ຂອບໃຈທີ່ທ່ານເຂົ້າມາຢ້ຽມຊົມ Nature.com. ໂປຣແກຣມທ່ອງເວັບລຸ້ນທີ່ທ່ານກຳລັງໃຊ້ຢູ່ມີການຮອງຮັບ CSS ທີ່ຈຳກັດ. ເພື່ອປະສົບການທີ່ດີທີ່ສຸດ, ພວກເຮົາແນະນຳໃຫ້ທ່ານໃຊ້ໂປຣແກຣມທ່ອງເວັບທີ່ອັບເດດແລ້ວ (ຫຼືປິດໂໝດຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ໃນ Internet Explorer). ໃນລະຫວ່າງນີ້, ເພື່ອຮັບປະກັນການສະໜັບສະໜູນຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ, ພວກເຮົາຈະສະແດງເວັບໄຊໂດຍບໍ່ມີຮູບແບບ ແລະ JavaScript.
ການກັດກ່ອນຂອງຈຸລິນຊີ (MIC) ເປັນບັນຫາຮ້າຍແຮງໃນຫຼາຍອຸດສາຫະກຳ ເພາະມັນສາມາດເຮັດໃຫ້ເກີດການສູນເສຍທາງເສດຖະກິດອັນໃຫຍ່ຫຼວງ. ເຫຼັກສະແຕນເລດ super duplex 2707 (2707 HDSS) ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ໃນສະພາບແວດລ້ອມທາງທະເລຍ້ອນຄວາມຕ້ານທານທາງເຄມີທີ່ດີເລີດ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຄວາມຕ້ານທານຂອງມັນຕໍ່ກັບ MIC ຍັງບໍ່ທັນໄດ້ຖືກສະແດງໃຫ້ເຫັນໂດຍການທົດລອງ. ໃນການສຶກສານີ້, ພຶດຕິກໍາ MIC ຂອງ 2707 HDSS ທີ່ເກີດຈາກເຊື້ອແບັກທີເຣັຍທາງທະເລ Pseudomonas aeruginosa ໄດ້ຖືກສືບສວນ. ການວິເຄາະທາງໄຟຟ້າເຄມີສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າໃນເວລາທີ່ມີຟິມຊີວະພາບ Pseudomonas aeruginosa ໃນສື່ກາງ 2216E, ມີການປ່ຽນແປງໃນທາງບວກໃນທ່າແຮງການກັດກ່ອນ ແລະ ການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງຄວາມໜາແໜ້ນຂອງກະແສການກັດກ່ອນ. ການວິເຄາະ X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) ສະແດງໃຫ້ເຫັນການຫຼຸດລົງຂອງປະລິມານ Cr ເທິງໜ້າດິນຂອງຕົວຢ່າງທີ່ຢູ່ໃຕ້ຟິມຊີວະພາບ. ການວິເຄາະຮູບພາບຂອງຂຸມສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຟິມຊີວະພາບ P. aeruginosa ຜະລິດຄວາມເລິກຂຸມສູງສຸດ 0.69 μm ໃນລະຫວ່າງການຟັກຕົວ 14 ມື້. ເຖິງແມ່ນວ່ານີ້ຈະມີຂະໜາດນ້ອຍ, ມັນຊີ້ບອກວ່າ 2707 HDSS ບໍ່ມີພູມຕ້ານທານຢ່າງເຕັມທີ່. ຕໍ່ກັບ MIC ຂອງຟິມຊີວະພາບ P. aeruginosa.
