Eskerrik asko Nature.com bisitatzeagatik. Erabiltzen ari zaren arakatzailearen bertsioak CSS laguntza mugatua du. Esperientzia onena lortzeko, arakatzaile eguneratua erabiltzea gomendatzen dizugu (edo Internet Explorer-en bateragarritasun modua desgaitzea). Bitartean, laguntza jarraitua bermatzeko, gunea estilo eta JavaScript gabe errendatuko dugu.
Korrosio mikrobianoa (MIC) arazo larria da industria askotan, galera ekonomiko handiak ekar baititzake. 2707 altzairu herdoilgaitz super duplexa (2707 HDSS) itsas inguruneetan erabiltzen da, erresistentzia kimiko bikaina duelako. Hala ere, MICarekiko duen erresistentzia ez da esperimentalki frogatu. Ikerketa honek Pseudomonas aeruginosa itsas bakterio aerobikoak eragindako MIC 2707 HDSS-ren portaera aztertu zuen. Analisi elektrokimikoak erakutsi zuen 2216E ingurunean Pseudomonas aeruginosa biofilmaren presentzian, korrosio potentzialean aldaketa positiboa eta korrosio-korronte dentsitatearen igoera gertatzen direla. X izpien fotoelektroi espektroskopiaren (XPS) analisiak Cr edukiaren jaitsiera erakutsi zuen laginaren gainazalean biofilmaren azpian. Zuloen analisi bisualak erakutsi zuen P. aeruginosa biofilmak 0,69 µm-ko gehienezko sakonera sortu zuela 14 eguneko inkubazioan. Txikia den arren, adierazten du 2707 HDSS ez dela guztiz immunea P. aeruginosa biofilmen MICarekiko.
Altzairu herdoilgaitz duplexak (DSS) asko erabiltzen dira hainbat industriatan, propietate mekaniko bikainak eta korrosioarekiko erresistentzia1,2 konbinazio perfektua dutelako. Hala ere, zulo lokalizatuak gertatzen dira oraindik ere, eta altzairu honen osotasunari eragiten dio3,4. 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, kasu batzuetan, korrosioarekiko erresistentzia handiagoa duten altzairu herdoilgaitz super duplexak (HDSS) behar dira. Horrek aleazio handiko HDSSen garapena ekarri zuen.
Korrosioarekiko erresistentzia DSS alfa eta gamma faseen arteko erlazioaren araberakoa da, eta bigarren fasearen ondoan dauden 8, 9, 10 Cr, Mo eta W eskualdeetan agortzen da. HDSS-k Cr, Mo eta N11 eduki handia dauka, beraz, korrosioarekiko erresistentzia bikaina du eta pitting erresistentzia zenbaki baliokidearen (PREN) balio altua (45-50), % Cr pisuan + 3,3 (% Mo pisuan + % W pisuan) + % N12 pisuan zehaztuta. Bere korrosioarekiko erresistentzia bikaina % 50 inguru fase ferritikoak (α) eta % 50 austenitikoak (γ) dituen konposizio orekatu baten araberakoa da. HDSS-k propietate mekaniko hobeak eta kloruro korrosioarekiko erresistentzia handiagoa ditu. Korrosioarekiko erresistentzia hobetuak HDSS-ren erabilera zabaltzen du kloruro ingurune oldarkorragoetan, hala nola itsas inguruneetan.
MICak arazo larria dira industria askotan, hala nola petrolio eta gas eta ur industrietan14. MICak korrosioaren kalte guztien % 20a eragiten du15. MICa ingurune askotan ikus daitekeen korrosio bioelektrokimiko bat 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 jaten dituzte bizirauteko behar duten energia lortzeko17. Azken 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 elektroien transferentzia bizkortzen dutela Desulfovibrio sessificans zelulen eta 304 altzairu herdoilgaitzaren artean, eta horrek MIC eraso larriagoa eragiten duela. Anning et al. 19 eta Wenzlaff et al. 20 frogatu dute sulfatoa murrizten duten bakterio korrosiboen (SRB) biofilmek zuzenean xurga ditzaketela elektroiak metal substratuetatik, eta horrek zulo larriak eragiten dituela.
