Go raibh maith agat as cuairt a thabhairt ar Nature.com. Tá tacaíocht theoranta do CSS sa leagan brabhsálaí atá in úsáid agat. Chun an taithí is fearr a fháil, molaimid duit brabhsálaí nuashonraithe a úsáid (nó mód comhoiriúnachta a mhúchadh in Internet Explorer). Idir an dá linn, chun tacaíocht leanúnach a chinntiú, taispeánfaimid an suíomh gan stíleanna agus JavaScript.
Is fadhb thromchúiseach í creimeadh miocróbach (MIC) i go leor tionscal mar is féidir léi caillteanais ollmhóra eacnamaíocha a chruthú. Úsáidtear cruach dhosmálta sár-dhúbailte 2707 (2707 HDSS) i dtimpeallachtaí mara mar gheall ar a friotaíocht cheimiceach den scoth. Mar sin féin, níor léiríodh a friotaíocht in aghaidh MIC go turgnamhach. Sa staidéar seo, rinneadh imscrúdú ar iompar MIC 2707 HDSS de bharr an bhaictéir aeróbaigh mhuirí Pseudomonas aeruginosa. Léirigh anailís leictriceimiceach go raibh athrú dearfach ar an gcumas creimeadh agus méadú ar dhlús reatha creimeadh i láthair bithfhilm Pseudomonas aeruginosa i meán 2216E. Léirigh anailís speictreascópacht fótaileictreon X-gha (XPS) laghdú ar ábhar Cr ar dhromchla an eiseamail faoin mbithfhilm. Léirigh anailís íomháithe ar na poill gur tháirg an bithfhilm P. aeruginosa doimhneacht uasta poill de 0.69 μm le linn 14 lá goradáin. Cé go bhfuil sé seo beag, léiríonn sé nach bhfuil 2707 HDSS lán-díolmhaithe ó MIC Bithscannáin P. aeruginosa.
Úsáidtear cruach dhosmálta déphléacsacha (DSS) go forleathan i dtionscail éagsúla mar gheall ar a meascán idéalach d'airíonna meicniúla den scoth agus friotaíocht creimeadh1,2. Mar sin féin, tarlaíonn poill áitiúla fós agus bíonn tionchar aige ar shláine na cruach seo3,4. Níl DSS frithsheasmhach in aghaidh creimeadh miocróbach (MIC)5,6. In ainneoin an raoin leathan feidhmeanna atá ag DSS, tá timpeallachtaí ann fós nach leor friotaíocht creimeadh DSS le haghaidh úsáide fadtéarmach. Ciallaíonn sé seo go bhfuil gá le hábhair níos costasaí a bhfuil friotaíocht creimeadh níos airde acu. Fuair ​​Jeon et al7 amach go bhfuil roinnt teorainneacha ag baint fiú le cruach dhosmálta sár-dhéphléacsacha (SDSS) i dtéarmaí friotaíochta creimeadh. Dá bhrí sin, tá gá le cruach dhosmálta sár-dhéphléacsacha (HDSS) a bhfuil friotaíocht creimeadh níos airde acu i roinnt feidhmeanna. Mar thoradh air seo, forbraíodh HDSS ard-chóimhiotail.
Braitheann friotaíocht creimeadh DSS ar an gcóimheas idir céimeanna alfa agus gama agus na réigiúin ídithe Cr, Mo agus W 8, 9, 10 atá in aice leis an dara céim. Tá cion ard Cr, Mo agus N11 i HDSS, mar sin tá friotaíocht creimeadh den scoth aige agus Uimhir Choibhéiseach Friotaíochta Poill (PREN) ardluach (45-50), arna chinneadh ag wt.% Cr + 3.3 (wt.% Mo + 0.5 wt% W) + 16 wt% N12. Braitheann a fhriotaíocht creimeadh den scoth ar chomhdhéanamh cothrom ina bhfuil thart ar 50% céimeanna feiríte (α) agus 50% austenite (γ), tá airíonna meicniúla níos fearr agus friotaíocht níos airde ag HDSS ná DSS13 traidisiúnta. Airíonna creimeadh clóiríde. Leathnaíonn an fhriotaíocht creimeadh feabhsaithe úsáid HDSS i dtimpeallachtaí clóiríde níos creimneacha, amhail timpeallachtaí muirí.
