Eskerrik asko Nature.com webgunea bisitatzeagatik. Erabiltzen ari zaren arakatzailearen bertsioak CSSrako laguntza mugatua du. Esperientzia onena lortzeko, arakatzaile eguneratua erabiltzea gomendatzen dizugu (edo Internet Explorer-en bateragarritasun modua desaktibatzea). Bitartean, laguntza jarraitua bermatzeko, gunea estilorik eta JavaScriptik gabe erakutsiko dugu.
Korrosio mikrobianoa (MIC) arazo larria da industria askotan, galera ekonomiko handiak eragin baititzake. 2707 super duplex altzairu herdoilgaitza (2707 HDSS) itsas inguruneetan erabili izan da, erresistentzia kimiko bikaina duelako. Hala ere, ez da esperimentalki frogatu MICarekiko duen erresistentzia. Ikerketa honetan, Pseudomonas aeruginosa itsas bakterio aerobikoak eragindako 2707 HDSS-ren MIC portaera ikertu da. Analisi elektrokimikoak erakutsi zuen 2216E ingurunean Pseudomonas aeruginosa biofilmaren presentzian, korrosio potentzialean aldaketa positiboa eta korrosio korronte dentsitatearen igoera zegoela. X izpien fotoelektroi espektroskopiaren (XPS) analisiak Cr edukiaren jaitsiera erakutsi zuen biofilmaren azpian dagoen laginaren gainazalean. Zuloen irudien analisiak erakutsi zuen P. aeruginosa biofilmak 0,69 μm-ko zulo sakonera maximoa sortu zuela 14 eguneko inkubazioan zehar. Txikia den arren, adierazten du 2707 HDSS ez dela guztiz immunea P. aeruginosaren MICarekiko. biofilmak.
Altzairu herdoilgaitz duplexak (DSS) asko erabiltzen dira hainbat industriatan, propietate mekaniko bikainak eta korrosioarekiko erresistentzia konbinazio idealagatik1,2. Hala ere, zulo lokalizatuak gertatzen dira oraindik eta altzairu honen osotasunean eragiten dute3,4.DSS ez da erresistentea korrosio mikrobianoarekiko (MIC)5,6.DSS-ren aplikazio sorta zabala izan arren, oraindik ere badaude inguruneak non DSS-ren korrosioarekiko erresistentzia ez den nahikoa epe luzerako erabilerarako. Horrek esan nahi du korrosioarekiko erresistentzia handiagoa duten material garestiagoak behar direla.Jeon et al.7 aurkitu zuten altzairu herdoilgaitz super duplexek (SDSS) ere muga batzuk dituztela korrosioarekiko erresistentziari dagokionez. Beraz, korrosioarekiko erresistentzia handiagoa duten altzairu herdoilgaitz super duplexak (HDSS) behar dira aplikazio batzuetan. Horrek aleazio handiko HDSS-en garapena ekarri zuen.
DSS-ren korrosioarekiko erresistentzia alfa eta gamma faseen arteko erlazioaren eta bigarren fasearen ondoan dauden Cr, Mo eta W agortutako 8, 9, 10 eskualdeen araberakoa da. HDSS-k Cr, Mo eta N11 eduki handia dauka, beraz, korrosioarekiko erresistentzia bikaina eta Pitting Resistance Equivalent Number (PREN) balio altua (45-50) du, % Cr pisuan + 3,3 (% Mo pisuan + % W pisuan) + % N12 pisuan zehaztuta. Bere korrosioarekiko erresistentzia bikaina % 50 ferrita (α) eta % 50 austenita (γ) fase inguru dituen konposizio orekatu batean oinarritzen da. HDSS-k propietate mekaniko hobeak eta erresistentzia handiagoa ditu DSS13 konbentzionalak baino. Kloruroen korrosioarekiko propietateak. Korrosioarekiko erresistentzia hobetuak HDSS-ren erabilera zabaltzen du kloruro ingurune korrosiboagoetan, hala nola itsas inguruneetan.