DSSak MICarekiko sentikorra dela ezagutzen da SRBak, burdina murrizten duten bakterioak (IRBak) eta abar dituzten inguruneetan21. Bakterio hauek DSSen gainazalean zulo lokalizatuak eragiten dituzte biofilmen azpian22,23. DSS ez bezala, HDSS24 MICa ez da ondo ezagutzen.
Pseudomonas aeruginosa bakterio Gram-negatibo, mugikorra eta hagaxka-formakoa da, naturan oso hedatuta dagoena25. Pseudomonas aeruginosa itsas inguruneko talde mikrobiano garrantzitsua ere bada, eta MIC kontzentrazio handiak eragiten ditu. Pseudomonas aktiboki parte hartzen du korrosio-prozesuan 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 ur-inguruneetan.
Lan honen helburu nagusia Pseudomonas aeruginosa itsas bakterio aerobikoak eragindako MIC 2707 HDSS-ren propietateak ikertzea izan zen, metodo elektrokimikoak, gainazaleko analisi metodoak eta korrosio produktuen analisia erabiliz. MIC 2707 HDSS-ren portaera aztertzeko, azterketa elektrokimikoak egin ziren, besteak beste, zirkuitu irekiko potentziala (OCP), polarizazio linealaren erresistentzia (LPR), inpedantzia elektrokimikoaren espektroskopia (EIS) eta potentzialaren polarizazio dinamikoa. Energia dispertsiboko espektrometria-analisia (EDS) egin zen korrosiodun gainazal batean elementu kimikoak detektatzeko. Horrez gain, X izpien fotoelektroi espektroskopia (XPS) erabili zen oxido-filmaren pasibazioaren egonkortasuna zehazteko Pseudomonas aeruginosa duen itsas ingurune baten eraginpean. Zuloen sakonera laser eskaneatze mikroskopio konfokal baten (CLSM) pean neurtu zen.
1. taulak 2707 HDSS-ren konposizio kimikoa erakusten du. 2. taulak erakusten du 2707 HDSS-k propietate mekaniko bikainak dituela, 650 MPa-ko etekin-erresistentziarekin. 1. irudian, soluzio bidez tratatutako 2707 HDSS-ren mikroegitura optikoa erakusten da. % 50 austenita eta % 50 ferrita faseak dituen mikroegitura horretan, bigarren mailako faserik gabeko austenita eta ferrita faseen banda luzangak ikusten dira.
2a irudian zirkuitu irekiko potentziala (Eocp) erakusten da 2707 HDSS-rako 2216E ingurune abiotikoan eta P. aeruginosa saldan 14 egunez 37 °C-tan esposizio-denboraren arabera. Eak erakusten du Eocp-ren aldaketa handiena eta esanguratsuena lehenengo 24 orduetan gertatzen dela. Bi kasuetan, Eocp balioak -145 mV-tan iritsi ziren gailurra (SCE-rekin alderatuta) 16 ordu inguruan eta gero nabarmen jaitsi ziren, -477 mV-ra (SCE-rekin alderatuta) eta -236 mV-ra (SCE-rekin alderatuta) iritsiz lagin abiotikoarentzat. eta P. Pseudomonas aeruginosa kupoiak, hurrenez hurren). 24 ordu igaro ondoren, P. aeruginosarentzat Eocp 2707 HDSS balioa nahiko egonkorra izan zen -228 mV-tan (SCE-rekin alderatuta), eta lagin ez-biologikoetarako balioa gutxi gorabehera -442 mV izan zen (SCE-rekin alderatuta). P. aeruginosaren presentzian Eocp nahiko baxua zen.
2707 HDSS laginen azterketa elektrokimikoa 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. taulak 2707 HDSS laginen korrosio elektrokimikoaren parametroak erakusten ditu, 14 eguneko epean zehar inokulatutako eta abiotiko inguruneetan egon zirenak. Anodo eta katodo kurben tangenteak estrapolatu ziren, korrosio-korrontearen dentsitatea (icorr), korrosio-potentziala (Ecorr) eta Tafel malda (βα eta βc) ematen duten elkarguneak lortzeko, metodo estandarren arabera30,31.