Is fadhb mhór iad MICanna i go leor tionscal ar nós ola agus gáis agus fóntais uisce14. Is ionann MIC agus 20% den damáiste creimeadh go léir15. Is creimeadh bithleictriceimiceach é MIC is féidir a fheiceáil i go leor timpeallachtaí. Athraíonn bithscannáin a fhoirmíonn ar dhromchlaí miotail na coinníollacha leictriceimiceacha, rud a théann i bhfeidhm ar an bpróiseas creimeadh. Creidtear go forleathan gurb iad bithscannáin is cúis le creimeadh MIC. Creimeann miocrorgánaigh leictreaigineacha miotail chun fuinneamh inbhuanaithe a fháil le maireachtáil17. Léirigh staidéir MIC le déanaí gurb é EET (aistriú leictreon eachtarcheallach) an fachtóir teorannaithe ráta i MIC arna spreagadh ag miocrorgánaigh leictreaigineacha. Léirigh Zhang et al.18 go luasghéaraíonn idirghabhálaithe leictreon aistriú leictreon idir cealla Desulfovibrio sessificans agus cruach dhosmálta 304, rud a fhágann ionsaí MIC níos déine. Léirigh Enning et al.19 agus Venzlaff et al.20 gur féidir le bithscannáin baictéir laghdaithe sulfáit chreimneacha (SRB) leictreoin a ionsú go díreach ó foshraitheanna miotail, rud a fhágann creimeadh pollta dian.
Is eol go bhfuil DSS so-ghabhálach i leith MIC i dtimpeallachtaí ina bhfuil SRB, baictéir laghdaithe iarainn (IRB), etc. 21 . Is cúis le poill áitiúla ar dhromchlaí DSS faoi bhióscannáin na baictéir seo 22,23. Murab ionann agus DSS, níl mórán eolais ar MIC HDSS 24.
Is baictéar slatchruthach gluaisteach gram-dhiúltach é Pseudomonas aeruginosa atá scaipthe go forleathan sa nádúr25. Is grúpa mór miocróbach é Pseudomonas aeruginosa sa timpeallacht mhuirí freisin, rud a fhágann go bhfuil MIC ag cruach. Tá dlúthbhaint ag Pseudomonas le próisis chreimeadh agus aithnítear é mar choilínitheoir ceannródaíoch le linn foirmiú bithfhilm. Léirigh Mahat et al.28 agus Yuan et al.29 go bhfuil claonadh ag Pseudomonas aeruginosa ráta creimeadh cruach éadrom agus cóimhiotail a mhéadú i dtimpeallachtaí uiscí.
Ba é príomhchuspóir na hoibre seo imscrúdú a dhéanamh ar airíonna MIC 2707 HDSS de bharr an bhaictéir aeróbaigh mhuirí Pseudomonas aeruginosa ag baint úsáide as modhanna leictriceimiceacha, teicnící anailíseacha dromchla agus anailís táirgí creimeadh. Rinneadh staidéir leictriceimiceacha lena n-áirítear Acmhainneacht Chiorcaid Oscailte (OCP), Friotaíocht Polaraithe Líneach (LPR), Speictreascópacht Impedance Leictriceimiceach (EIS), agus Polarú Dinimiciúil Acmhainneachta chun iompar MIC 2707 HDSS a imscrúdú. Rinneadh anailís speictriméadar scaipthe fuinnimh (EDS) chun dúile ceimiceacha a aimsiú ar an dromchla creimthe. Ina theannta sin, úsáideadh anailís speictreascópacht fótaileictreon X-gha (XPS) chun cobhsaíocht pasivation scannáin ocsaíde faoi thionchar timpeallacht mhuirí ina bhfuil Pseudomonas aeruginosa a chinneadh. Tomhaiseadh doimhneacht an phoill faoi mhicreascóp scanadh léasair comhfhócasach (CLSM).
Liostaítear i dTábla 1 comhdhéanamh ceimiceach 2707 HDSS. Léiríonn Tábla 2 go bhfuil airíonna meicniúla den scoth ag 2707 HDSS le neart toraidh de 650 MPa. Taispeánann Fíor 1 micreastruchtúr optúil 2707 HDSS atá cóireáilte le teas i dtuaslagán. Is féidir bandaí fadaithe de chéimeanna austeníte agus ferrite gan chéimeanna tánaisteacha a fheiceáil sa mhicreastruchtúr ina bhfuil thart ar 50% de chéimeanna austeníte agus 50% de chéimeanna ferrite.
Taispeánann Fíor 2a sonraí acmhainneachta ciorcaid oscailte (Eocp) i gcoinne sonraí ama nochta do 2707 HDSS i meán abhíotach 2216E agus brat P. aeruginosa ar feadh 14 lá ag 37 °C. Taispeánann sé go dtarlaíonn an t-athrú is mó agus is suntasaí in Eocp laistigh den chéad 24 uair an chloig. Shroich luachanna Eocp buaicphointe sa dá chás ag -145 mV (vs. SCE) thart ar 16 uair an chloig agus ansin thit siad go géar, ag sroicheadh ​​-477 mV (vs. SCE) agus -236 mV (vs. SCE) don sampla abhíotach agus P, faoi seach. Cúpóin Pseudomonas aeruginosa, faoi seach. Tar éis 24 uair an chloig, bhí luach Eocp 2707 HDSS do P. aeruginosa réasúnta cobhsaí ag -228 mV (vs. SCE), agus bhí an luach comhfhreagrach do shamplaí neamh-bhitheolaíocha thart ar -442 mV (vs. SCE). Bhí Eocp i láthair P. aeruginosa sách íseal.
