Nature.com сайтына киргениңиз үчүн рахмат. Сиз колдонуп жаткан браузердин версиясында CSS колдоосу чектелүү. Эң жакшы тажрыйба алуу үчүн, жаңыртылган браузерди колдонууну сунуштайбыз (же Internet Explorerде шайкештик режимин өчүрүү). Ошол эле учурда, үзгүлтүксүз колдоону камсыз кылуу үчүн, биз сайтты стилдерсиз жана JavaScriptсиз көрсөтөбүз.
Микробдук коррозия (MIC) көптөгөн тармактарда олуттуу көйгөй болуп саналат, анткени ал чоң экономикалык жоготууларга алып келиши мүмкүн. 2707 супер дуплекстүү дат баспас болот (2707 HDSS) эң сонун химиялык туруктуулугунан улам деңиз чөйрөсүндө колдонулган. Бирок, анын MICке туруктуулугу эксперименталдык түрдө көрсөтүлгөн эмес. Бул изилдөөдө деңиз аэробдук бактериясы Pseudomonas aeruginosa тарабынан пайда болгон 2707 HDSSтин MIC жүрүм-туруму изилденген. Электрохимиялык анализ көрсөткөндөй, 2216E чөйрөсүндө Pseudomonas aeruginosa биофильминин катышуусунда коррозия потенциалында оң өзгөрүү жана коррозия тогунун тыгыздыгынын жогорулашы болгон. Рентген фотоэлектрондук спектроскопия (XPS) анализи биофильмдин астындагы үлгүнүн бетинде Cr курамынын төмөндөшүн көрсөттү. Чуңкурларды сүрөткө тартуу анализи P. aeruginosa биофильми 14 күндүк инкубация учурунда максималдуу чуңкур тереңдигин 0,69 мкм түзгөнүн көрсөттү. Бул кичинекей болсо да, 2707 HDSS толугу менен иммунитетке ээ эмес экенин көрсөтүп турат. P. aeruginosa биофильмдеринин MIC.
Дуплекстүү дат баспас болоттор (DSS) ар кандай тармактарда эң сонун механикалык касиеттердин жана коррозияга туруктуулуктун идеалдуу айкалышы үчүн кеңири колдонулат1,2. Бирок, локалдашкан чуңкур пайда болуу дагы эле болоттун бүтүндүгүнө таасир этет3,4.DSS микробдук коррозияга (MIC) туруктуу эмес5,6.DSSтин кеңири колдонулушуна карабастан, DSSтин коррозияга туруктуулугу узак мөөнөттүү колдонуу үчүн жетишсиз болгон чөйрөлөр дагы эле бар. Бул жогорку коррозияга туруктуулугу бар кымбатыраак материалдар талап кылынат дегенди билдирет.Jeon жана башкалар7 супер дуплекстүү дат баспас болоттордун (SDSS) да коррозияга туруктуулугу жагынан айрым чектөөлөрү бар экенин аныкташкан. Ошондуктан, кээ бир колдонмолордо жогорку коррозияга туруктуулугу бар супер дуплекстүү дат баспас болоттор (HDSS) талап кылынат. Бул жогорку легирленген HDSSтин өнүгүшүнө алып келди.
DSSтин коррозияга туруктуулугу альфа жана гамма фазаларынын катышына жана экинчи фазага жакын жайгашкан Cr, Mo жана W азайган аймактарынын 8, 9, 10 катышына көз каранды. HDSS курамында Cr, Mo жана N11 көп болгондуктан, ал эң сонун коррозияга туруктуулукка жана жогорку мааниге (45-50) ээ болгон Чуңкурчалардын пайда болуусуна каршы эквиваленттүү санга (PREN) ээ, ал салмак.% Cr + 3.3 (салмак.% Mo + 0.5 салмак.% W) + 16 салмак.% N12 менен аныкталат. Анын эң сонун коррозияга туруктуулугу болжол менен 50% феррит (α) жана 50% аустенит (γ) фазаларын камтыган тең салмактуу курамга негизделген, HDSS кадимки DSS13кө караганда жакшыраак механикалык касиеттерге жана жогорку каршылыкка ээ. Хлориддин коррозияга туруктуулугу. Жакшыртылган коррозияга туруктуулук HDSSти деңиз чөйрөсү сыяктуу коррозиялык хлорид чөйрөлөрүндө колдонууну кеңейтет.
MIC мунай жана газ жана суу чарбасы сыяктуу көптөгөн тармактарда чоң көйгөй болуп саналат14. MIC бардык коррозия зыянынын 20% түзөт15. MIC - бул көптөгөн чөйрөлөрдө байкалуучу биоэлектрохимиялык коррозия. Металл беттеринде пайда болгон биофильмдер электрохимиялык шарттарды өзгөртүп, коррозия процессине таасир этет. MIC коррозиясы биофильмдерден келип чыгат деген кеңири таралган ишеним бар. Электрогендик микроорганизмдер аман калуу үчүн туруктуу энергия алуу үчүн металлдарды дат басат17. Жакында жүргүзүлгөн MIC изилдөөлөрү EET (клеткадан тышкаркы электрондук өткөрүп берүү) электрогендик микроорганизмдер тарабынан индукцияланган MICдеги ылдамдыкты чектөөчү фактор экенин көрсөттү. Чжан жана башкалар 18 электрондук медиаторлор Desulfovibrio sessificans клеткалары менен 304 дат баспас болоттун ортосундагы электрондук өткөрүп берүүнү тездетип, MICтин катуу чабуулуна алып келерин көрсөтүштү. Эннинг жана башкалар 19 жана Вензлафф жана башкалар 20 коррозиялык сульфатты калыбына келтирүүчү бактериялардын (SRB) биофильмдери металл субстраттарынан электрондорду түздөн-түз сиңире аларын, натыйжада катуу чуңкурчалуу коррозияга алып келерин көрсөтүштү.