MICak arazo larria dira industria askotan, hala nola petrolio eta gas eta ur zerbitzuetan14. MICak korrosioaren kalte guztien % 20a eragiten du15. MICa ingurune askotan ikus daitekeen korrosio bioelektrokimikoa da. Metal gainazaletan sortzen diren biofilmek baldintza elektrokimikoak aldatzen dituzte, eta horrela korrosio prozesuan eragina dute. Uste da MIC korrosioa biofilmek eragiten dutela. Mikroorganismo elektrogenikoek metalak korroditzen dituzte bizirauteko energia mantentzeko17. MIC ikerketek erakutsi dute EET (elektroi transferentzia estrazelularra) dela mikroorganismo elektrogenikoek eragindako MICaren abiadura mugatzen duen faktorea. Zhang et al. 18 frogatu zuten elektroi bitartekariek Desulfovibrio sessificans zelulen eta 304 altzairu herdoilgaitzaren arteko elektroi transferentzia bizkortzen dutela, eta horrek MIC eraso larriagoa eragiten duela. Enning et al. 19 eta Venzlaff et al. 20 erakutsi zuten sulfatoa murrizten duten bakterio korrosiboen (SRB) biofilmek zuzenean xurga ditzaketela elektroiak metal substratuetatik, eta horrek zulo-korrosio larria eragiten duela.
DSS MICarekiko sentikorra dela ezagutzen da SRB, burdina murrizten duten bakterioak (IRB) eta abar dituzten inguruneetan21. Bakterio hauek zulo lokalizatuak eragiten dituzte DSS gainazaletan biofilmen azpian22,23. DSS ez bezala, HDSS24-ren MIC ez da ondo ezagutzen.
Pseudomonas aeruginosa naturan oso hedatuta dagoen bakterio gram-negatibo mugikor bat da, hagaxka itxurakoa25. Pseudomonas aeruginosa itsas inguruneko mikrobio talde garrantzitsua ere bada, altzairuari MIC eragiten diona. Pseudomonas korrosio prozesuetan estuki inplikatuta dago eta biofilmaren eraketan kolonizatzaile aitzindari gisa aitortzen da. Mahat et al. 28 eta Yuan et al. 29 frogatu zuten Pseudomonas aeruginosak altzairu bigunaren eta aleazioen korrosio-tasa handitzeko joera duela ingurune urtsuetan.
Lan honen helburu nagusia Pseudomonas aeruginosa itsas bakterio aerobikoak eragindako 2707 HDSS-ren MIC propietateak ikertzea izan zen, metodo elektrokimikoak, gainazaleko analisi teknikak eta korrosio produktuen analisia erabiliz. 2707 HDSS-ren MIC portaera aztertzeko, besteak beste, Zirkuitu Irekiaren Potentziala (OCP), Polarizazio Linealaren Erresistentzia (LPR), Inpedantzia Elektrokimikoaren Espektroskopia (EIS) eta Potentzialaren Polarizazio Dinamikaren ikerketa elektrokimikoak egin ziren. Energia dispertsiboko espektrometro (EDS) analisia egin zen korrosioaren gainazaleko elementu kimikoak aurkitzeko. Horrez gain, X izpien fotoelektroi espektroskopia (XPS) analisia erabili zen oxido filmen pasibazioaren egonkortasuna zehazteko Pseudomonas aeruginosa duen itsas ingurune baten eraginpean. Zuloaren sakonera laser eskaneatze mikroskopio konfokal (CLSM) baten bidez neurtu zen.
1. taulan 2707 HDSS-ren konposizio kimikoa zerrendatzen da. 2. taulan ikusten da 2707 HDSS-k propietate mekaniko bikainak dituela, 650 MPa-ko etekin-erresistentziarekin. 1. irudian, soluzio termikoan tratatutako 2707 HDSS-ren mikroegitura optikoa ikusten da. Bigarren mailako faserik gabeko austenita eta ferrita faseen banda luzangak ikus daitezke, % 50 austenita eta % 50 ferrita faseak dituen mikroegitura horretan.
2a irudiak zirkuitu irekiko potentziala (Eocp) erakusten du esposizio-denboraren datuekin alderatuta 2707 HDSS-rentzat 2216E ingurune abiotikoan eta P. aeruginosa saldan 14 egunez 37 °C-tan. Eocp-ren aldaketa handiena eta esanguratsua lehenengo 24 orduetan gertatzen dela erakusten du. Bi kasuetan, Eocp balioek -145 mV-tan jo zuten gailurra (SCE-ren aldean) 16 ordu inguruan eta gero nabarmen jaitsi ziren, -477 mV-ra (SCE-ren aldean) eta -236 mV-ra (SCE-ren aldean) iritsiz lagin abiotikoarentzat eta P-rentzat, hurrenez hurren). Pseudomonas aeruginosa kupoiak, hurrenez hurren. 24 ordu igaro ondoren, 2707 HDSS-ren Eocp balioa P. aeruginosarentzat nahiko egonkorra izan zen -228 mV-tan (SCE-rekin alderatuta), eta lagin ez-biologikoen balioa, berriz, gutxi gorabehera -442 mV-koa izan zen (SCE-rekin alderatuta). P. aeruginosaren aurrean Eocp nahiko baxua izan zen.