2b irudian erakusten den bezala, P. aeruginosa kurbaren goranzko desplazamendu batek Ecorr-en igoera eragin zuen kurba abiotikoarekin alderatuta. Korrosio-tasarekiko proportzionala den icorr balioa 0,328 µA cm-2-ra igo zen Pseudomonas aeruginosa laginean, hau da, lagin ez-biologikoan baino lau aldiz handiagoa (0,087 µA cm-2).
LPR korrosioaren analisi azkarrerako metodo elektrokimiko ez-suntsitzaile klasikoa da. MIC32 aztertzeko ere erabili izan da. 2c irudian polarizazio-erresistentzia (Rp) erakusten da esposizio-denboraren arabera. Rp balio altuago batek korrosio gutxiago esan nahi du. Lehenengo 24 orduetan, Rp 2707 HDSS-k 1955 kΩ cm2-ko gailurra lortu zuen lagin abiotikoetarako eta 1429 kΩ cm2-ko Pseudomonas aeruginosa laginetarako. 2c irudiak ere erakusten du Rp balioa azkar jaitsi zela egun baten buruan eta gero nahiko aldatu gabe mantendu zela hurrengo 13 egunetan. Pseudomonas aeruginosa lagin baten Rp balioa 40 kΩ cm2 ingurukoa da, lagin ez-biologiko baten 450 kΩ cm2 balioa baino askoz txikiagoa.
icorr-en balioa korrosio-tasa uniformearekiko proportzionala da. Bere balioa Stern-Giri ekuazio honen bidez kalkula daiteke:
Zoe et al.-en arabera 33, lan honetan Tafel malda B-ren balio tipikoa 26 mV/dec dela hartu 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 metodo ez-suntsitzaile bat da, korrosiodun gainazaletan erreakzio elektrokimikoak karakterizatzeko erabiltzen dena. Ingurune abiotikoan eta Pseudomonas aeruginosa disoluzioan dauden laginen inpedantzia-espektroak eta kalkulatutako kapazitantzia-balioak, laginaren gainazalean eratutako Rb film/biofilm erresistentzia pasiboa, Rct karga-transferentziaren erresistentzia, Cdl kapazitantzia elektriko bikoitza (EDL) eta QCPE fase-elementuaren parametro konstanteak (CPE). Parametro hauek gehiago aztertu ziren datuak zirkuitu baliokide (EEC) eredu bat erabiliz egokituz.
3. irudian, 2707 HDSS laginetarako Nyquist-en ohiko Nyquist-en grafikoak (a eta b) eta Bode-ren grafikoak (a' eta b') erakusten dira, ingurune abiotikoetan eta P. aeruginosa saldan, inkubazio-denbora desberdinetarako. Nyquist eraztunaren diametroa gutxitzen da Pseudomonas aeruginosa dagoenean. Bode-ren grafikoak (3b' irudia) inpedantzia totalaren igoera erakusten du. Erlaxazio-denbora konstanteari buruzko informazioa fase-maximoetatik lor daiteke. 4. irudian, geruza bakarrean (a) eta geruza bikoitzean (b) oinarritutako egitura fisikoak eta dagokien EECak erakusten dira. 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 KPI balioa den, j zenbaki irudikaria edo (-1)1/2, ω maiztasun angeluarra den, n KPI potentzia indizea bat baino txikiagoa den35. Karga-transferentzia erresistentziaren inbertsioa (hau da, 1/Rct) korrosio-tasari dagokio. Zenbat eta Rct txikiagoa izan, orduan eta handiagoa da korrosio-tasa27. 14 eguneko inkubazioaren ondoren, Pseudomonas aeruginosa laginen Rct-ak 32 kΩ cm2-ra iritsi zen, lagin ez-biologikoen 489 kΩ cm2 baino askoz txikiagoa dena (4. taula).
5. irudiko CLSM eta SEM irudiek argi erakusten dute 2707 HDSS laginaren gainazaleko biofilm estaldura trinkoa dela 7 egun igaro ondoren. Hala ere, 14 egun igaro ondoren, biofilm estaldura eskasa zen eta zelula hilak agertu ziren. 5. taulan 2707 HDSS laginen biofilm lodiera erakusten da P. aeruginosaren eraginpean egon ondoren 7 eta 14 egunez. Biofilm lodiera maximoa 23,4 µm-tik 7 egun igaro ondoren 18,9 µm-ra aldatu zen 14 egun igaro ondoren. Biofilm lodiera batez bestekoak 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 egunetan, (b) 3-D CLSM irudia 14 egunetan, (c) SEM irudia 7 egunetan, eta (d) SEM irudia 14 egunetan.