DSS SRB, темирди калыбына келтирүүчү бактериялар (IRB) ж.б. камтыган чөйрөлөрдө MICке сезгич экени белгилүү. 21 Бул бактериялар биофильмдердин астында DSS беттеринде локалдашкан чуңкурларды пайда кылат. 22, 23 DSSтен айырмаланып, HDSS24түн MICи аз белгилүү.
Pseudomonas aeruginosa - жаратылышта кеңири таралган грам-терс кыймылдуу таякча сымал бактерия25. Pseudomonas aeruginosa ошондой эле деңиз чөйрөсүндөгү негизги микробдук топ болуп саналат, ал болотко MICти пайда кылат. Pseudomonas коррозия процесстерине тыгыз катышат жана биофильмдин пайда болушу учурунда пионер колонизатор катары таанылат. Махат жана башкалар 28 жана Юань жана башкалар 29 Pseudomonas aeruginosa суу чөйрөсүндө жумшак болоттун жана эритмелердин коррозия ылдамдыгын жогорулатуу тенденциясына ээ экенин көрсөтүштү.
Бул иштин негизги максаты электрохимиялык ыкмаларды, беттик аналитикалык ыкмаларды жана коррозия продуктуларын талдоону колдонуу менен деңиз аэробдук бактериясы Pseudomonas aeruginosa тарабынан пайда болгон 2707 HDSSтин MIC касиеттерин изилдөө болгон. 2707 HDSSтин MIC жүрүм-турумун изилдөө үчүн ачык чынжыр потенциалын (OCP), сызыктуу поляризацияга туруктуулукту (LPR), электрохимиялык импеданс спектроскопиясын (EIS) жана потенциалдын динамикалык поляризациясын камтыган электрохимиялык изилдөөлөр жүргүзүлдү. Дат баскан беттеги химиялык элементтерди табуу үчүн энергия дисперсиялык спектрометрди (EDS) талдоо жүргүзүлдү. Мындан тышкары, Pseudomonas aeruginosa камтыган деңиз чөйрөсүнүн таасири астында кычкыл пленкасынын пассивдүүлүгүнүн туруктуулугун аныктоо үчүн рентген фотоэлектрондук спектроскопияны (XPS) талдоо колдонулган. Чуңкурдун тереңдиги конфокалдык лазердик сканерлөөчү микроскоп (CLSM) менен өлчөнгөн.
1-таблицада 2707 HDSSтин химиялык курамы келтирилген. 2-таблицада 2707 HDSSтин эң сонун механикалык касиеттери жана 650 МПа ичүү бекемдиги бар экени көрсөтүлгөн. 1-сүрөттө жылуулук менен иштетилген эритме 2707 HDSSтин оптикалык микроструктурасы көрсөтүлгөн. Экинчи фазасыз аустенит жана феррит фазаларынын узун тилкелерин болжол менен 50% аустенит жана 50% феррит фазаларын камтыган микроструктурадан көрүүгө болот.
2a-сүрөттө абиотикалык 2216E чөйрөсүндөгү жана P. aeruginosa сорпосундагы 2707 HDSS үчүн 37 °C температурада 14 күн бою ачык чынжыр потенциалы (Eocp) көрсөтүлгөн. Бул Eocpдеги эң чоң жана маанилүү өзгөрүү алгачкы 24 сааттын ичинде болорун көрсөтүп турат. Эки учурда тең Eocp маанилери болжол менен 16 сааттын ичинде -145 мВ (SCEге салыштырмалуу) чокусуна жетип, андан кийин кескин төмөндөп, абиотикалык үлгү жана P үчүн тиешелүүлүгүнө жараша -477 мВ (SCEге салыштырмалуу) жана -236 мВ (SCEге салыштырмалуу) жеткен. Pseudomonas aeruginosa купондору тиешелүүлүгүнө жараша. 24 сааттан кийин, P. aeruginosa үчүн 2707 HDSSтин Eocp мааниси -228 мВ (SCEге салыштырмалуу) салыштырмалуу туруктуу болгон, ал эми биологиялык эмес үлгүлөр үчүн тиешелүү маани болжол менен -442 мВ (SCEге салыштырмалуу) болгон. P. aeruginosa катышуусундагы Eocp бир топ төмөн болгон.