2707 HDSS laginen proba elektrokimikoak ingurune abiotikoan eta Pseudomonas aeruginosa saldan 37 °C-tan:
(a) Eocp esposizio-denboraren funtzio gisa, (b) 14. eguneko polarizazio-kurbak, (c) Rp esposizio-denboraren funtzio gisa eta (d) icorr esposizio-denboraren funtzio gisa.
3. taulan 2707 HDSS laginen korrosio elektrokimikoaren parametroen balioak zerrendatzen dira, 14 egunez ingurune abiotikoan eta Pseudomonas aeruginosa inokulatutako ingurunean egon ondoren. Kurba anodiko eta katodikoen ukitzaileak estrapolatu ziren, korrosio-korrontearen dentsitatea (icorr), korrosio-potentziala (Ecorr) eta Tafel maldak (βα eta βc) emanez, metodo estandarren arabera30,31.
2b irudian erakusten den bezala, P. aeruginosa kurbaren goranzko mugimenduak Ecorr-en igoera eragin zuen kurba abiotikoarekin alderatuta. Korrosio-tasarekiko proportzionala den icorr balioa 0,328 μA cm-2-ra igo zen Pseudomonas aeruginosa laginetan, lagin ez-biologikoaren laukoitza (0,087 μA cm-2).
LPR korrosioaren analisi azkarrerako metodo elektrokimiko ez-suntsitzaile klasikoa da. MIC32 aztertzeko ere erabili zen. 2c irudiak polarizazio-erresistentzia (Rp) erakusten du esposizio-denboraren arabera. Rp balio altuago batek korrosio gutxiago esan nahi du. Lehenengo 24 orduetan, 2707 HDSS-ren Rp-k 1955 kΩ cm2-ko gehienezko balioa lortu zuen lagin abiotikoetarako eta 1429 kΩ cm2-ko Pseudomonas aeruginosa laginetarako. 2c irudiak ere erakusten du Rp balioa azkar jaitsi zela egun baten ondoren eta gero nahiko aldatu gabe mantendu zela hurrengo 13 egunetan. Pseudomonas aeruginosa laginaren Rp balioa 40 kΩ cm2 ingurukoa da, hau da, lagin ez-biologikoaren 450 kΩ cm2-ko balioa baino askoz txikiagoa.
icorr balioa korrosio-tasa uniformearekiko proportzionala da. Bere balioa Stern-Geary ekuazio honen bidez kalkula daiteke:
Zou et al. 33 jarraituz, lan honetan Tafel malda B-ren balio tipikoa 26 mV/dec dela suposatu zen. 2d irudiak erakusten du 2707 lagin ez-biologikoaren icorr nahiko egonkor mantendu zela, P. aeruginosa lagina, berriz, asko fluktuatu zela lehenengo 24 orduen ondoren. P. aeruginosa laginen icorr balioak magnitude-ordena bat handiagoak izan ziren kontrol ez-biologikoenak baino. Joera hau polarizazio-erresistentziaren emaitzekin bat dator.
EIS beste teknika ez-suntsitzaile bat da, korrosio-interfazeetan erreakzio elektrokimikoak karakterizatzeko erabiltzen dena. Inpedantzia-espektroak eta kalkulatutako kapazitantzia-balioak ingurune abiotikoetan eta Pseudomonas aeruginosa disoluzioan egon ziren laginen gainazalean sortutako film pasiboaren/biofilmaren Rb erresistentzia, Rct karga-transferentziaren erresistentzia, Cdl geruza bikoitzeko kapazitantzia elektrikoa (EDL) eta QCPE Fase Konstanteko Elementuaren (CPE) parametroak aztertu ziren. Parametro hauek gehiago aztertu ziren datuak zirkuitu baliokide (EEC) eredu bat erabiliz egokituz.