Tástáil leictriceimiceach ar 2707 eiseamal HDSS i meán aibíteach agus brat Pseudomonas aeruginosa ag 37 °C:
(a) Eocp mar fheidhm den am nochta, (b) cuar polaraithe ag lá 14, (c) Rp mar fheidhm den am nochta agus (d) icorr mar fheidhm den am nochta.
Liostaítear i dTábla 3 luachanna paraiméadair creimeadh leictriceimiceacha 2707 sampla HDSS a nochtadh do mheán aibíteach agus meán ionaclaithe le Pseudomonas aeruginosa ar feadh 14 lá. Rinneadh tadhlaithe na gcuar anóideach agus catóideach a eastóscadh chun teacht ar na trasnaíochtaí a thug dlús reatha creimeadh (icorr), acmhainneacht creimeadh (Ecorr) agus fánaí Tafel (βα agus βc) de réir modhanna caighdeánacha30,31.
Mar a thaispeántar i bhFíor 2b, mar thoradh ar an athrú suas ar chuar P. aeruginosa, tháinig méadú ar Ecorr i gcomparáid leis an gcuar abhíotach. Mhéadaigh luach icorr, atá comhréireach leis an ráta creimeadh, go 0.328 μA cm-2 sa sampla Pseudomonas aeruginosa, ceithre huaire níos mó ná luach an tsampla neamhbhitheolaíoch (0.087 μA cm-2).
Is modh leictriceimiceach clasaiceach neamh-millteach é LPR le haghaidh anailíse tapa creimeadh. Baineadh úsáid as freisin chun staidéar a dhéanamh ar MIC32. Taispeánann Fíor 2c an fhriotaíocht pholairithe (Rp) mar fheidhm den am nochta. Ciallaíonn luach Rp níos airde níos lú creimeadh. Laistigh den chéad 24 uair an chloig, shroich Rp 2707 HDSS uasluach de 1955 kΩ cm2 do shamplaí aibíteacha agus 1429 kΩ cm2 do shamplaí Pseudomonas aeruginosa. Taispeánann Fíor 2c freisin gur laghdaigh luach Rp go tapa tar éis lá amháin agus ansin gur fhan sé gan athrú go mór ar feadh na 13 lá ina dhiaidh sin. Tá luach Rp an tsampla Pseudomonas aeruginosa thart ar 40 kΩ cm2, atá i bhfad níos ísle ná luach 450 kΩ cm2 an tsampla neamhbhitheolaíoch.
Tá an luach icorr comhréireach leis an ráta creimeadh aonfhoirmeach. Is féidir a luach a ríomh ón gcothromóid Stern-Geary seo a leanas,
Ag leanúint Zou et al. 33, glacadh leis gurbh ionann luach tipiciúil fána Tafel B sa saothar seo agus 26 mV/dec. Taispeánann Fíor 2d gur fhan icorr an tsampla neamh-bhitheolaíoch 2707 réasúnta cobhsaí, agus gur luainigh an sampla P. aeruginosa go mór tar éis na chéad 24 uair an chloig. Bhí luachanna icorr na samplaí P. aeruginosa ord méide níos airde ná na rialuithe neamh-bhitheolaíocha. Tá an treocht seo comhsheasmhach le torthaí na friotaíochta polaraithe.
Is teicníc neamh-millteach eile í EIS a úsáidtear chun imoibrithe leictriceimiceacha ag comhéadain chreimthe a thréithriú. Speictrim impedance agus luachanna toilleas ríofa eiseamail nochtaithe do mheáin aibíteacha agus tuaslagán Pseudomonas aeruginosa, friotaíocht Rb scannáin/bhithfhilm éighníomhaigh atá foirmithe ar dhromchla an eiseamail, friotaíocht aistrithe luchta Rct, toilleas ciseal dúbailte leictreach Cdl (EDL) agus paraiméadair Eilimint Céime Tairiseach (CPE) QCPE. Rinneadh anailís bhreise ar na paraiméadair seo trí na sonraí a fheistiú ag baint úsáide as samhail chiorcaid choibhéiseach (EEC).
Taispeánann Fíor 3 plotaí tipiciúla Nyquist (a agus b) agus plotaí Bode (a' agus b') de 2707 sampla HDSS i meán aibíteach agus brat P. aeruginosa le haghaidh amanna goradáin éagsúla. Laghdaíonn trastomhas an fháinne Nyquist i láthair Pseudomonas aeruginosa. Taispeánann plota Bode (Fíor 3b') méadú ar mhéid an fhriotaíocht iomláin. Is féidir faisnéis faoin tairiseach ama scíthe a sholáthar leis na huasmhéideanna céime. Taispeánann Fíor 4 na struchtúir fhisiceacha bunaithe ar aonchiseal (a) agus déchiseal (b) agus a gcuid EECanna comhfhreagracha. Tugtar CPE isteach sa mhúnla EEC. Léirítear a ligean isteach agus a fhriotaíocht mar seo a leanas:
Dhá mhúnla fhisiceacha agus ciorcaid choibhéiseacha chomhfhreagracha chun speictream impedance an eiseamal 2707 HDSS a fheistiú:
áit a seasann Y0 do mhéid an CPE, seasann j don uimhir shamhailteach nó (-1)1/2, seasann ω don mhinicíocht uilleach, agus seasann n don innéacs cumhachta CPE atá níos lú ná aonad35. Freagraíonn inbhéart na friotaíochta aistrithe luchta (i.e. 1/Rct) don ráta creimeadh. Ciallaíonn Rct níos lú ráta creimeadh níos tapúla27. Tar éis 14 lá goradáin, shroich Rct na samplaí Pseudomonas aeruginosa 32 kΩ cm2, i bhfad níos lú ná an 489 kΩ cm2 de na samplaí neamh-bhitheolaíocha (Tábla 4).