Абиотикалык чөйрөдө жана Pseudomonas aeruginosa сорпосунда 37 °C температурада 2707 HDSS үлгүсүн электрохимиялык сыноо:
(a) Экспозиция убактысынын функциясы катары Eocp, (b) 14-күндөгү поляризация ийри сызыктары, (c) Экспозиция убактысынын функциясы катары Rp жана (d) Экспозиция убактысынын функциясы катары icorr.
3-таблицада абиотикалык чөйрөдө жана Pseudomonas aeruginosa себилген чөйрөдө 14 күн бою дуушар болгон 2707 HDSS үлгүлөрүнүн электрохимиялык коррозия параметрлеринин маанилери келтирилген. Аноддук жана катоддук ийри сызыктардын тангенстери стандарттуу ыкмаларга ылайык коррозия тогунун тыгыздыгын (icorr), коррозия потенциалын (Ecorr) жана Тафель жантайыңкыларын (βα жана βc) берген кесилиштерге жетүү үчүн экстраполяцияланган30,31.
2b-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, P. aeruginosa ийри сызыгынын жогору карай жылышы абиотикалык ийри сызыкка салыштырмалуу Ecorr көрсөткүчүнүн жогорулашына алып келген. Коррозия ылдамдыгына пропорционалдуу болгон icorr мааниси Pseudomonas aeruginosa үлгүсүндө 0,328 мкА см-2 чейин жогорулаган, бул биологиялык эмес үлгүгө караганда төрт эсе көп (0,087 мкА см-2).
LPR - коррозияны тез анализдөө үчүн классикалык бузулбаган электрохимиялык ыкма. Ал ошондой эле MIC32 изилдөө үчүн колдонулган. 2c-сүрөттө поляризацияга туруктуулук (Rp) экспозиция убактысынын функциясы катары көрсөтүлгөн. Rp маанисинин жогору болушу коррозиянын азайышын билдирет. Алгачкы 24 сааттын ичинде 2707 HDSSтин Rp мааниси абиотикалык үлгүлөр үчүн 1955 кΩ см2 жана Pseudomonas aeruginosa үлгүлөрү үчүн 1429 кΩ см2 максималдуу мааниге жеткен. 2c-сүрөттө ошондой эле Rp мааниси бир күндөн кийин тез төмөндөп, андан кийин кийинки 13 күн бою салыштырмалуу өзгөрүүсүз калганы көрсөтүлгөн. Pseudomonas aeruginosa үлгүсүнүн Rp мааниси болжол менен 40 кΩ см2 түзөт, бул биологиялык эмес үлгүнүн 450 кΩ см2 маанисинен бир топ төмөн.
icorr мааниси бир калыптагы коррозия ылдамдыгына пропорционалдуу. Анын маанисин төмөнкү Штерн-Гири теңдемесинен эсептөөгө болот,
Зоу жана башкалар 33кө ылайык, бул иште Тафель жантайышынын B типтүү мааниси 26 мВ/дек деп кабыл алынган. 2d-сүрөттө биологиялык эмес 2707 үлгүсүнүн icorr мааниси салыштырмалуу туруктуу бойдон калганы, ал эми P. aeruginosa үлгүсү алгачкы 24 сааттан кийин кескин өзгөрүп турганы көрсөтүлгөн. P. aeruginosa үлгүлөрүнүн icorr маанилери биологиялык эмес контролдук көрсөткүчтөргө караганда бир топ жогору болгон. Бул тенденция поляризацияга туруктуулуктун жыйынтыктарына дал келет.
EIS - коррозияланган интерфейстердеги электрохимиялык реакцияларды мүнөздөө үчүн колдонулган дагы бир бузулбаган ыкма. Абиотикалык чөйрөгө жана Pseudomonas aeruginosa эритмесине дуушар болгон үлгүлөрдүн импеданс спектрлери жана эсептелген сыйымдуулук маанилери, үлгүнүн бетинде пайда болгон пассивдүү пленканын/биопленканын Rb каршылыгы, Rct заряддын өткөрүлүшүнө каршылыгы, Cdl электрдик кош катмар сыйымдуулугу (EDL) жана QCPE туруктуу фаза элементинин (CPE) параметрлери. Бул параметрлер эквиваленттүү схема (EEC) моделин колдонуу менен маалыматтарды тууралоо менен андан ары талданды.
3-сүрөттө ар кандай инкубациялык убакыттар үчүн абиотикалык чөйрөдөгү жана P. aeruginosa сорпосундагы 2707 HDSS үлгүлөрүнүн типтүү Найквист графиктери (а жана b) жана Боде графиктери (а' жана b') көрсөтүлгөн. Найквист шакекчесинин диаметри Pseudomonas aeruginosa катышуусунда азаят. Боде графики (3b'-сүрөт) жалпы импеданстын чоңдугунун жогорулаганын көрсөтөт. Релаксация убактысынын константасы жөнүндө маалыматты фазалык максимумдар менен берүүгө болот. 4-сүрөттө монокатмарлуу (а) жана эки катмарлуу (b) физикалык структуралар жана аларга тиешелүү EECтер көрсөтүлгөн. CPE EEC моделине киргизилген. Анын кирүү жана импедансы төмөнкүдөй туюнтулат:
2707 HDSS үлгүсүнүн импеданс спектрин тууралоо үчүн эки физикалык модель жана тиешелүү эквиваленттүү схемалар:
мында Y0 - CPEнин чоңдугу, j - элестүү сан же (-1)1/2, ω - бурчтук жыштык, ал эми n - бирдиктен кичине CPE кубаттуулук индекси35. Заряддын өтүү каршылыгынын тескери мааниси (б.а. 1/Rct) коррозия ылдамдыгына туура келет. Rctтин кичине болушу коррозия ылдамдыгынын тезирээк болушун билдирет27. 14 күндүк инкубациядан кийин Pseudomonas aeruginosa үлгүлөрүнүн Rctи 32 кΩ см2ге жетти, бул биологиялык эмес үлгүлөрдүн 489 кΩ см2 көрсөткүчүнөн бир топ кичине (4-таблица).