3. irudiak 2707 HDSS laginen Nyquist grafiko tipikoak (a eta b) eta Bode grafikoak (a' eta b') erakusten ditu ingurune abiotikoan eta P. aeruginosa saldan inkubazio denbora desberdinetarako. Nyquist eraztunaren diametroa gutxitzen da Pseudomonas aeruginosa dagoenean. Bode grafikoak (3b' irudia) inpedantzia osoaren magnitudearen igoera erakusten du. Erlaxazio denbora konstanteari buruzko informazioa fase maximoek eman dezakete. 4. irudiak geruza bakarreko (a) eta geruza bikoitzeko (b) egitura fisikoak eta dagokien EECak erakusten ditu. CPE EEC ereduan sartzen da. Bere admitantzia eta inpedantzia honela adierazten dira:
2707 HDSS laginaren inpedantzia-espektroa doitzeko bi eredu fisiko eta dagokien zirkuitu baliokideak:
non Y0 CPEren magnitudea den, j zenbaki irudikaria edo (-1)1/2, ω maiztasun angeluarra den, eta n unitate baino txikiagoa den CPEren potentzia-indizea den35. Karga-transferentziaren erresistentziaren alderantzizkoa (hau da, 1/Rct) korrosio-tasari dagokio. Rct txikiagoak korrosio-tasa azkarragoa esan nahi du27. 14 eguneko inkubazioaren ondoren, Pseudomonas aeruginosa laginen Rct-ak 32 kΩ cm2-ra iritsi zen, lagin ez-biologikoen 489 kΩ cm2 baino askoz txikiagoa (4. taula).
5. irudiko CLSM eta SEM irudiek argi erakusten dute 2707 HDSS laginaren gainazaleko biofilmaren estaldura trinkoa dela 7 egun igaro ondoren. Hala ere, 14 egun igaro ondoren, biofilmaren estaldura urria zen eta zelula hilak agertu ziren. 5. taulak 2707 HDSS laginen biofilmaren lodiera erakusten du P. aeruginosaren eraginpean egon ondoren 7 eta 14 egunez. Biofilmaren lodiera maximoa 23,4 μm-tik 7 egun igaro ondoren 18,9 μm-ra aldatu zen 14 egun igaro ondoren. Biofilmaren batez besteko lodierak ere joera hau berretsi zuen. 22,2 ± 0,7 μm-tik 14 egun igaro ondoren 17,8 ± 1,0 μm-ra jaitsi zen.
(a) 3-D CLSM irudia 7 egun igaro ondoren, (b) 3-D CLSM irudia 14 egun igaro ondoren, (c) SEM irudia 7 egun igaro ondoren eta (d) SEM irudia 14 egun igaro ondoren.
EDS-k elementu kimikoak agerian utzi zituen biofilmetan eta korrosio-produktuetan P. aeruginosa-ri 14 egunez esposizioan egon ziren laginetan. 6. irudiak erakusten du biofilmetan eta korrosio-produktuetan C, N, O eta P edukia metal biluzietan baino askoz handiagoa dela, elementu hauek biofilmekin eta haien metabolitoekin lotuta baitaude. Mikrobioek kromo eta burdin kantitate txikiak baino ez dituzte behar. Laginen gainazaleko biofilmean eta korrosio-produktuetan Cr eta Fe maila altuek adierazten dute metal matrizeak elementuak galdu dituela korrosioaren ondorioz.
14 egun igaro ondoren, P. aeruginosa-rekin eta gabe zuloak ikusi ziren 2216E ingurunean. Inkubazioaren aurretik, laginaren gainazala leuna eta akatsik gabekoa zen (7a irudia). Inkubatu eta biofilma eta korrosio produktuak kendu ondoren, laginen gainazaleko zulo sakonenak CLSM bidez aztertu ziren, 7b eta c irudietan erakusten den bezala. Ez zen zulo nabarmenik aurkitu kontrol lagin ez-biologikoen gainazalean (zuloen sakonera maximoa 0,02 μm). Pseudomonas aeruginosak eragindako zuloen sakonera maximoa 0,52 μm izan zen 7 egun igaro ondoren eta 0,69 μm 14 egun igaro ondoren, 3 laginen batez besteko zuloen sakonera maximoan oinarrituta (10 zuloen sakonera maximoaren balio hautatu ziren lagin bakoitzerako), 0,42 ± 0,12 μm eta 0,52 ± 0,15 μm-ra iritsiz, hurrenez hurren (5. taula). Zuloen sakonera-balio hauek txikiak baina garrantzitsuak dira.
(a) Esposizioa baino lehen, (b) 14 egun ingurune abiotikoan eta (c) 14 egun Pseudomonas aeruginosa saldan.
8. irudiak lagin-gainazal desberdinen XPS espektroak erakusten ditu, eta gainazal bakoitzerako aztertutako konposizio kimikoak 6. taulan laburbildu dira. 6. taulan, Fe eta Cr-ren ehuneko atomikoak P. aeruginosaren aurrean (A eta B laginak) kontrol-lagin ez-biologikoenak (C eta D laginak) baino askoz txikiagoak izan ziren. P. aeruginosa laginarentzat, Cr2p nukleo-mailako espektro-kurba lau gailur-osagaietara egokitu zen, 574,4, 576,6, 578,3 eta 586,8 eV-ko lotura-energia (BE) balioekin, eta hauek Cr, Cr2O3, CrO3 eta Cr(OH)3-ri egotz dakizkioke, hurrenez hurren (9a eta b irudiak). Lagin ez-biologikoentzat, Cr2p nukleo-mailako espektroak bi gailur nagusi ditu Cr-rentzat (573,80 eV BE-rentzat) eta Cr2O3-rentzat (575,90 eV BE-rentzat) 9c eta ... irudietan. d, hurrenez hurren. Lagin abiotikoen eta P. aeruginosa laginen arteko desberdintasun nabarmenena Cr6+-ren presentzia eta Cr(OH)3-ren frakzio erlatibo handiagoa (586,8 eV-ko BE) biofilmaren azpian izan zen.