ເຫຼັກສະແຕນເລດ Duplex (DSS) ຖືກນຳໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນອຸດສາຫະກຳຕ່າງໆ ສຳລັບການປະສົມປະສານທີ່ເໝາະສົມຂອງຄຸນສົມບັດກົນຈັກທີ່ດີເລີດ ແລະ ຄວາມຕ້ານທານການກັດກ່ອນ1,2. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຍັງມີການເກີດຈຸດດ່າງດຳຢູ່ບໍລິເວນໃດໜຶ່ງ ແລະ ມັນສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມສົມບູນຂອງເຫຼັກນີ້3,4.DSS ບໍ່ທົນທານຕໍ່ການກັດກ່ອນຂອງຈຸລິນຊີ (MIC)5,6. ເຖິງວ່າຈະມີການນຳໃຊ້ DSS ຢ່າງກວ້າງຂວາງ, ແຕ່ຍັງມີສະພາບແວດລ້ອມທີ່ຄວາມຕ້ານທານການກັດກ່ອນຂອງ DSS ບໍ່ພຽງພໍສຳລັບການນຳໃຊ້ໃນໄລຍະຍາວ. ນີ້ໝາຍຄວາມວ່າຕ້ອງການວັດສະດຸທີ່ມີລາຄາແພງກວ່າທີ່ມີຄວາມຕ້ານທານການກັດກ່ອນສູງກວ່າ.Jeon ແລະ ເພື່ອນຮ່ວມງານ7 ພົບວ່າ ແມ່ນແຕ່ເຫຼັກສະແຕນເລດ Super Duplex (SDSS) ຍັງມີຂໍ້ຈຳກັດບາງຢ່າງໃນແງ່ຂອງຄວາມຕ້ານທານການກັດກ່ອນ. ດັ່ງນັ້ນ, ເຫຼັກສະແຕນເລດ Super Duplex (HDSS) ທີ່ມີຄວາມຕ້ານທານການກັດກ່ອນສູງກວ່າແມ່ນຕ້ອງການໃນບາງການນຳໃຊ້. ສິ່ງນີ້ນຳໄປສູ່ການພັດທະນາ HDSS ທີ່ມີໂລຫະປະສົມສູງ.
ຄວາມຕ້ານທານການກັດກ່ອນຂອງ DSS ແມ່ນຂຶ້ນກັບອັດຕາສ່ວນຂອງໄລຍະອັລຟາ ແລະ ແກມມາ ແລະ ພາກພື້ນທີ່ຫຼຸດລົງຂອງ Cr, Mo ແລະ W 8, 9, 10 ທີ່ຢູ່ຕິດກັບໄລຍະທີສອງ. HDSS ປະກອບດ້ວຍ Cr, Mo ແລະ N11 ສູງ, ສະນັ້ນມັນຈຶ່ງມີຄວາມຕ້ານທານການກັດກ່ອນທີ່ດີເລີດ ແລະ ມີຄ່າສູງ (45-50) ຈຳນວນທຽບເທົ່າຄວາມຕ້ານທານ Pitting (PREN), ກຳນົດໂດຍ wt.% Cr + 3.3 (wt.% Mo + 0.5 wt% W) + 16 wt% N12. ຄວາມຕ້ານທານການກັດກ່ອນທີ່ດີເລີດຂອງມັນແມ່ນຂຶ້ນກັບສ່ວນປະກອບທີ່ສົມດຸນທີ່ປະກອບດ້ວຍໄລຍະ ferrite (α) ປະມານ 50% ແລະ austenite (γ) 50%, HDSS ມີຄຸນສົມບັດທາງກົນຈັກທີ່ດີກວ່າ ແລະ ມີຄວາມຕ້ານທານສູງກວ່າ DSS13 ແບບດັ້ງເດີມ. ຄຸນສົມບັດການກັດກ່ອນຂອງ chloride. ຄວາມຕ້ານທານການກັດກ່ອນທີ່ດີຂຶ້ນໄດ້ຂະຫຍາຍການນຳໃຊ້ HDSS ໃນສະພາບແວດລ້ອມ chloride ທີ່ມີການກັດກ່ອນຫຼາຍຂຶ້ນ, ເຊັ່ນ: ສະພາບແວດລ້ອມທາງທະເລ.
MICs ເປັນບັນຫາໃຫຍ່ໃນຫຼາຍອຸດສາຫະກຳເຊັ່ນ: ນ້ຳມັນ ແລະ ອາຍແກັສ ແລະ ສາທາລະນູປະໂພກນ້ຳ14.MIC ກວມເອົາ 20% ຂອງຄວາມເສຍຫາຍຈາກການກັດກ່ອນທັງໝົດ15.MIC ແມ່ນການກັດກ່ອນທາງຊີວະເຄມີທີ່ສາມາດສັງເກດເຫັນໄດ້ໃນຫຼາຍສະພາບແວດລ້ອມ. ຟິມຊີວະເຄມີທີ່ເກີດຂຶ້ນເທິງໜ້າດິນໂລຫະປ່ຽນແປງສະພາບທາງໄຟຟ້າເຄມີ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ຂະບວນການກັດກ່ອນ. ເຊື່ອກັນຢ່າງກວ້າງຂວາງວ່າການກັດກ່ອນ MIC ແມ່ນເກີດຈາກຟິມຊີວະເຄມີ. ຈຸລິນຊີໄຟຟ້າກັດກ່ອນໂລຫະເພື່ອໃຫ້ໄດ້ພະລັງງານທີ່ຍືນຍົງເພື່ອຄວາມຢູ່ລອດ17. ການສຶກສາ MIC ທີ່ຜ່ານມາໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ EET (ການໂອນເອເລັກຕຣອນນອກຈຸລັງ) ແມ່ນປັດໄຈຈຳກັດອັດຕາໃນ MIC ທີ່ເກີດຈາກຈຸລິນຊີໄຟຟ້າ. Zhang et al. 18 ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຕົວກາງເອເລັກຕຣອນເລັ່ງການໂອນເອເລັກຕຣອນລະຫວ່າງຈຸລັງ Desulfovibrio sessificans ແລະເຫຼັກສະແຕນເລດ 304, ເຊິ່ງນຳໄປສູ່ການໂຈມຕີ MIC ທີ່ຮ້າຍແຮງກວ່າເກົ່າ. Enning et al. 19 ແລະ Venzlaff et al. 20 ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຟິມຊີວະເຄມີທີ່ຫຼຸດຜ່ອນຊູນເຟດ (SRB) ທີ່ກັດກ່ອນສາມາດດູດຊຶມເອເລັກຕຣອນໂດຍກົງຈາກຊັ້ນໂລຫະ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ເກີດການກັດກ່ອນແບບ pitting ຢ່າງຮຸນແຮງ.