EMF-k elementu kimikoak agerian utzi zituen biofilmetan eta korrosio-produktuetan P. aeruginosa-ri 14 egunez esposizioan egon ziren laginetan. 6. irudian ikusten da biofilmetan eta korrosio-produktuetan C, N, O eta P edukia metal puruetan baino nabarmen 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 zuten eta ez zuten zuloak ikusi ziren 2216E ingurunean. Inkubazioaren aurretik, laginen gainazala leuna eta akatsik gabekoa zen (7a irudia). Inkubatu eta biofilma eta korrosio produktuak kendu ondoren, laginen gainazaleko zulo sakonenak CLSM erabiliz aztertu ziren, 7b eta c irudietan erakusten den bezala. Ez zen zulo nabarmenik aurkitu kontrol ez-biologikoen gainazalean (zuloen gehienezko sakonera 0,02 µm). P. aeruginosak eragindako zuloen gehienezko sakonera 0,52 µm izan zen 7 egunetan eta 0,69 µm 14 egunetan, 3 laginen batez besteko zuloen gehienezko sakoneran oinarrituta (10 zulo-sakonera maximo hautatu ziren lagin bakoitzerako). 0,42 ± 0,12 µm eta 0,52 ± 0,15 µm lortu ziren, hurrenez hurren (5. taula). Zuloen sakonera-balio hauek txikiak dira baina garrantzitsuak.
(a) esposizioa baino lehen, (b) 14 egun ingurune abiotiko batean, eta (c) 14 egun Pseudomonas aeruginosa saldan.
8. irudian, hainbat lagin-gainazalen XPS espektroak ageri dira, eta gainazal bakoitzerako aztertutako konposizio kimikoa 6. taulan laburbilduta dago. 6. taulan, P. aeruginosaren aurrean Fe eta Cr-ren ehuneko atomikoak (A eta B laginak) kontrol ez-biologikoenak (C eta D laginak) baino askoz txikiagoak izan ziren. P. aeruginosa lagin baten kasuan, Cr2p nukleoaren mailako kurba espektrala 574,4, 576,6, 578,3 eta 586,8 eV-ko lotura-energiak (BE) zituzten lau gailur osagaietara egokitu zen, eta hauek Cr, Cr2O3, CrO3 eta Cr(OH)3-ri egotz dakizkieke, hurrenez hurren (9a eta b irudiak). Lagin ez-biologikoetarako, Cr 2p maila nagusiaren espektroak bi gailur nagusi ditu Cr-rentzat (573.80 eV BE-rentzat) eta Cr2O3-rentzat (575.90 eV BE-rentzat), 9c eta d irudietan, hurrenez hurren. Lagin abiotikoen eta P. aeruginosa laginen arteko desberdintasun nabarmenena Cr6+-ren presentzia eta Cr(OH)3-ren (BE 586.8 eV) proportzio erlatibo handiagoa biofilmaren azpian izan zen.
2707 HDSS laginaren gainazalaren XPS espektro zabalak bi ingurunetan 7 eta 14 egunekoak dira, hurrenez hurren.
(a) 7 eguneko P. aeruginosaren eraginpean, (b) 14 eguneko P. aeruginosaren eraginpean, (c) 7 egun ingurune abiotiko batean, eta (d) 14 egun ingurune abiotiko batean.
HDSS-k korrosioarekiko erresistentzia maila altua erakusten du ingurune gehienetan. Kim et al.2-k jakinarazi zuten HDSS UNS S32707 DSS aleazio handiko gisa identifikatu zela, 45etik gorako PREN batekin. Lan honetan 2707 HDSS laginaren PREN balioa 49 izan zen. Hau kromo eduki handiari eta molibdeno eta nikel eduki handiari zor zaio, ingurune azidoetan eta kloruro eduki handia duten inguruneetan erabilgarriak baitira. Gainera, konposizio orekatua eta akatsik gabeko mikroegitura onuragarriak 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 biofilmaren MICekiko.