2707 HDSS laginaren gainazalaren XPS espektro zabalak bi inguruneetan 7 egunekoak eta 14 egunekoak dira, hurrenez hurren.
(a) 7 eguneko P. aeruginosaren eraginpean, (b) 14 eguneko P. aeruginosaren eraginpean, (c) 7 egun ingurune abiotikoan eta (d) 14 egun ingurune abiotikoan.
HDSS-k korrosioarekiko erresistentzia maila altua erakusten du ingurune gehienetan. Kim et al. 2-k jakinarazi zuen UNS S32707 HDSS DSS oso aleatu gisa definitu zela, 45etik gorako PREN batekin. Lan honetako 2707 HDSS laginaren PREN balioa 49 izan zen. Hori kromo eduki handiari eta molibdeno eta Ni maila altuei zor zaie, eta horiek onuragarriak dira ingurune azido eta kloruro handikoetan. Gainera, konposizio orekatua eta akatsik gabeko mikroegitura erabilgarriak dira egitura-egonkortasunerako eta korrosioarekiko erresistentziarako. Hala ere, erresistentzia kimiko bikaina izan arren, lan honetako datu esperimentalek iradokitzen dute 2707 HDSS ez dela guztiz immunea P. aeruginosa biofilmen MICarekiko.
Emaitza elektrokimikoek erakutsi zuten 2707 HDSS-aren korrosio-tasa P. aeruginosa saldan nabarmen handitu zela 14 egun igaro ondoren, medio ez-biologikoarekin alderatuta. 2a irudian, Eocp-ren murrizketa ikusi zen bai medio abiotikoan bai P. aeruginosa saldan lehen 24 orduetan. Ondoren, biofilmak laginaren gainazala estaltzen amaitu du eta Eocp nahiko egonkor bihurtzen da36. Hala ere, Eocp biologikoaren maila Eocp ez-biologikoarena baino askoz handiagoa izan zen. Arrazoiak daude uste izateko aldea P. aeruginosa biofilmaren eraketaren ondoriozkoa dela. 2d irudian, P. aeruginosaren presentzian, 2707 HDSS-aren icorr balioa 0,627 μA cm-2-ra iritsi zen, kontrol abiotikoarena (0,063 μA cm-2) baino magnitude-ordena bat handiagoa izan zena, EIS bidez neurtutako Rct balioarekin bat etorriz. Lehen egunetan, P. aeruginosa saldako inpedantzia-balioak handitu egin zen P. aeruginosa zelulen atxikimenduagatik eta biofilmen eraketagatik. Hala ere, biofilmak laginaren gainazala guztiz estaltzen duenean, inpedantzia gutxitu egin zen. Babes-geruza lehenengo erasotzen da biofilmen eta biofilm metabolitoen eraketagatik. Beraz, korrosioarekiko erresistentzia gutxitu egin zen denborarekin, eta P. aeruginosaren atxikimenduak korrosio lokalizatua eragin zuen. Ingurune abiotikoetan joerak desberdinak izan ziren. Kontrol ez-biologikoaren korrosioarekiko erresistentzia askoz handiagoa izan zen P. aeruginosa saldaren eraginpean zeuden laginen balio bera baino. Gainera, lagin abiotikoetarako, 2707 HDSS-ren Rct balioa 489 kΩ cm2-ra iritsi zen 14. egunean, hau da, P. aeruginosaren aurrean Rct balioa (32 kΩ cm2) baino 15 aldiz handiagoa. Beraz, 2707 HDSS-k korrosioarekiko erresistentzia bikaina du ingurune esteril batean, baina ez da erresistentea P. aeruginosa biofilmen MIC erasoarekiko.