5-сүрөттөгү CLSM жана SEM сүрөттөрү 7 күндөн кийин 2707 HDSS үлгүсүнүн бетиндеги биофильмдин каптамасы тыгыз экенин ачык көрсөтүп турат. Бирок, 14 күндөн кийин биофильмдин каптамасы сейрек болуп, кээ бир өлүк клеткалар пайда болгон. 5-таблицада P. aeruginosa менен 7 жана 14 күн байланышта болгондон кийинки 2707 HDSS үлгүлөрүндөгү биофильмдин калыңдыгы көрсөтүлгөн. Биопленканын максималдуу калыңдыгы 7 күндөн кийин 23,4 мкмден 14 күндөн кийин 18,9 мкмге чейин өзгөргөн. Орточо биофильмдин калыңдыгы да бул тенденцияны тастыктады. Ал 7 күндөн кийин 22,2 ± 0,7 мкмден 14 күндөн кийин 17,8 ± 1,0 мкмге чейин төмөндөгөн.
(a) 7 күндөн кийинки 3D CLSM сүрөтү, (b) 14 күндөн кийинки 3D CLSM сүрөтү, (c) 7 күндөн кийинки SEM сүрөтү жана (d) 14 күндөн кийинки SEM сүрөтү.
EDS 14 күн бою P. aeruginosaга дуушар болгон үлгүлөрдөгү биофильмдерде жана коррозия продуктуларында химиялык элементтерди аныктады. 6-сүрөттө биофильмдердеги жана коррозия продуктуларында C, N, O жана P курамы жылаңач металлдарга караганда алда канча жогору экени көрсөтүлгөн, анткени бул элементтер биофильмдер жана алардын метаболиттери менен байланышкан. Микробдорго хром менен темирдин аз өлчөмдөрү гана керек. Биопленкадагы жана үлгүлөрдүн бетиндеги коррозия продуктуларында Cr жана Feнин жогорку деңгээли металл матрицасында коррозиядан улам элементтер жоголгонун көрсөтүп турат.
14 күндөн кийин, 2216E чөйрөсүндө P. aeruginosa менен жана ансыз чуңкурлардын пайда болушу байкалган. Инкубацияга чейин үлгүнүн бети жылмакай жана кемчиликсиз болгон (7a-сүрөт). Инкубациядан жана биофильмди жана коррозия продуктуларын алып салуудан кийин, үлгүлөрдүн бетиндеги эң терең чуңкурлар 7b жана c сүрөттөрүндө көрсөтүлгөндөй CLSM астында текшерилген. Биологиялык эмес контролдук үлгүлөрдүн бетинде эч кандай айкын чуңкурлар табылган жок (чуңкурдун максималдуу тереңдиги 0,02 мкм). Pseudomonas aeruginosa тарабынан пайда болгон чуңкурдун максималдуу тереңдиги 7 күндөн кийин 0,52 мкм жана 14 күндөн кийин 0,69 мкм болгон, бул 3 үлгүнүн орточо максималдуу чуңкур тереңдигине негизделген (ар бир үлгү үчүн 10 максималдуу чуңкур тереңдигинин мааниси тандалып алынган), тиешелүүлүгүнө жараша 0,42 ± 0,12 мкм жана 0,52 ± 0,15 мкмге жеткен (5-таблица). Бул чуңкур тереңдигинин маанилери кичинекей, бирок маанилүү.
(а) Экспозицияга чейин, (б) абиотикалык чөйрөдө 14 күн жана (в) Pseudomonas aeruginosa сорпосунда 14 күн.
8-сүрөттө ар кандай үлгү беттеринин XPS спектрлери көрсөтүлгөн, ал эми ар бир бет үчүн талданган химиялык курамдар 6-таблицада кыскача берилген. 6-таблицада P. aeruginosa (А жана В үлгүлөрү) катышуусундагы Fe жана Cr атомдук пайыздары биологиялык эмес контролдук үлгүлөрдүкүнө (C жана D үлгүлөрү) караганда бир топ төмөн болгон. P. aeruginosa үлгүсү үчүн Cr 2p өзөк деңгээлиндеги спектрдик ийри сызыгы байланыш энергиясынын (BE) маанилери 574,4, 576,6, 578,3 жана 586,8 эВ болгон төрт чоку компонентине туураланган, аларды тиешелүүлүгүнө жараша Cr, Cr2O3, CrO3 жана Cr(OH)3 менен байланыштырууга болот (9a жана b сүрөттөрү). Биологиялык эмес үлгүлөр үчүн Cr 2p өзөк деңгээлиндеги спектрде 5-сүрөттө Cr (BE үчүн 573,80 эВ) жана Cr2O3 (BE үчүн 575,90 эВ) үчүн эки негизги чоку бар. тиешелүүлүгүнө жараша 9c жана d. Абиотикалык жана P. aeruginosa үлгүлөрүнүн ортосундагы эң таң калыштуу айырмачылык Cr6+ жана биофильмдин астында Cr(OH)3түн жогорку салыштырмалуу үлүшүнүн (BE 586,8 эВ) болушу болгон.