Emaitza elektrokimikoek erakutsi zuten 2707 HDSS-aren korrosio-tasa P. aeruginosa saldan nabarmen handitu zela 14 egun igaro ondoren ingurune ez-biologikoarekin alderatuta. 2a irudian, Eocp-ren jaitsiera ikusi zen bai ingurune abiotikoan bai P. aeruginosa saldan lehen 24 orduetan. Horren ondoren, biofilmak laginaren gainazala guztiz estaltzen du, eta Eocp nahiko egonkor bihurtzen da36. Hala ere, Eocp maila biologikoa Eocp maila ez-biologikoa baino askoz handiagoa zen. Arrazoiak daude uste izateko aldea hau P. aeruginosa biofilmen eraketarekin lotuta dagoela. 2d irudian, P. aeruginosaren aurrean, icorr 2707 HDSS balioa 0,627 μA cm-2-ra iritsi zen, magnitude-ordena bat handiagoa dena kontrol abiotikoarena (0,063 μA cm-2) baino, eta hori EIS bidez neurtutako Rct balioarekin bat zetorren. Lehenengo egunetan, P. aeruginosa saldan inpedantzia-balioak handitu egin ziren P. aeruginosa zelulen atxikimenduagatik eta biofilmen sorreragatik. Hala ere, biofilmak laginaren gainazala guztiz estaltzen duenean, inpedantzia gutxitu egiten da. Babes-geruza batez ere biofilmen eta biofilmen metabolitoen sorreragatik erasotzen da. Ondorioz, 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, gehikuntza abiotikoetan, Rct 2707 HDSS balioa 489 kΩ cm2-ra iritsi zen 14. egunean, hau da, P. aeruginosaren aurrean Rct balioa (32 kΩ cm2) baino 15 aldiz handiagoa. Horrela, 2707 HDSS-k korrosioarekiko erresistentzia bikaina du ingurune esteril batean, baina ez da erresistentea P. aeruginosa biofilmen MICekiko.
Emaitza hauek 2b irudietako polarizazio-kurbetatik ere ikus daitezke. Adarkadura anodikoa Pseudomonas aeruginosa biofilmaren eraketarekin eta metalen oxidazio-erreakzioekin lotu da. Kasu honetan, erreakzio katodikoa oxigenoaren murrizketa da. P. aeruginosaren presentziak korrosio-korrontearen dentsitatea nabarmen handitu zuen, magnitude-ordena bat gehiago kontrol abiotikoan baino. Horrek adierazten du P. aeruginosa biofilmak 2707 HDSS-ren korrosio lokalizatua areagotzen duela. Yuan et al.29-k aurkitu zuten Cu-Ni 70/30 aleazioaren korrosio-korrontearen dentsitatea handitu egin zela P. aeruginosa biofilmaren eraginpean. Hori Pseudomonas aeruginosa biofilmek oxigenoaren murrizketaren biokatalisiaren ondoriozkoa izan daiteke. Behaketa honek lan honetako MIC 2707 HDSS-a ere azal dezake. Baliteke oxigeno gutxiago egotea biofilm aerobikoen azpian. Beraz, metalaren gainazala oxigenoarekin berriro pasibatzeari uko egitea lan honetan MIC-an laguntzen duen faktore bat izan daiteke.
Dickinson et al. 38-k iradoki zuten erreakzio kimiko eta elektrokimikoen abiadura zuzenean eragin dezakeela laginaren gainazaleko bakterio sesilen jarduera metabolikoak eta korrosio-produktuen izaerak. 5. irudian eta 5. taulan erakusten den bezala, zelula kopurua eta biofilmaren lodiera gutxitu egin ziren 14 egun igaro ondoren. Hori arrazoiz azal daiteke, 14 egun igaro ondoren, 2707 HDSS-ren gainazaleko zelula sesil gehienak hil zirelako 2216E ingurunean mantenugaiak agortzeagatik edo 2707 HDSS matrizetik ioi metaliko toxikoak askatzeagatik. Hau lote-esperimentuen muga bat da.