Emaitza hauek 2b irudiko polarizazio-kurbetatik ere ikus daitezke. Adarkadura anodikoa Pseudomonas aeruginosa biofilmaren eraketari eta metalen oxidazio-erreakzioei egotzi zitzaien. Aldi berean, erreakzio katodikoa oxigenoaren murrizketa da. P. aeruginosaren presentziak korrosio-korrontearen dentsitatea asko handitu zuen, gutxi gorabehera magnitude-ordena bat handiagoa kontrol abiotikoa baino. Horrek adierazten du P. aeruginosa biofilmak 2707 HDSS-ren korrosio lokalizatua handitzen duela. Yuan et al29-ek aurkitu zuten 70/30 Cu-Ni aleazioaren korrosio-korrontearen dentsitatea handitu zela P. aeruginosa biofilmaren erronkapean. Hori Pseudomonas aeruginosa biofilmek oxigenoaren murrizketaren biokatalisiaren ondoriozkoa izan daiteke. Behaketa honek 2707 HDSS-ren MIC ere azal dezake lan honetan. Biofilm aerobikoek oxigeno gutxiago izan dezakete azpian. Beraz, metalaren gainazala oxigenoarekin berriro pasibatzeko porrota izan daiteke lan honetan MIC-an eragina duen faktore bat.
Dickinson et al. 38-k iradoki zuten erreakzio kimiko eta elektrokimikoen tasak zuzenean eragin ditzaketela laginaren gainazaleko bakterio sesilen jarduera metabolikoak eta korrosio-produktuen izaerak. 5. irudian eta 5. taulan erakusten den bezala, bai zelulen kopurua bai biofilmaren lodiera gutxitu egin ziren 14 egun igaro ondoren. Arrazoiz azal daiteke 14 egun igaro ondoren 2707 HDSS-ren gainazaleko zelula sesil gehienak hil zirela 2216E ingurunean mantenugaiak agortzeagatik edo 2707 HDSS matrizetik ioi metaliko toxikoak askatzeagatik. Hau lote-esperimentuen muga bat da.
Lan honetan, P. aeruginosa biofilmak Cr eta Fe agortze lokala sustatu zuen biofilmaren azpian, 2707 HDSS gainazalean (6. irudia). 6. taulan, D laginaren Fe eta Cr-ren murrizketa C laginarekin alderatuta ikusten da, eta horrek adierazten du P. aeruginosa biofilmak eragindako Fe eta Cr disolbatuak lehen 7 egunak baino gehiago iraun zutela. 2216E medioa itsas inguruneak simulatzeko erabiltzen da. 17700 ppm Cl- dauka, itsasoko ur naturalean aurkitzen denaren parekoa. 17700 ppm Cl-ren presentzia izan zen XPS bidez aztertutako 7 eta 14 eguneko lagin abiotikoetan Cr-ren murrizketaren arrazoi nagusia. P. aeruginosa laginekin alderatuta, Cr-ren disoluzioa lagin abiotikoetan askoz txikiagoa izan zen, 2707 HDSS-k ingurune abiotikoetan duen Cl− erresistentzia handiagatik. 9. irudiak Cr6+-ren presentzia erakusten du pasibazio-filmean. Baliteke Cr-ren kentzean parte hartzea... Chen eta Clayton-ek iradoki bezala, altzairuzko gainazalak P. aeruginosa biofilmek eragindako kalteekin.
Bakterioen hazkuntza dela eta, hazkuntza-ingurunearen pH balioak 7,4 eta 8,2 izan ziren, hurrenez hurren. Beraz, P. aeruginosa biofilmaren azpian, azido organikoaren korrosioa ez da litekeena lan honetan laguntzea, hazkuntza-ingurunearen pH nahiko altua baita. Kontrol-ingurune ez-biologikoaren pHa ez zen nabarmen aldatu (hasierako 7,4tik azken 7,5era) 14 eguneko proba-aldian. Inkubazioaren ondoren inokulazio-ingurunearen pH-aren igoera P. aeruginosaren jarduera metabolikoaren ondorio izan zen, eta ikusi zen pH-an eragin bera zuela proba-zerrendarik ezean.
7. irudian erakusten den bezala, P. aeruginosa biofilmak eragindako zulo-sakonera maximoa 0,69 μm-koa izan zen, ingurune abiotikoarena (0,02 μm) baino askoz handiagoa. Hau goian deskribatutako datu elektrokimikoekin bat dator. 0,69 μm-ko zulo-sakonera hamar aldiz txikiagoa da 2205 DSS-rako baldintza berdinetan jakinarazitako 9,5 μm-ko balioa baino. Datu hauek erakusten dute 2707 HDSS-k MIC erresistentzia hobea duela 2205 DSS-rekin alderatuta. Hau ez litzateke harritzekoa izan behar, 2707 HDSS-k kromo eduki handiagoa baitu, eta horrek pasibazio iraunkorragoa ematen du, bigarren mailako prezipitatu kaltegarririk gabeko fase-egitura orekatuari esker, eta horrek zaildu egiten du P. aeruginosarentzat despasibatzea eta hasiera-puntuak eklipsatzea.