2707 HDSS үлгүсүнүн бетинин эки чөйрөдөгү кең XPS спектрлери тиешелүүлүгүнө жараша 7 күн жана 14 күндү түзөт.
(а) P. aeruginosa менен 7 күн, (б) P. aeruginosa менен 14 күн, (в) абиотикалык чөйрөдө 7 күн жана (г) абиотикалык чөйрөдө 14 күн.
HDSS көпчүлүк чөйрөлөрдө коррозияга туруктуулуктун жогорку деңгээлин көрсөтөт. Ким жана башкалар 2 UNS S32707 HDSS 45тен ашык PRENге ээ болгон жогорку деңгээлде легирленген DSS катары аныкталганын билдиришкен. Бул иштеги 2707 HDSS үлгүсүнүн PREN мааниси 49 болгон. Бул анын хромдун жогорку курамына жана кислоталуу жана хлориддүү чөйрөлөрдө пайдалуу болгон молибден менен Ni деңгээлинин жогору болушуна байланыштуу. Мындан тышкары, жакшы тең салмактуу курам жана кемчиликсиз микроструктура структуралык туруктуулук жана коррозияга туруктуулук үчүн пайдалуу. Бирок, химиялык жактан эң сонун туруктуулугуна карабастан, бул иштеги эксперименталдык маалыматтар 2707 HDSS P. aeruginosa биофильмдеринин MICине толугу менен иммунитетке ээ эмес экенин көрсөтүп турат.
Электрохимиялык жыйынтыктар көрсөткөндөй, P. aeruginosa сорпосундагы 2707 HDSSтин коррозия ылдамдыгы 14 күндөн кийин биологиялык эмес чөйрөгө салыштырмалуу бир топ жогорулаган. 2a-сүрөттө алгачкы 24 сааттын ичинде абиотикалык чөйрөдө да, P. aeruginosa сорпосунда да Eocp азайганы байкалган. Андан кийин биофильм үлгүнүн бетин жаап бүткөн жана Eocp салыштырмалуу туруктуу болуп калат36. Бирок, биологиялык Eocp деңгээли биологиялык эмес Eocp деңгээлине караганда бир топ жогору болгон. Бул айырмачылык P. aeruginosa биофильминин пайда болушуна байланыштуу деп эсептөөгө негиз бар. 2d-сүрөттө P. aeruginosa катышуусунда 2707 HDSSтин icorr мааниси 0,627 мкА см-2ге жеткен, бул абиотикалык контролдук көрсөткүчтөн (0,063 мкА см-2) бир топ жогору болгон, бул EIS менен өлчөнгөн Rct маанисине дал келген. Алгачкы бир нече күндө Pдеги импеданс маанилери. aeruginosa сорпосу P. aeruginosa клеткаларынын жабышуусу жана биофильмдердин пайда болушунан улам көбөйгөн. Бирок, биофильм үлгүнүн бетин толугу менен жапканда, импеданс төмөндөйт. Биопленкалардын жана биофильм метаболиттеринин пайда болушунан улам коргоочу катмар алгач чабуулга алынат. Ошондуктан, коррозияга туруктуулук убакыттын өтүшү менен төмөндөп, P. aeruginosa жабышуусу локалдашкан коррозияга алып келген. Абиотикалык чөйрөдөгү тенденциялар башкача болгон. Биологиялык эмес контролдун коррозияга туруктуулугу P. aeruginosa сорпосуна дуушар болгон үлгүлөрдүн тиешелүү маанисинен бир топ жогору болгон. Андан тышкары, абиотикалык үлгүлөр үчүн 2707 HDSSтин Rct мааниси 14-күнү 489 кΩ см2ге жеткен, бул P. aeruginosa катышуусундагы Rct маанисинен (32 кΩ см2) 15 эсе көп болгон. Ошондуктан, 2707 HDSS стерилдүү чөйрөдө эң сонун коррозияга туруктуулукка ээ, бирок P. aeruginosa биофильмдеринин MIC чабуулуна туруктуу эмес.