Lan honetan, P. aeruginosa biofilm batek Cr eta Fe agortze lokala eragin zuen 2707 HDSS-ren gainazaleko biofilmaren azpian (6. irudia). 6. taulak D laginaren Fe eta Cr-ren murrizketa erakusten du C laginarekin alderatuta, eta horrek adierazten du P. aeruginosa biofilmak eragindako Fe eta Cr disolbatuak lehenengo 7 egunetan iraun zutela. 2216E ingurunea erabiltzen da itsas ingurunea simulatzeko. 17700 ppm Cl- dauka, itsasoko ur naturalean duen edukiaren 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-ak baldintza abiotikoetan kloroarekiko duen erresistentzia handiagatik. 9. irudian Cr6+-ren presentzia ikusten da pasibazio-filmean. Chen eta Clayton-ek iradoki duten bezala, P. aeruginosa biofilmek altzairuzko gainazaletatik kromoa kentzean parte hartu dezake.
Bakterioen hazkuntza dela eta, hazkuntza-ingurunearen pH balioak 7,4 eta 8,2 izan ziren, hurrenez hurren. Beraz, P. aeruginosa biofilmaren azpian, azido organikoaren korrosioak ez du 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. Hazi-ingurunearen pH-aren igoera inkubazioaren ondoren P. aeruginosaren jarduera metabolikoaren ondorioz 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 izan zen, ingurune abiotikoarena (0,02 µm) baino askoz handiagoa. Hau bat dator goian deskribatutako datu elektrokimikoekin. 0,69 µm-ko zulo-sakonera hamar aldiz txikiagoa da 2205 DSS-rentzat baldintza berdinetan jakinarazitako 9,5 µm-ko balioa baino. Datu hauek erakusten dute 2707 HDSS-k MICekiko erresistentzia hobea duela 2205 DSS-k baino. Hau ez litzateke harritzekoa izan behar, 2707 HDSS-k Cr maila altuagoak baititu, eta horrek pasibazio luzeagoa ematen du, zailagoa da P. aeruginosa despasibatzea, eta bere fase-egitura orekatuari esker, bigarren mailako prezipitazio kaltegarririk gabe zuloak eragiten ditu.
Ondorioz, MIC zuloak aurkitu ziren 2707 HDSS-ren gainazalean P. aeruginosa saldan, ingurune abiotikoko zulo hutsalekin alderatuta. Lan honek erakusten du 2707 HDSS-k MICarekiko erresistentzia hobea duela 2205 DSS-k baino, baina ez dela guztiz immunea MIC-arekiko P. aeruginosa biofilmagatik. Emaitza hauek itsas ingurunerako altzairu herdoilgaitz egokiak eta bizi-itxaropena aukeratzen laguntzen dute.
2707 HDSSrako kupoia Shenyang-eko (Txina) Northeastern University (NEU) Metalurgia Eskolak emana. 2707 HDSSren elementuen konposizioa 1. taulan ageri da, eta NEUko Materialen Analisi eta Proba Sailak aztertu zuen. Lagin guztiak 1180 °C-tan tratatu ziren disoluzio solidorako ordubetez. Korrosio-proba egin aurretik, 1 cm2-ko goiko azalera irekia zuen txanpon itxurako 2707 HDSS bat 2000ko granulometriara leundu zen silizio karburozko lixa-paperarekin eta ondoren 0,05 µm-ko Al2O3 hauts-nahaste batekin leundu zen. Alboak eta behealdea pintura geldoarekin babesten dira. Lehortu ondoren, laginak ur desionizatu esterilarekin garbitu eta % 75eko (v/v) etanolarekin esterilizatu ziren 0,5 orduz. Ondoren, airean lehortu ziren izpi ultramoreen (UV) pean 0,5 orduz erabili aurretik.