Ondorioz, MIC pitting-ak aurkitu ziren 2707 HDSS-ren gainazalean P. aeruginosa saldan, ingurune abiotikoetan hutsalak diren pitting-ekin alderatuta. Lan honek erakusten du 2707 HDSS-k MIC erresistentzia hobea duela 2205 DSS-k baino, baina ez dela guztiz MIC-arekiko immunea P. aeruginosa biofilmagatik. Aurkikuntza hauek altzairu herdoilgaitz egokiak aukeratzen eta itsas ingurunerako zerbitzu-bizitza kalkulatzen laguntzen dute.
2707 HDSS-rako kupoia Shenyang-eko (Txina) Northeastern University-ko (NEU) Metalurgia Eskolak eman du. 2707 HDSS-ren elementuen konposizioa 1. taulan ageri da, eta NEU Materialen Analisi eta Proba Sailak aztertu zuen. Lagin guztiak 1180 °C-tan tratatu ziren ordubetez. Korrosioaren probak egin aurretik, 1 cm2-ko gainazal agerian zuen txanpon itxurako 2707 HDSS silizio karburozko paperarekin 2000ko granulometriara leundu zen eta 0,05 μm-ko Al2O3 hauts-suspentsioarekin leundu zen gehiago. Alboak eta behealdea pintura geldo batez babestuta daude. Lehortu ondoren, laginak ur desionizatu esterilarekin garbitu eta % 75eko (v/v) etanolarekin esterilizatu ziren 0,5 orduz. Ondoren, erabili aurretik, airean lehortu ziren izpi ultramoreen (UV) pean 0,5 orduz.
Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 itsas anduia Xiamen Marine Culture Collection Center-etik (MCCC), Txinatik erosi zen. Pseudomonas aeruginosa aerobikoki hazi zen 37 °C-tan 250 ml-ko matrazeetan eta 500 ml-ko beirazko zelula elektrokimikoetan, Marine 2216E likido medioa erabiliz (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Txina). Medioa (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 peptona, 1,0 legamia-estraktu eta 0,1 burdin zitrato. Autoklabean sartu 121 °C-tan 20 minutuz txertatu aurretik. Zelula sesilak eta planktonikoak zenbatu hemozitometro bat erabiliz, mikroskopio optiko baten azpian 400X handitze-mailan. Pseudomonas aeruginosa planktonikoaren hasierako zelulen kontzentrazioa txertatu ondoren, gutxi gorabehera 106 zelula/ml izan zen.
Proba elektrokimikoak hiru elektrodoko beirazko zelula klasiko batean egin ziren, 500 ml-ko bolumen ertainekoa. Platinozko xafla bat eta kalomel elektrodo saturatu bat (SCE) erreaktorera konektatu ziren gatz-zubiz betetako Luggin kapilarren bidez, kontrako eta erreferentziazko elektrodo gisa balio zutenak, hurrenez hurren. Laneko elektrodoak egiteko, gomaz estalitako kobrezko hari bat lotu zitzaion lagin bakoitzari eta epoxiarekin estali zen, 1 cm2 inguruko alde bakarreko azalera agerian utziz laneko elektrodoarentzat. Neurketa elektrokimikoetan zehar, laginak 2216E medioan jarri eta inkubazio-tenperatura konstantean (37 °C) mantendu ziren ur-bainu batean. OCP, LPR, EIS eta potentzialaren polarizazio dinamikoaren datuak Autolab potentziostato bat erabiliz neurtu ziren (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., AEB). LPR probak 0,125 mV s-1-ko eskaneatze-abiaduran erregistratu ziren -5 eta 5 mV-ko tartean, Eocp-rekin eta 1 Hz-ko laginketa-maiztasunarekin. EIS uhin sinusoidal batekin egin zen maiztasun-tartean. 0,01etik 10.000 Hz-ra bitartekoa, 5 mV-ko tentsio aplikatua erabiliz, Eocp egoera egonkorrean. Potentzial-eskorketaren aurretik, elektrodoak zirkuitu irekiko moduan zeuden korrosio askearen potentzial-balio egonkor bat lortu arte. Polarizazio-kurbak -0,2tik 1,5 V-ra exekutatu ziren Eocp-ren aurka, 0,166 mV/s-ko eskaneatze-abiaduran. Proba bakoitza 3 aldiz errepikatu zen P. aeruginosarekin eta gabe.