Léiríonn na híomhánna CLSM agus na híomhánna SEM i bhFíor 5 go soiléir go bhfuil clúdach an bhithfhilm ar dhromchla an eiseamail 2707 HDSS dlúth tar éis 7 lá. Mar sin féin, tar éis 14 lá, bhí clúdach an bhithfhilm gann agus bhí roinnt cealla marbha le feiceáil. Taispeánann Tábla 5 tiús an bhithfhilm ar 2707 eiseamal HDSS tar éis nochtadh do P. aeruginosa ar feadh 7 agus 14 lá. D'athraigh an tiús uasta bhithfhilm ó 23.4 μm tar éis 7 lá go 18.9 μm tar éis 14 lá. Dheimhnigh an meántiús bhithfhilm an treocht seo freisin. Laghdaigh sé ó 22.2 ± 0.7 μm tar éis 7 lá go 17.8 ± 1.0 μm tar éis 14 lá.
(a) Íomhá 3-T CLSM tar éis 7 lá, (b) Íomhá 3-T CLSM tar éis 14 lá, (c) Íomhá SEM tar éis 7 lá agus (d) Íomhá SEM tar éis 14 lá.
Léirigh EDS dúile ceimiceacha i mbithscannáin agus i dtáirgí creimeadh ar shamplaí a nochtadh do P. aeruginosa ar feadh 14 lá. Léiríonn Fíor 6 go bhfuil cion C, N, O, agus P i mbithscannáin agus i dtáirgí creimeadh i bhfad níos airde ná an cion i miotail lom, toisc go bhfuil na dúile seo bainteach le bithscannáin agus a meitibilítí. Ní theastaíonn ach rianmhéideanna cróimiam agus iarainn ó mhiocróib. Léiríonn leibhéil arda Cr agus Fe sa bhithscannán agus i dtáirgí creimeadh ar dhromchla na samplaí go bhfuil dúile caillte ag maitrís an mhiotail mar gheall ar chreimeadh.
Tar éis 14 lá, breathnaíodh poill le agus gan P. aeruginosa i meán 2216E. Roimh an ngoir, bhí dromchla an eiseamail réidh agus saor ó lochtanna (Fíor 7a). Tar éis gor agus baint bithfhilm agus táirgí creimeadh, rinneadh scrúdú ar na poill is doimhne ar dhromchla na n-eiseamail faoi CLSM, mar a thaispeántar i bhFíor 7b agus c. Ní bhfuarthas aon phoill shoiléire ar dhromchla na samplaí rialaithe neamh-bhitheolaíocha (doimhneacht uasta na poille 0.02 μm). Ba é 0.52 μm tar éis 7 lá agus 0.69 μm tar éis 14 lá an doimhneacht uasta poille de bharr Pseudomonas aeruginosa, bunaithe ar an meán-dhoimhneacht uasta poille de 3 shampla (roghnaíodh 10 luach uasta doimhneachta poille do gach sampla) a shroich 0.42 ± 0.12 μm agus 0.52 ± 0.15 μm, faoi seach (Tábla 5). Tá na luachanna doimhneachta poille seo beag ach tábhachtach.
(a) Roimh an nochtadh, (b) 14 lá i meán abhíotach agus (c) 14 lá i mbrú Pseudomonas aeruginosa.
Taispeánann Fíor 8 speictrim XPS dhromchlaí samplacha éagsúla, agus tá achoimre i dTábla 6 ar na comhdhéanamh ceimiceach a ndearnadh anailís orthu do gach dromchla. I dTábla 6, bhí na céatadáin adamhacha de Fe agus Cr i láthair P. aeruginosa (samplaí A agus B) i bhfad níos ísle ná céatadáin na samplaí rialaithe neamh-bhitheolaíocha (samplaí C agus D). Maidir leis an sampla P. aeruginosa, feistíodh cuar speictreach croíleibhéal Cr 2p le ceithre chomhpháirt bhuaic le luachanna fuinnimh cheangailteach (BE) de 574.4, 576.6, 578.3 agus 586.8 eV, ar féidir iad a chur i leith Cr, Cr2O3, CrO3 agus Cr(OH)3, faoi seach (Fíor 9a agus b). Maidir le heiseamail neamh-bhitheolaíocha, tá dhá phríomhbhuaic sa speictream croíleibhéal Cr 2p do Cr (573.80 eV do BE) agus Cr2O3 (575.90 eV do BE) i bhFíor 9c agus d, faoi seach. Ba é an difríocht ba shuntasaí idir na samplaí aibíteacha agus P. aeruginosa ná láithreacht Cr6+ agus codán coibhneasta níos airde de Cr(OH)3 (BE de 586.8 eV) faoin mbithfhilm.