Бул жыйынтыктарды 2b-сүрөттөгү поляризация ийри сызыктарынан да байкоого болот. Аноддук бутактануу Pseudomonas aeruginosa биопленкасынын пайда болушуна жана металлдын кычкылдануу реакцияларына байланыштуу болгон. Ошол эле учурда катоддук реакция кычкылтектин калыбына келиши болуп саналат. P. aeruginosaнын болушу коррозия тогунун тыгыздыгын бир топ жогорулатты, бул абиотикалык көзөмөлгө караганда болжол менен бир топ жогору. Бул P. aeruginosa биопленкасы 2707 HDSSтин локалдашкан коррозиясын күчөтөрүн көрсөтүп турат. Юань жана башкалар29 70/30 Cu-Ni эритмесинин коррозия тогунун тыгыздыгы P. aeruginosa биопленкасынын таасиринен жогорулаганын аныкташкан. Бул Pseudomonas aeruginosa биопленкалары тарабынан кычкылтектин калыбына келиши биокатализине байланыштуу болушу мүмкүн. Бул байкоо бул иштеги 2707 HDSSтин MICин да түшүндүрүшү мүмкүн. Аэробдук биопленкалардын астында кычкылтек азыраак болушу мүмкүн. Ошондуктан, металл бетин кычкылтек менен кайра пассивдештирүүнүн ишке ашпай калышы бул иштеги MICке салым кошуучу фактор болушу мүмкүн.
Дикинсон жана башкалар 38 химиялык жана электрохимиялык реакциялардын ылдамдыгына үлгүнүн бетиндеги отурукташкан бактериялардын зат алмашуу активдүүлүгү жана коррозия продуктуларынын мүнөзү түздөн-түз таасир этиши мүмкүн деп божомолдошкон. 5-сүрөттө жана 5-таблицада көрсөтүлгөндөй, 14 күндөн кийин клеткалардын саны да, биофильмдин калыңдыгы да азайган. Муну 14 күндөн кийин 2707 HDSS бетиндеги отурукташкан клеткалардын көпчүлүгү 2216E чөйрөсүндөгү азык заттардын азайышынан же 2707 HDSS матрицасынан уулуу металл иондорунун бөлүнүп чыгышынан улам өлгөн деп түшүндүрсө болот. Бул партиялык эксперименттердин чеги.
Бул иште P. aeruginosa биофильми 2707 HDSS бетиндеги биофильмдин астындагы Cr жана Fe иондорунун жергиликтүү азайышына өбөлгө түзгөн (6-сүрөт). 6-таблицада D үлгүсүндөгү Fe жана Cr иондорунун С үлгүсүнө салыштырмалуу азайышы көрсөтүлгөн, бул P. aeruginosa биофильминен улам эриген Fe жана Cr алгачкы 7 күндөн ашык сакталып калганын көрсөтүп турат. 2216E чөйрөсү деңиз чөйрөсүн симуляциялоо үчүн колдонулат. Анын курамында 17700 ppm Cl- бар, бул табигый деңиз суусундагыга салыштырмалуу. XPS менен талданган 7 жана 14 күндүк абиотикалык үлгүлөрдө Cr иондорунун азайышынын негизги себеби 17700 ppm Cl- иондорунун болушу болгон. P. aeruginosa үлгүлөрүнө салыштырмалуу, абиотикалык үлгүлөрдө Cr иондорунун эриши 2707 HDSS иондорунун абиотикалык чөйрөдөгү күчтүү Cl− каршылыгынан улам бир топ аз болгон. 9-сүрөттө пассивдештирүүчү пленкада Cr6+ иондорунун болушу көрсөтүлгөн. Ал ... ны алып салууга катышышы мүмкүн. Чен жана Клейтон тарабынан сунушталгандай, P. aeruginosa биофильмдери аркылуу болот беттеринен Cr.
Бактериялардын өсүшүнө байланыштуу, өстүрүүгө чейинки жана андан кийинки чөйрөнүн рН маанилери тиешелүүлүгүнө жараша 7,4 жана 8,2 түзгөн. Ошондуктан, P. aeruginosa биофильминин астында, органикалык кислотанын коррозиясы бул ишке салым кошуучу фактор болушу күмөн, анткени көлөмдүү чөйрөдөгү рН салыштырмалуу жогору. Биологиялык эмес контролдук чөйрөнүн рН мааниси 14 күндүк сыноо мезгилинде олуттуу өзгөргөн жок (баштапкы 7,4төн акыркы 7,5ке чейин). Инкубациядан кийин эмдөө чөйрөсүндөгү рНнын жогорулашы P. aeruginosa зат алмашуу активдүүлүгүнө байланыштуу болгон жана тест тилкелери жок учурда рНга ушундай эле таасир эткени аныкталган.
7-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, P. aeruginosa биофильминен улам пайда болгон максималдуу чуңкур тереңдиги 0,69 мкм болгон, бул абиотикалык чөйрөнүн тереңдигинен (0,02 мкм) алда канча чоң. Бул жогоруда сүрөттөлгөн электрохимиялык маалыматтарга дал келет. 0,69 мкм чуңкур тереңдиги ошол эле шарттарда 2205 DSS үчүн билдирилген 9,5 мкм мааниден он эседен ашык кичине. Бул маалыматтар 2707 HDSS 2205 DSSке салыштырмалуу жакшыраак MIC туруктуулугун көрсөтөрүн көрсөтүп турат. Бул таң калыштуу эмес, анткени 2707 HDSS хромдун курамы жогору, ал зыяндуу экинчилик чөкмөлөрсүз тең салмактуу фазалык түзүлүштөн улам узакка созулган пассивдүүлүктү камсыз кылат, бул P. aeruginosa үчүн пассивдүүлүктүн төмөндөшүн жана тутулуунун башталышын кыйындатат.