Metalografia-analisirako laginak 2000 grit-eko SiC paper bustiarekin leundu ziren mekanikoki eta ondoren 0,05 μm-ko Al2O3 hauts-suspentsioarekin leundu ziren behaketa optikorako. Metalografia-analisia mikroskopio optiko bat erabiliz egin zen. Laginak % 10eko potasio hidroxido disoluzioarekin grabatu ziren 43.
Inkubazioaren ondoren, laginak 3 aldiz garbitu ziren fosfato-bufferdun gatz-soluzioarekin (PBS) (pH 7,4 ± 0,2) eta ondoren % 2,5eko (v/v) glutaraldehidoarekin finkatu ziren 10 orduz biofilmak finkatzeko. Ondoren, etanol serie mailakatu batekin deshidratatu zen (% 50, % 60, % 70, % 80, % 90, % 95 eta % 100 v/v) airean lehortu aurretik. Azkenik, laginaren gainazala urrezko film batekin ihinztatu zen SEM behaketarako eroankortasuna emateko. SEM irudiak lagin bakoitzaren gainazalean P. aeruginosa zelula sesilenak zituzten puntuetan fokatu ziren. EDS analisia egin elementu kimikoak aurkitzeko. Zeiss Konfokal Laser Eskaneatze Mikroskopio bat (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Alemania) erabili zen zuloen sakonera neurtzeko. Biofilmaren azpian dauden korrosio-zuloak behatzeko, proba-pieza lehenik garbitu zen Txinako Nazio Araudiaren arabera. (CNS) GB/T4334.4-2000 araua proba-piezaren gainazaleko korrosio-produktuak eta biofilma kentzeko.
X izpien fotoelektroi espektroskopia (XPS, ESCALAB250 gainazaleko analisi sistema, Thermo VG, AEB) analisia X izpien iturri monokromatiko bat erabiliz egin zen (1500 eV energia eta 150 W potentziako aluminio Kα lerroa) baldintza estandarretan 0 –1350 eV lotura-energia tarte zabal batean. Bereizmen handiko espektroak 50 eV-ko pasabide-energia eta 0,2 eV-ko urrats-tamaina erabiliz erregistratu ziren.
Inkubatutako laginak kendu eta PBS-rekin (pH 7,4 ± 0,2) astiro garbitu ziren 15 s45-z. Laginen biofilmen bakterioen bideragarritasuna behatzeko, biofilmak LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, AEB) erabiliz tindatu ziren. Kitak bi koloratzaile fluoreszente ditu, SYTO-9 koloratzaile fluoreszente berde bat eta propidio ioduro (PI) koloratzaile fluoreszente gorri bat. CLSM-ren arabera, berde eta gorri fluoreszenteak dituzten puntuek zelula biziak eta hilak adierazten dituzte, hurrenez hurren. Tindatzeko, 3 μl SYTO-9 eta 3 μl PI disoluzio zituen 1 ml-ko nahasketa bat inkubatu zen 20 minutuz giro-tenperaturan (23 oC) iluntasunean. Ondoren, tindatutako laginak bi uhin-luzeratan behatu ziren (488 nm zelula bizientzat eta 559 nm zelula hilentzat) Nikon CLSM makina bat erabiliz (C2 Plus, Nikon, Japonia). Biofilmaren lodiera 3-D eskaneatze moduan neurtu zen.
Artikulu hau nola aipatu: Li, H. et al. 2707 super duplex altzairu herdoilgaitzaren korrosio mikrobianoa itsas Pseudomonas aeruginosa-ren eskutik biofilm.science.Rep. 6, 20190; doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. eta Zucchi, F. LDX 2101 altzairu herdoilgaitz duplexaren tentsio-korrosioaren pitzadurak kloruro-disoluzioan tiosulfatoaren aurrean.coros.science.80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS eta Park, YS Disoluzio-tratamendu termikoaren eta babes-gaseko nitrogenoaren eragina super duplex altzairu herdoilgaitzezko soldaduraren zulo-korrosioarekiko erresistentzian.coros.science.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. eta Lewandowski, Z. 316L altzairu herdoilgaitzean sortutako korrosio mikrobiano eta elektrokimikoki eragindakoaren azterketa kimiko konparatiboa.coros.science.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG eta Xiao, K. 2205 altzairu herdoilgaitz duplexaren portaera elektrokimikoa pH desberdineko disoluzio alkalinoetan kloruroaren aurrean. Electrochim.Journal.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS eta Ray, RI Itsas biofilmen eragina korrosioan: laburpen laburra. Electrochim. Journal. 54, 2-7 (2008).