Is iad na speictrim leathana XPS de dhromchla an eiseamail 2707 HDSS sna dhá mheán ná 7 lá agus 14 lá, faoi seach.
(a) 7 lá nochta do P. aeruginosa, (b) 14 lá nochta do P. aeruginosa, (c) 7 lá i meán abhíotach agus (d) 14 lá i meán abhíotach.
Léiríonn HDSS leibhéil arda friotaíochta creimeadh i bhformhór na dtimpeallachtaí. Thuairiscigh Kim et al. 2 gur sainmhíníodh UNS S32707 HDSS mar DSS ard-chóimhiotail le PREN os cionn 45. Ba é 49 luach PREN an eiseimil 2707 HDSS sa saothar seo. Tá sé seo mar gheall ar a cion ard cróimiam agus a leibhéil arda moluibdín agus Ni, atá tairbheach i dtimpeallachtaí aigéadacha agus ardchlóiríde. Ina theannta sin, tá comhdhéanamh cothrom agus micreastruchtúr saor ó lochtanna úsáideach le haghaidh cobhsaíochta struchtúraí agus friotaíochta creimeadh. Mar sin féin, in ainneoin a fhriotaíochta ceimiceach den scoth, tugann na sonraí turgnamhacha sa saothar seo le fios nach bhfuil 2707 HDSS go hiomlán díolmhaithe ó MIC bithscannán P. aeruginosa.
Léirigh torthaí leictriceimiceacha go raibh méadú suntasach tagtha ar ráta creimeadh 2707 HDSS i mbrat P. aeruginosa tar éis 14 lá i gcomparáid le meán neamhbhitheolaíoch. I bhFíor 2a, breathnaíodh laghdú ar Eocp sa mheán aibíteach agus i mbrat P. aeruginosa araon le linn na chéad 24 uair an chloig. Ina dhiaidh sin, tá an bithscannán críochnaithe ag clúdach dhromchla an eiseamail agus bíonn an Eocp réasúnta cobhsaí36. Mar sin féin, bhí leibhéal an Eocp bhitheolaíoch i bhfad níos airde ná leibhéal an Eocp neamhbhitheolaíoch. Tá cúis ann a chreidiúint gurb é foirmiú bithscannáin P. aeruginosa is cúis leis an difríocht seo. I bhFíor 2d, i láthair P. aeruginosa, shroich luach icorr 2707 HDSS 0.627 μA cm-2, a bhí ord méide níos airde ná luach an rialaithe aibítigh (0.063 μA cm-2), a bhí comhsheasmhach leis an luach Rct a thomhaiseadh le EIS. Le linn na chéad chúpla lá, luachanna impedance i P. Mhéadaigh brat aeruginosa mar gheall ar cheangal cealla P. aeruginosa agus foirmiú bithscannán. Mar sin féin, nuair a chlúdaíonn an bithscannán dromchla an eiseamail go hiomlán, laghdaíonn an fhriotaíocht. Déantar ionsaí ar an tsraith chosanta ar dtús mar gheall ar fhoirmiú bithscannán agus meitibilítí bithscannán. Dá bhrí sin, laghdaigh an fhriotaíocht creimeadh le himeacht ama, agus ba chúis le creimeadh áitiúil de bharr cheangal P. aeruginosa. Bhí na treochtaí i meáin aibíteacha difriúil. Bhí friotaíocht creimeadh an rialaithe neamhbhitheolaíoch i bhfad níos airde ná an luach comhfhreagrach de na samplaí a nochtadh do bhrat P. aeruginosa. Ina theannta sin, i gcás samplaí aibíteacha, shroich luach Rct 2707 HDSS 489 kΩ cm2 ar lá 14, a bhí 15 oiread luach Rct (32 kΩ cm2) i láthair P. aeruginosa. Dá bhrí sin, tá friotaíocht creimeadh den scoth ag 2707 HDSS i dtimpeallacht steiriúil, ach níl sé frithsheasmhach in aghaidh ionsaí MIC ó bhithscannáin P. aeruginosa.