Жыйынтыктап айтканда, абиотикалык чөйрөдөгү анча чоң эмес чуңкурларга салыштырмалуу, P. aeruginosa сорпосундагы 2707 HDSS бетинде MIC чуңкурчалары табылган. Бул иш 2707 HDSS 2205 DSSке караганда MICке жакшыраак туруктуулукка ээ экенин, бирок P. aeruginosa биофильминен улам MICке толук иммунитетке ээ эмес экенин көрсөтүп турат. Бул ачылыштар деңиз чөйрөсү үчүн ылайыктуу дат баспас болотторду тандоого жана кызмат мөөнөтүн болжолдоого жардам берет.
2707 HDSS үчүн купон Кытайдын Шэньян шаарындагы Түндүк-Чыгыш Университетинин (ТЭУ) Металлургия мектеби тарабынан берилген. 2707 HDSSтин элементтик курамы 1-таблицада көрсөтүлгөн, ал ТЭУнун Материалдарды талдоо жана сыноо бөлүмү тарабынан талданган. Бардык үлгүлөр 1180 °C температурада 1 саат бою эритме менен иштетилген. Дат басууга сыноодон мурун, үстүнкү бети 1 см2 болгон тыйын формасындагы 2707 HDSS кремний карбид кагазы менен 2000 кумга чейин жылмаланган жана андан ары 0,05 мкм Al2O3 порошок суспензиясы менен жылмаланган. Капталдары жана түбү инерттүү боёк менен корголгон. Кургатылгандан кийин, үлгүлөр стерилдүү деиондоштурулган суу менен чайкалып, 75% (к/к) этанол менен 0,5 саат бою стерилденген. Андан кийин алар колдонуудан мурун ультрафиолет (УК) нурунун астында 0,5 саат бою абада кургатылган.
Marine Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 штаммы Кытайдын Сямынь деңиз маданиятын чогултуу борборунан (MCCC) сатылып алынган. Pseudomonas aeruginosa Marine 2216E суюк чөйрөсүн (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Циндао, Кытай) колдонуу менен 37°C температурада 250 мл колбаларда жана 500 мл электрохимиялык айнек клеткаларда аэробдук жол менен өстүрүлгөн. Орточо (г/л): 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 пептон, 1,0 ачыткы экстракты жана 0,1 темир цитраты. Эмдөөдөн мурун 121°C температурада 20 мүнөт автоклавда кармаңыз. Гемоцитометрди колдонуп, жарык микроскобу астында 400 эсе чоңойтуу менен отурган жана планктондук клеткаларды санаңыз. Эмдөөдөн кийин дароо планктондук Pseudomonas aeruginosa клеткасынын баштапкы концентрациясы болжол менен 106 клетка/мл болгон.
Электрохимиялык сыноолор орточо көлөмү 500 мл болгон классикалык үч электроддуу айнек клеткада жүргүзүлдү. Платина барак жана каныккан каломель электроду (SCE) реакторго туз көпүрөлөрү менен толтурулган Луггин капиллярлары аркылуу туташтырылган, алар тиешелүүлүгүнө жараша каршы жана эталондук электроддор катары кызмат кылган. Жумушчу электроддорду жасоо үчүн ар бир үлгүгө резина менен капталган жез зым бекитилип, эпоксид менен капталган, жумушчу электрод үчүн болжол менен 1 см2 ачык бир тараптуу беттик аянт калган. Электрохимиялык өлчөөлөр учурунда үлгүлөр 2216E чөйрөсүнө жайгаштырылып, суу мончосунда туруктуу инкубация температурасында (37 °C) кармалган. OCP, LPR, EIS жана потенциалдуу динамикалык поляризация маалыматтары Autolab потенциостатын (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., USA) колдонуу менен өлчөнгөн. LPR сыноолору -5 жана 5 мВ диапазонунда Eocp менен 0,125 мВ s-1 сканерлөө ылдамдыгында жана 1 Гц үлгү алуу жыштыгында жазылган. EIS жыштык диапазонунда синус толкуну менен жүргүзүлдү. 0,01ден 10 000 Гцке чейин туруктуу абалдагы Eocpде 5 мВ берилген чыңалууну колдонуу менен. Потенциалды тазалоодон мурун, электроддор туруктуу эркин коррозия потенциалынын маанисине жеткенге чейин ачык чынжыр режиминде болушкан. Андан кийин поляризация ийри сызыктары Eocpге салыштырмалуу -0,2ден 1,5 Вга чейин 0,166 мВ/с сканерлөө ылдамдыгында жүргүзүлгөн. Ар бир сыноо P. aeruginosa менен жана ансыз 3 жолу кайталанган.