Pseudomonas aeruginosa itsas MCCC 1A00099 anduia Xiamen Itsas Kultura Bilketa Zentrotik (MCCC), Txinatik erosi zen. Pseudomonas aeruginosa baldintza aerobikoetan 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). Inguruneak honako hauek ditu (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 6NH26NH3, 3,0016 NH3 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 hemozitometro batekin zenbatu, mikroskopio optiko baten pean, 400x handitze-mailan. Pseudomonas aeruginosa planktonikoaren hasierako 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 eta kalomel saturatuko elektrodoa (SAE) erreaktorera konektatu ziren gatz-zubiz betetako Luggin kapilarren bidez, eta hauek kontra- eta erreferentzia-elektrodo gisa balio zuten, hurrenez hurren. Lan-elektrodoak fabrikatzeko, kobrezko alanbre kautxuztatua lotu zitzaion lagin bakoitzari eta epoxi erretxinarekin estali zen, alde batean lan-elektrodoarentzako babesik gabeko 1 cm2 inguru utziz. Neurketa elektrokimikoetan zehar, laginak 2216E ingurunean 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 arteko tartean, Eocp-rekin eta 1 Hz-ko laginketa-abiadurarekin. EIS uhin sinusoidal batekin egin zen 0,01 eta 10.000 Hz arteko maiztasun-tarte batean, 5 mV-ko tentsio aplikatua erabiliz Eocp egoera egonkorrean. Potentzial-eskorketaren aurretik, elektrodoak geldirik zeuden korrosio askearen potentzialaren balio egonkor bat lortu arte. Ondoren, polarizazio-kurbak -0,2 eta 1,5 V artean neurtu ziren Eocp-ren funtzio gisa, 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 hezearekin leundu ziren mekanikoki eta, ondoren, 0,05 µm-ko Al2O3 hauts-suspentsio batekin leundu ziren behaketa optikorako. Metalografia-analisia mikroskopio optiko bat erabiliz egin zen. Laginak potasio hidroxido 43-ren % 10eko pisu-disoluzio batekin grabatu ziren.
Inkubazioaren ondoren, laginak 3 aldiz garbitu ziren fosfato tamponatutako gatzarekin (PBS) (pH 7,4 ± 0,2) eta ondoren % 2,5eko (v/v) glutaraldehidoarekin finkatu ziren 10 orduz biofilmak finkatzeko. Ondoren, etanol nahasiarekin deshidratatu ziren (bolumenaren % 50, % 60, % 70, % 80, % 90, % 95 eta % 100) airean lehortu aurretik. Azkenik, urrezko film bat jartzen da laginaren gainazalean SEM behaketa egiteko eroankortasuna emateko. SEM irudiak lagin bakoitzaren gainazalean P. aeruginosa zelula sesilenak dituzten puntuetan fokatu ziren. Egin EDS analisi bat elementu kimikoak aurkitzeko. Zeiss laser eskaneatze mikroskopio konfokal bat (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Alemania) erabili zen zuloaren sakonera neurtzeko. Biofilmaren azpian dauden korrosio-zuloak behatzeko, proba-lagina lehenik eta behin garbitu zen Txinako GB/T4334.4-2000 Arau Nazionalaren (CNS) arabera, proba-laginaren 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-ko energia eta 150 W-ko potentzia duen aluminio Kα lerroa) 0 lotura-energia tarte zabal batean, –1350 eV-ko baldintza estandarretan. Bereizmen handiko espektroak 50 eV-ko transmisio-energia eta 0,2 eV-ko urratsa erabiliz erregistratu ziren.
Inkubatutako laginak kendu eta PBS-rekin (pH 7,4 ± 0,2) astiro garbitu ziren 15 s45-z. Laginetako 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 berdea eta propidio ioduro (PI) koloratzaile fluoreszente gorria. CLSM-n, puntu fluoreszente berde eta gorriek zelula biziak eta hilak adierazten dituzte, hurrenez hurren. Tindatzeko, 3 µl SYTO-9 eta 3 µl PI disoluzio zituen nahasketa baten 1 ml 20 minutuz inkubatu zen giro-tenperaturan (23 °C) iluntasunean. Ondoren, tindatutako laginak bi uhin-luzeratan aztertu ziren (488 nm zelula bizientzat eta 559 nm zelula hilentzat) Nikon CLSM aparatu bat erabiliz (C2 Plus, Nikon, Japonia). Biofilmaren lodiera 3D eskaneatze moduan neurtu zen.