Is féidir na torthaí seo a fheiceáil freisin ó na cuartha polaraithe i bhFíor 2b. Cuireadh an brainseáil anóideach i leith foirmiú bithscannán Pseudomonas aeruginosa agus imoibrithe ocsaídiúcháin miotail. Ag an am céanna, is é an t-imoibriú catóideach laghdú ocsaigine. Mhéadaigh láithreacht P. aeruginosa dlús reatha an chreimeadh go mór, thart ar ord méide níos airde ná an rialú abhíotach. Léiríonn sé seo go méadaíonn bithscannán P. aeruginosa creimeadh áitiúil 2707 HDSS. Fuair ​​Yuan et al29 amach gur mhéadaigh dlús reatha chreimeadh cóimhiotal 70/30 Cu-Ni faoi dhúshlán bithscannán P. aeruginosa. D’fhéadfadh sé seo a bheith mar gheall ar bhithchatalaíocht laghdú ocsaigine ag bithscannáin Pseudomonas aeruginosa. Féadfaidh an bhreathnóireacht seo MIC 2707 HDSS sa saothar seo a mhíniú freisin. D’fhéadfadh níos lú ocsaigine a bheith faoi bhithscannáin aeróbacha freisin. Dá bhrí sin, d’fhéadfadh mainneachtain dromchla an mhiotail a athphasiviú le hocsaigin a bheith ina fhachtóir a chuireann leis an MIC sa saothar seo.
Mhol Dickinson et al. 38 gur féidir le gníomhaíocht meitibileach baictéir neamhghasta ar dhromchla an eiseamail agus cineál na dtáirgí creimeadh tionchar díreach a imirt ar rátaí imoibrithe ceimiceacha agus leictriceimiceacha. Mar a thaispeántar i bhFíor 5 agus i dTábla 5, laghdaigh líon na gceall agus tiús an bhithfhilm tar éis 14 lá. Is féidir é seo a mhíniú go réasúnta mar gur bhásaigh formhór na gcealla neamhghasta ar dhromchla 2707 HDSS tar éis 14 lá mar gheall ar ídiú cothaitheach sa mheán 2216E nó scaoileadh ian miotail tocsaineach ón maitrís 2707 HDSS. Is teorannú é seo ar thurgnaimh bhaisc.
Sa saothar seo, chuir an bithscannán P. aeruginosa ídiú áitiúil Cr agus Fe chun cinn faoin bithscannán ar dhromchla an 2707 HDSS (Fíor 6). I dTábla 6, léirítear an laghdú ar Fe agus Cr i sampla D i gcomparáid le sampla C, rud a léiríonn gur mhair an Fe agus an Cr tuaslagtha de bharr bithscannán P. aeruginosa níos faide ná an chéad 7 lá. Úsáidtear an meán 2216E chun timpeallachtaí mara a insamhladh. Tá 17700 ppm Cl- ann, atá inchomparáide leis an méid a fhaightear in uisce farraige nádúrtha. Ba é láithreacht 17700 ppm Cl- an phríomhchúis leis an laghdú ar Cr sna samplaí aibíotacha 7 agus 14 lá a ndearnadh anailís orthu le XPS. I gcomparáid le samplaí P. aeruginosa, bhí tuaslagadh Cr i samplaí aibíotacha i bhfad níos lú mar gheall ar fhriotaíocht láidir Cl− 2707 HDSS i dtimpeallachtaí aibíotacha. Taispeánann Fíor 9 láithreacht Cr6+ sa scannán pasivithe. D’fhéadfadh sé a bheith páirteach i mbaint Cr de dhromchlaí cruach ag P. bithscannáin aeruginosa, mar a mhol Chen agus Clayton.
Mar gheall ar fhás baictéarach, bhí luachanna pH an mheáin roimh agus tar éis saothraithe 7.4 agus 8.2, faoi seach. Dá bhrí sin, faoi bhun an bhithfhilm P. aeruginosa, ní dócha go mbeidh creimeadh aigéid orgánaigh ina fhachtóir a chuireann leis an obair seo mar gheall ar an pH réasúnta ard sa mheán mórchóir. Níor athraigh pH an mheáin rialaithe neamhbhitheolaíoch go suntasach (ó 7.4 tosaigh go 7.5 deiridh) le linn na tréimhse tástála 14 lá. Ba é gníomhaíocht meitibileach P. aeruginosa ba chúis leis an méadú ar pH sa mheán ionaclú tar éis gorlainne agus fuarthas amach go raibh an éifeacht chéanna aige ar pH in éagmais stiallacha tástála.
Mar a thaispeántar i bhFíor 7, ba é 0.69 μm an doimhneacht uasta poll de bharr bithfhilm P. aeruginosa, rud a bhí i bhfad níos mó ná doimhneacht an mheáin abhíotaigh (0.02 μm). Tá sé seo ag teacht leis na sonraí leictriceimiceacha a thuairiscítear thuas. Tá an doimhneacht poll 0.69 μm níos mó ná deich n-uaire níos lú ná an luach 9.5 μm a tuairiscíodh don 2205 DSS faoi na coinníollacha céanna. Léiríonn na sonraí seo go bhfuil friotaíocht MIC níos fearr ag 2707 HDSS i gcomparáid le 2205 DSS. Níor cheart go mbeadh iontas air seo, toisc go bhfuil cion cróimiam níos airde ag 2707 HDSS, rud a sholáthraíonn pasiviú níos faide, mar gheall ar an struchtúr céime cothrom gan deascáin thánaisteacha díobhálacha, rud a fhágann go bhfuil sé níos deacra do P. aeruginosa dípasiviú agus pointí a thosú ag éiclips.