Металлографиялык анализ үчүн үлгүлөр 2000 дандуу нымдуу SiC кагазы менен механикалык түрдө жылмаланган, андан кийин оптикалык байкоо жүргүзүү үчүн 0,05 мкм Al2O3 порошок суспензиясы менен андан ары жылмаланган. Металлографиялык анализ оптикалык микроскоптун жардамы менен жүргүзүлдү. Үлгүлөр 10 салмактык% калий гидроксидинин эритмеси менен оюлган 43.
Инкубациядан кийин үлгүлөр фосфат-буфердик туздуу (PBS) эритмеси (рН 7,4 ± 0,2) менен 3 жолу жуулуп, андан кийин биофильмдерди бекитүү үчүн 2,5% (к/к) глутаральдегид менен 10 саат бою фиксацияланган. Андан кийин абада кургатуудан мурун этанолдун градацияланган сериясы (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% жана 100% к/к) менен кургатылган. Акырында, үлгүнүн бети SEM байкоосу үчүн өткөргүчтүктү камсыз кылуу үчүн алтын пленка менен чачыратылган. SEM сүрөттөрү ар бир үлгүнүн бетинде эң отурукташкан P. aeruginosa клеткалары бар жерлерге багытталган. Химиялык элементтерди табуу үчүн EDS анализин жүргүзүңүз. Чуңкурдун тереңдигин өлчөө үчүн Zeiss конфокалдык лазердик сканерлөөчү микроскобу (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Германия) колдонулган. Биопленканын астындагы коррозия чуңкурларын байкоо үчүн, сыноо бөлүгү алгач Кытайдын Улуттук стандартына ылайык тазаланган. Сыноо бөлүгүнүн бетиндеги коррозия продуктуларын жана биофильмди алып салуу үчүн стандарт (CNS) GB/T4334.4-2000.
Рентген фотоэлектрондук спектроскопиясынын (XPS, ESCALAB250 беттик анализ системасы, Thermo VG, АКШ) анализи монохроматтык рентген булагын (1500 эВ энергиядагы жана 150 Вт кубаттуулуктагы алюминий Kα линиясы) колдонуу менен стандарттык шарттарда –1350 эВ кең байланыш энергиясынын диапазонунда жүргүзүлдү. Жогорку чечилиштеги спектрлер 50 эВ өткөрүү энергиясын жана 0,2 эВ кадам өлчөмүн колдонуу менен жазылды.
Инкубацияланган үлгүлөр алынып салынып, 15 с45 бою PBS (рН 7.4 ± 0.2) менен акырын чайкалган. Үлгүлөрдөгү биофильмдердин бактериялык жашоого жөндөмдүүлүгүн байкоо үчүн, биофильмдер LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Юджин, Орегон, АКШ) менен боёлгон. Комплектте эки флуоресценттик боёк бар: жашыл флуоресценттик SYTO-9 боёгу жана кызыл флуоресценттик пропидий йодид (PI) боёгу. CLSM астында флуоресценттик жашыл жана кызыл түстөгү чекиттер тиешелүү түрдө тирүү жана өлүк клеткаларды билдирет. Боёо үчүн 3 мкл SYTO-9 жана 3 мкл PI эритмесин камтыган 1 мл аралашма бөлмө температурасында (23 oC) караңгыда 20 мүнөт инкубацияланган. Андан кийин боёлгон үлгүлөр Nikon CLSM машинасын (C2 Plus, Nikon, Япония) колдонуп, эки толкун узундугунда (тирүү клеткалар үчүн 488 нм жана өлүк клеткалар үчүн 559 нм) байкалган. Биопленканын калыңдыгы 3D сканерлөө режиминде өлчөнгөн.
Бул макаланы кантип шилтемелөө керек: Ли, Х. жана башкалар. Marine Pseudomonas aeruginosa тарабынан жасалган 2707 супер дуплекстүү дат баспас болоттун микробдук коррозиясы. biofilm.science.Rep. 6, 20190; doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 дуплекстүү дат баспас болоттун хлорид эритмесинде тиосульфаттын катышуусунда стресстик коррозияга каршы крекинг.coros.science.80, 205–212 (2014).
Ким, СТ, Джанг, Ш.Х., Ли, И.С. жана Парк, Ю.С. Супер дуплекстүү дат баспас болоттон жасалган ширетүүчү материалдардын коррозияга туруктуулугуна эритмени жылуулук менен иштетүүнүн жана коргоочу газдагы азоттун таасири. coros.science.53, 1939–1947 (2011).
Ши, Х., Авчи, Р., Гейзер, М. жана Левандовски, З. 316L дат баспас болоттогу микробдук жана электрохимиялык жол менен пайда болгон чуңкур коррозиясын салыштырмалуу химиялык изилдөө. coros.science.45, 2577–2595 (2003).
Луо, Х., Донг, КФ, Ли, XG жана Сяо, К. Хлориддин катышуусунда ар кандай рН щелочтуу эритмелердеги 2205 дуплекстүү дат баспас болоттун электрохимиялык жүрүм-туруму. Electrochim.Journal.64, 211–220 (2012).
Литтл, Б.Ж., Ли, Ж.С. жана Рэй, РИ. Деңиз биофильмдеринин коррозияга тийгизген таасири: кыскача сереп. Electrochim.Journal.54, 2-7 (2008).