DSS ເປັນທີ່ຮູ້ຈັກວ່າມີຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່ MIC ໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ມີ SRB, ເຊື້ອແບັກທີເຣັຍຫຼຸດຜ່ອນທາດເຫຼັກ (IRB), ແລະອື່ນໆ. 21. ເຊື້ອແບັກທີເຣັຍເຫຼົ່ານີ້ເຮັດໃຫ້ເກີດການເກີດເປັນຈຸດໆຢູ່ເທິງໜ້າດິນ DSS ພາຍໃຕ້ຟິມຊີວະພາບ 22,23. ບໍ່ເຫມືອນກັບ DSS, MIC ຂອງ HDSS24 ແມ່ນເປັນທີ່ຮູ້ຈັກກັນດີ.
Pseudomonas aeruginosa ເປັນເຊື້ອແບັກທີເຣັຍຮູບຊົງກ້ານທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວແບບແກມລົບ ເຊິ່ງແຜ່ກະຈາຍຢູ່ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນທຳມະຊາດ25. Pseudomonas aeruginosa ຍັງເປັນກຸ່ມຈຸລິນຊີທີ່ສຳຄັນໃນສະພາບແວດລ້ອມທາງທະເລ ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ MIC ກາຍເປັນເຫຼັກກ້າ. Pseudomonas ມີສ່ວນກ່ຽວຂ້ອງຢ່າງໃກ້ຊິດໃນຂະບວນການກັດກ່ອນ ແລະ ໄດ້ຮັບການຍອມຮັບວ່າເປັນຕົວບຸກເບີກອານານິຄົມໃນລະຫວ່າງການສ້າງຟິມຊີວະພາບ. Mahat et al.28 ແລະ Yuan et al.29 ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ Pseudomonas aeruginosa ມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະເພີ່ມອັດຕາການກັດກ່ອນຂອງເຫຼັກອ່ອນ ແລະ ໂລຫະປະສົມໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ເປັນນ້ຳ.
ຈຸດປະສົງຫຼັກຂອງວຽກງານນີ້ແມ່ນເພື່ອສືບສວນຄຸນສົມບັດ MIC ຂອງ 2707 HDSS ທີ່ເກີດຈາກເຊື້ອແບັກທີເຣັຍແອໂຣບິກທາງທະເລ Pseudomonas aeruginosa ໂດຍໃຊ້ວິທີການທາງເອເລັກໂຕຣເຄມີ, ເຕັກນິກການວິເຄາະພື້ນຜິວ ແລະ ການວິເຄາະຜະລິດຕະພັນການກັດກ່ອນ. ການສຶກສາທາງເອເລັກໂຕຣເຄມີລວມທັງທ່າແຮງວົງຈອນເປີດ (OCP), ຄວາມຕ້ານທານໂພລາໄລເຊຊັນເສັ້ນຊື່ (LPR), ການວິເຄາະຄວາມຕ້ານທານໄຟຟ້າເຄມີ (EIS), ແລະ ໂພລາໄລເຊຊັນໄດນາມິກທີ່ມີທ່າແຮງໄດ້ຖືກປະຕິບັດເພື່ອສຶກສາພຶດຕິກຳ MIC ຂອງ 2707 HDSS. ການວິເຄາະເຄື່ອງວັດແທກການກະຈາຍພະລັງງານ (EDS) ໄດ້ຖືກປະຕິບັດເພື່ອຊອກຫາອົງປະກອບທາງເຄມີຢູ່ເທິງພື້ນຜິວທີ່ກັດກ່ອນ. ນອກຈາກນັ້ນ, ການວິເຄາະແສງເອັກສ໌ເລໂອເລັກຕຣອນໂຟໂຕເອເລັກຕຣອນ (XPS) ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອກໍານົດຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງການປົກປິດຟິມອົກໄຊເວຊັນພາຍໃຕ້ອິດທິພົນຂອງສະພາບແວດລ້ອມທາງທະເລທີ່ມີ Pseudomonas aeruginosa. ຄວາມເລິກຂອງຂຸມໄດ້ຖືກວັດແທກພາຍໃຕ້ກ້ອງຈຸລະທັດສະແກນເລເຊີຄອນໂຟກັສ (CLSM).