Mar fhocal scoir, fuarthas poill MIC ar dhromchla 2707 HDSS i mbrat P. aeruginosa i gcomparáid le poill neamhshuntasach i meáin abhíotacha. Léiríonn an saothar seo go bhfuil friotaíocht MIC níos fearr ag 2707 HDSS ná 2205 DSS, ach nach bhfuil sé lán-díolmhaithe ó MIC mar gheall ar bhithfhilm P. aeruginosa. Cuidíonn na torthaí seo le cruach dhosmálta oiriúnach a roghnú agus le saol seirbhíse measta a thabhairt don timpeallacht mhuirí.
Cuireann Scoil Mhiotalóireachta Ollscoil an Oirthuaiscirt (NEU) i Shenyang, an tSín, an cúpón le haghaidh 2707 HDSS ar fáil. Taispeántar comhdhéanamh eiliminteach 2707 HDSS i dTábla 1, a rinne Roinn Anailíse agus Tástála Ábhar NEU anailís air. Rinneadh cóireáil tuaslagáin ar na samplaí uile ag 1180 °C ar feadh 1 uair an chloig. Roimh an tástáil creimeadh, snastaíodh 2707 HDSS cruth mona le hachar dromchla nochtaithe barr de 1 cm2 go 2000 grit le páipéar sileacain charbaíde agus snastaíodh tuilleadh é le fionraí púdair Al2O3 0.05 μm. Tá na taobhanna agus an bun cosanta le péint támh. Tar éis a dtriomú, sruthlaíodh na heiseamail le huisce dí-ianaithe steiriúil agus steiriliú iad le 75% (v/v) eatánól ar feadh 0.5 uair an chloig. Ansin triomaíodh san aer iad faoi sholas ultraivialait (UV) ar feadh 0.5 uair an chloig roimh úsáid.
Ceannaíodh an strain MCCC 1A00099 de Pseudomonas aeruginosa Mara ó Ionad Bailithe Cultúir Mara Xiamen (MCCC), an tSín. Fásadh Pseudomonas aeruginosa go haeróbach ag 37°C i bhfleascáin 250 ml agus i gcealla gloine leictriceimiceacha 500 ml ag baint úsáide as meán leachtach Marine 2216E (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, an tSín). Meán (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, 0016 NH3, 0016 NH3, 0016 NaH2PO4 , 5.0 peiptóin, 1.0 sliocht giosta agus 0.1 citráit fheireach. Déan uathchlaobháil ag 121°C ar feadh 20 nóiméad roimh an ionaclú. Comhair cealla neamhghníomhacha agus planctónacha ag baint úsáide as hemocytometer faoi mhicreascóp solais ag formhéadú 400X. Ba é thart ar 106 cealla/ml tiúchan tosaigh na gcealla de Pseudomonas aeruginosa planctónach díreach tar éis an ionaclú.
Rinneadh tástálacha leictriceimiceacha i gcill ghloine clasaiceach trí-leictreoid le toirt mheánach de 500 ml. Ceanglaíodh bileog platanam agus leictreoid calomeil sáithithe (SCE) leis an imoibritheoir trí ribeadáin Luggin líonta le droichid salainn, ag fónamh mar leictreoidí fritháireamh agus tagartha, faoi seach. Chun na leictreoidí oibre a dhéanamh, ceanglaíodh sreang chopair atá brataithe le rubar le gach eiseamal agus clúdaíodh é le heapocsa, ag fágáil thart ar 1 cm2 d'achar dromchla aontaobhach nochtaithe don leictreoid oibre. Le linn tomhais leictriceimiceacha, cuireadh samplaí i meán 2216E agus coinníodh iad ag teocht goradáin tairiseach (37 °C) i ndabhach uisce. Tomhaiseadh OCP, LPR, EIS agus sonraí polaraithe dinimiciúla féideartha ag baint úsáide as poitéinséad Autolab (Tagairt 600TM, Gamry Instruments, Inc., SAM). Taifeadadh tástálacha LPR ag ráta scanadh de 0.125 mV s-1 thar an raon -5 agus 5 mV le Eocp agus minicíocht samplála de 1 Hz. Rinneadh EIS le tonn sine sa raon minicíochta 0.01. go 10,000 Hz ag baint úsáide as voltas feidhmeach 5 mV ag Eocp staid sheasta. Roimh an scuabadh poitéinsil, bhí na leictreoidí i mód ciorcaid oscailte go dtí gur sroicheadh ​​luach poitéinsil creimeadh saor cobhsaí. Ansin ritheadh ​​cuar polaraithe ó -0.2 go 1.5 V i gcoinne Eocp ag ráta scanadh 0.166 mV/s. Rinneadh gach tástáil arís 3 huaire le agus gan P. aeruginosa.