Artikulu hau nola aipatu: Li, H. et al. 2707 super duplex altzairu herdoilgaitzaren korrosio mikrobianoa Pseudomonas aeruginosa itsas biofilmaren ondorioz. Zientzia. 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-disoluzioetan tiosulfatoaren aurrean. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. eta Zucchi, F. LDX 2101 altzairu herdoilgaitz duplexaren tentsio-korrosioaren pitzadurak kloruro-disoluzioetan tiosulfatoaren aurrean. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. в растворах хлоридов в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. eta Zucchi, F. LDX 2101 altzairu herdoilgaitz duplexaren tentsio-korrosioaren pitzadurak kloruro-disoluzioetan tiosulfatoaren aurrean. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101双相不锈钢在硫代硫酸盐存在下氯化物溶液中的应力腐蚀开裂。 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 双相altzairu herdoilgaitza在福代sulfate分下下南性性生于中图像剧惼图像剧惂 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. в растворе хлорида в присутствии тиосульфата. 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 termikoko tratamenduaren eta babes-gaseko nitrogenoaren eraginak altzairu herdoilgaitz hiperduplexeko soldaduran zulo-korrosioarekiko erresistentzian. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS eta Park, YS Disoluzio termikoko tratamenduaren eta babes-gaseko nitrogenoaren eraginak altzairu herdoilgaitz hiperduplexeko soldaduran zulo-korrosioarekiko erresistentzian.Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS eta Park, YS Disoluzio termikoko tratamenduaren eta babes-gaseko nitrogenoaren eragina altzairu herdoilgaitz hiperduplexeko soldaduraren zulo-korrosioarekiko erresistentzian. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS eta Park, YSKim, ST, Jang, SH, Lee, IS eta Park, YS Disoluzio termikoko tratamenduaren eta babes-gaseko nitrogenoaren eragina super duplex altzairu herdoilgaitzezko soldaduen zulo-korrosioarekiko erresistentzian.Koros. Zientzia. 53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. eta Lewandowski, Z. 316L altzairu herdoilgaitzean mikrobioen eta elektrokimikoki eragindako zulaketaren kimika konparatiboa. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. eta Lewandowski, Z. 316L altzairu herdoilgaitzean mikrobioen eta elektrokimikoki eragindako zulaketaren kimika konparatiboa.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. eta Lewandowski, Z. 316L altzairu herdoilgaitzaren zulo mikrobiologiko eta elektrokimikoen azterketa kimiko konparatiboa. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. 微生物和电化学诱导的316L 不锈钢点蚀的化学比较研究。 Shi, X., Avci, R., Geiser, M. eta Lewandowski, Z.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. eta Lewandowski, Z. 316L altzairu herdoilgaitzean mikrobiologikoki eta elektrokimikoki eragindako zuloen azterketa kimiko konparatiboa.Koros. Zientzia. 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. Luo, H., Dong, CF, Li, XG eta Xiao, K. 2205 altzairu herdoilgaitz duplexaren portaera elektrokimikoa pH desberdineko disoluzio alkalinoetan kloruroaren aurrean.Luo H., Dong KF, Lee HG eta Xiao K. 2205 altzairu herdoilgaitz duplexaren portaera elektrokimikoa pH desberdineko disoluzio alkalinoetan kloruroaren aurrean. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 双相不锈钢在氯化物存在下不同pH 碱性溶液中的町电化化在氯化物存在下不同pH Luo, H., Dong, CF, Li, XG eta Xiao, K. 2205 Altzairu herdoilgaitzaren portaera elektrokimikoa kloruroaren aurrean pH desberdinetan disoluzio alkalinoan.Luo H., Dong KF, Lee HG eta Xiao K. 2205 altzairu herdoilgaitz duplexaren portaera elektrokimikoa pH desberdineko disoluzio alkalinoetan kloruroaren aurrean.Electrochem. Aldizkaria. 64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS eta Ray, RI Itsas biofilmen eragina korrosioan: laburpen laburra. Little, BJ, Lee, JS eta Ray, RI Itsas biofilmen eragina korrosioan: laburpen laburra.Little, BJ, Lee, JS eta Ray, RI Itsas biofilmen efektuak korrosioan: laburpen laburra. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI 海洋生物膜对腐蚀的影响：简明综述。 Little, BJ, Lee, JS eta Ray, RILittle, BJ, Lee, JS eta Ray, RI Itsas biofilmen efektuak korrosioan: laburpen laburra.Electrochem. Aldizkaria. 54, 2-7 (2008).