.0 gista ekstrakto kaj 0.1 fera citrato. Aŭtoklavu je 121°C dum 20 minutoj antaŭ inokulado. Nombru sesilajn kaj planktonajn ĉelojn uzante hemocitometron sub lummikroskopo je 400-obla pligrandigo. La komenca ĉelkoncentriĝo de planktona Pseudomonas aeruginosa tuj post inokulado estis proksimume 10⁶ ĉeloj/ml.
Elektrokemiaj testoj estis faritaj en klasika tri-elektroda vitra ĉelo kun meza volumeno de 500 ml. Platena folio kaj saturita kalomela elektrodo (SCE) estis konektitaj al la reaktoro per Luggin-kapilaroj plenigitaj per salpontoj, servante respektive kiel kontraŭ- kaj referencaj elektrodoj. Por fari la laborelektrodojn, kaŭĉuk-kovrita kupra drato estis alkroĉita al ĉiu specimeno kaj kovrita per epoksio, lasante ĉirkaŭ 1 cm² da eksponita unu-flanka surfacareo por la laborelektrodo. Dum elektrokemiaj mezuradoj, specimenoj estis metitaj en 2216E-medion kaj konservitaj je konstanta inkubacia temperaturo (37 °C) en akvobano. OCP, LPR, EIS kaj potencialaj dinamikaj polarigaj datumoj estis mezuritaj uzante Autolab-potenciostaton (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., Usono). LPR-testoj estis registritaj je skanadrapideco de 0.125 mV s⁻¹ super la intervalo de -5 kaj 5 mV kun Eocp kaj prova frekvenco de 1 Hz. EIS estis farita kun sinusondo en la frekvenca intervalo. 0,01 ĝis 10 000 Hz uzante aplikatan tension de 5 mV ĉe stabila stato Eocp. Antaŭ la potenciala svingo, la elektrodoj estis en malfermcirkvita reĝimo ĝis stabila libera koroda potenciala valoro estis atingita. Polarizaj kurboj estis poste prilaboritaj de -0,2 ĝis 1,5 V kontraŭ Eocp je skanadrapideco de 0,166 mV/s. Ĉiu testo estis ripetata 3 fojojn kun kaj sen P. aeruginosa.
Specimenoj por metalografia analizo estis meĥanike poluritaj per 2000-grajna malseka SiC-papero kaj poste plue poluritaj per 0.05 μm Al2O3-pulvora suspendo por optika observado. Metalografia analizo estis farita per optika mikroskopo. La specimenoj estis gratitaj per 10 pez.%-a kalia hidroksida solvaĵo 43.
Post inkubacio, la specimenoj estis lavitaj 3 fojojn per fosfat-bufrita saloza (PBS) solvaĵo (pH 7.4 ± 0.2) kaj poste fiksitaj per 2.5% (v/v) glutaraldehido dum 10 horoj por fiksi la biofilmojn. Ĝi poste estis senakvigita per gradigita serio (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% kaj 100% v/v) de etanolo antaŭ aersekigado. Fine, la surfaco de la specimeno estas ŝprucita per ora filmo por provizi konduktivecon por SEM-observado. La SEM-bildoj estis enfokusigitaj al la punktoj kun la plej sesilaj P. aeruginosa ĉeloj sur la surfaco de ĉiu specimeno. Faru EDS-analizon por trovi kemiajn elementojn. Zeiss-Konfokusa Lasera Skanada Mikroskopo (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Germanio) estis uzata por mezuri la profundon de la kavaĵoj. Por observi la korodajn kavaĵojn sub la biofilmo, la testpeco unue estis purigita laŭ la Ĉina Nacia Regularo. Normo (CNS) GB/T4334.4-2000 por forigi la korodajn produktojn kaj biofilmon sur la surfaco de la testpeco.
Analizo per rentgen-fotoelektrona spektroskopio (XPS, ESCALAB250 surfaca analiza sistemo, Thermo VG, Usono) estis efektivigita uzante monokromatan rentgen-fonton (aluminia Kα-linio je 1500 eV da energio kaj 150 W da potenco) super larĝa ligoenergia gamo de 0 sub normaj kondiĉoj –1350 eV. Alt-rezoluciaj spektroj estis registritaj uzante 50 eV da trapasa energio kaj 0.2 eV da paŝograndeco.
La inkubitaj specimenoj estis forigitaj kaj milde ellavitaj per PBS (pH 7.4 ± 0.2) dum 15 sekundoj kaj 45 sekundoj. Por observi la bakterian viveblecon de la biofilmoj sur la specimenoj, la biofilmoj estis koloritaj uzante la LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, Usono). La ilaro havas du fluoreskajn tinkturfarbojn, verdan fluoreskan SYTO-9 tinkturfarbon kaj ruĝan fluoreskan propidium jodidan (PI) tinkturfarbon. Sub CLSM, punktoj kun fluoreskaj verda kaj ruĝa reprezentas vivajn kaj mortintajn ĉelojn, respektive. Por kolorado, 1 ml miksaĵo enhavanta 3 μl SYTO-9 kaj 3 μl PI-solvaĵon estis inkubita dum 20 minutoj je ĉambra temperaturo (23 °C) en mallumo. Poste, la koloritaj specimenoj estis observitaj je du ondolongoj (488 nm por vivaj ĉeloj kaj 559 nm por mortintaj ĉeloj) uzante Nikon CLSM-maŝinon (C2 Plus, Nikon, Japanio). La dikeco de la biofilmo estis mezurita en 3-D skanada reĝimo.
Kiel citi ĉi tiun artikolon: Li, H. et al. Mikroba korodo de 2707 superdupleksa rustorezista ŝtalo fare de mara Pseudomonas aeruginosa biofilm.science.Rep. 6, 20190; doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Stresa korodo-fendado de LDX 2101 dupleksa neoksidebla ŝtalo en klorida solvaĵo en ĉeesto de tiosulfato.coros.science.80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Efiko de solva varmotraktado kaj nitrogeno en ŝirma gaso sur kaviĝa korodrezisto de superdupleksaj rustorezistaj ŝtalveldsuturoj.coros.science.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Kompara Kemia Studo pri Mikroba kaj Elektrokemie Induktita Kaviĝa Korodo en 316L Neoksidebla Ŝtalo.coros.science.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Elektrokemia konduto de 2205 dupleksa neoksidebla ŝtalo en alkalaj solvaĵoj de malsama pH en ĉeesto de klorido. Electrochim. Journal. 64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI La efiko de maraj biofilmoj sur korodon: konciza recenzo. Electrochim. Journal. 54, 2-7 (2008).