Rinneadh eiseamail le haghaidh anailíse miotalagrafaíochta a snasú go meicniúil le páipéar SiC fliuch 2000 grit agus ansin snasú breise iad le fionraí púdair Al2O3 0.05 μm le haghaidh breathnóireachta optúla. Rinneadh anailís miotalagrafaíochta ag baint úsáide as micreascóp optúil. Rinneadh na heiseamail a eitseáil le tuaslagán hiodrocsaíde potaisiam 10% de réir meáchain 43.
Tar éis gorlainne, nite na samplaí 3 huaire le tuaslagán saline maolaithe fosfáite (PBS) (pH 7.4 ± 0.2) agus ansin socraíodh iad le 2.5% (v/v) glutaraldehyde ar feadh 10 n-uaire an chloig chun bithfhilmeanna a shocrú. Ina dhiaidh sin, díhiodráitíodh iad le sraith ghrádaithe (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% agus 100% v/v) d'eatánól sular thriomaíodh san aer iad. Ar deireadh, spútar dromchla an tsampla le scannán óir chun seoltacht a sholáthar le haghaidh breathnóireachta SEM. Díríodh na híomhánna SEM ar na spotaí leis na cealla P. aeruginosa is seasaí ar dhromchla gach eiseamail. Déan anailís EDS chun dúile ceimiceacha a aimsiú. Baineadh úsáid as Micreascóp Scanadh Léasair Confocal Zeiss (CLSM) (LSM 710, Zeiss, an Ghearmáin) chun doimhneacht an phoill a thomhas. Chun na poill creimeadh faoin mbithfhilm a bhreathnú, glanadh an píosa tástála ar dtús de réir Chaighdeán Náisiúnta na Síne. (CNS) GB/T4334.4-2000 chun na táirgí creimeadh agus an bithfhilm a bhaint de dhromchla an phíosa tástála.
Rinneadh anailís speictreascópacht fótaileictreon X-gha (XPS, córas anailíse dromchla ESCALAB250, Thermo VG, SAM) ag baint úsáide as foinse X-gha monacrómatach (líne alúmanaim Kα ag fuinneamh 1500 eV agus cumhacht 150 W) thar raon leathan fuinnimh cheangailteach 0 faoi choinníollacha caighdeánacha –1350 eV. Taifeadadh speictrim ardtaifigh ag baint úsáide as fuinneamh pas 50 eV agus méid céime 0.2 eV.
Baineadh na heiseamail ghoraithe agus sruthlaíodh go réidh iad le PBS (pH 7.4 ± 0.2) ar feadh 15 s. Chun inmharthanacht baictéarach na mbithscannán ar na samplaí a bhreathnú, rinneadh na bithscannáin a dhaite ag baint úsáide as an Kit Inmharthanachta Baictéarach BEO/MHARBH BacLight (Invitrogen, Eugene, OR, SAM). Tá dhá ruaim fhluaraiseacha sa trealamh, ruaim fhluaraiseach glas SYTO-9 agus ruaim fhluaraiseach dearg iaidíd propidiam (PI). Faoi CLSM, seasann poncanna le glas agus dearg fluaraiseach do chealla beo agus marbha, faoi seach. Chun an ruaimniú a dhéanamh, goradh meascán 1 ml ina raibh 3 μl de thuaslagán SYTO-9 agus 3 μl de thuaslagán PI ar feadh 20 nóiméad ag teocht an tseomra (23 oC) sa dorchadas. Ina dhiaidh sin, breathnaíodh na samplaí daite ag dhá thonnfhad (488 nm do chealla beo agus 559 nm do chealla marbha) ag baint úsáide as meaisín Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, an tSeapáin). Tomhaiseadh tiús an bhithscannáin i mód scanadh 3-T.
Conas an t-alt seo a lua: Li, H. et al. Creimeadh miocróbach cruach dhosmálta sár-dhúbailte 2707 ag bithfhilm mhara Pseudomonas aeruginosa.science.Rep. 6, 20190; doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Scoilteadh creimeadh struis cruach dhosmálta déphléacsach LDX 2101 i dtuaslagán clóiríde i láthair tiasulfáite.coros.science.80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Éifeacht na cóireála teasa tuaslagáin agus nítrigine i ngás sciath ar fhriotaíocht creimeadh pollta táthaithe cruach dhosmálta sár-dhúbailte.coros.science.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Staidéar Ceimiceach Comparáideach ar Chreimeadh Poill a Spreagadh ag Micróib agus Leictriceimiceach i gCruach Dhosmálta 316L. coros.science.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Iompar leictriceimiceach cruach dhosmálta déphléacsach 2205 i dtuaslagáin alcaileacha de pH difriúil i láthair clóiríde. Electrochim.Journal.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Éifeacht bithscannán mara ar chreimeadh: athbhreithniú gonta. Electrochim.Journal.54, 2-7 (2008).