ຕາຕະລາງທີ 1 ລະບຸສ່ວນປະກອບທາງເຄມີຂອງ 2707 HDSS. ຕາຕະລາງທີ 2 ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ 2707 HDSS ມີຄຸນສົມບັດທາງກົນຈັກທີ່ດີເລີດດ້ວຍຄວາມແຂງແຮງຂອງຜົນຜະລິດ 650 MPa. ຮູບທີ 1 ສະແດງໃຫ້ເຫັນໂຄງສ້າງຈຸນລະພາກທາງແສງຂອງສານລະລາຍທີ່ໄດ້ຮັບຄວາມຮ້ອນ 2707 HDSS. ແຖບຍາວຂອງເຟດ austenite ແລະ ferrite ໂດຍບໍ່ມີເຟດທີສອງສາມາດເຫັນໄດ້ໃນໂຄງສ້າງຈຸນລະພາກທີ່ມີປະມານ 50% austenite ແລະ ເຟດ ferrite 50%.
ຮູບທີ 2a ສະແດງໃຫ້ເຫັນຂໍ້ມູນຄວາມສາມາດໃນການເປີດວົງຈອນ (Eocp) ທຽບກັບຂໍ້ມູນເວລາການສຳຜັດສຳລັບ 2707 HDSS ໃນສື່ກາງທີ່ບໍ່ມີຊີວິດ 2216E ແລະນ້ຳຊຸບ P. aeruginosa ເປັນເວລາ 14 ມື້ທີ່ 37 °C. ມັນສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການປ່ຽນແປງທີ່ໃຫຍ່ທີ່ສຸດ ແລະ ສຳຄັນໃນ Eocp ເກີດຂຶ້ນພາຍໃນ 24 ຊົ່ວໂມງທຳອິດ. ຄ່າ Eocp ໃນທັງສອງກໍລະນີສູງສຸດທີ່ -145 mV (ທຽບກັບ SCE) ປະມານ 16 ຊົ່ວໂມງ ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນຫຼຸດລົງຢ່າງໄວວາ, ບັນລຸ -477 mV (ທຽບກັບ SCE) ແລະ -236 mV (ທຽບກັບ SCE) ສຳລັບຕົວຢ່າງທີ່ບໍ່ມີຊີວິດ ແລະ P, ຕາມລຳດັບ). ຄູປອງ Pseudomonas aeruginosa ຕາມລຳດັບ. ຫຼັງຈາກ 24 ຊົ່ວໂມງ, ຄ່າ Eocp ຂອງ 2707 HDSS ສຳລັບ P. aeruginosa ແມ່ນຂ້ອນຂ້າງຄົງທີ່ຢູ່ທີ່ -228 mV (ທຽບກັບ SCE), ໃນຂະນະທີ່ຄ່າທີ່ສອດຄ້ອງກັນສຳລັບຕົວຢ່າງທີ່ບໍ່ແມ່ນຊີວະພາບແມ່ນປະມານ -442 mV (ທຽບກັບ SCE). Eocp ໃນເວລາທີ່ມີ P. aeruginosa ແມ່ນຂ້ອນຂ້າງຕໍ່າ.
ການທົດສອບທາງໄຟຟ້າເຄມີຂອງຕົວຢ່າງ HDSS 2707 ຕົວຢ່າງໃນສື່ກາງທີ່ບໍ່ມີຊີວິດ ແລະ ນ້ຳຊຸບ Pseudomonas aeruginosa ທີ່ອຸນຫະພູມ 37°C:
(ກ) Eocp ເປັນຟັງຊັນຂອງເວລາການສຳຜັດ, (ຂ) ເສັ້ນໂຄ້ງໂພລາໄລເຊຊັນໃນມື້ທີ 14, (ຄ) Rp ເປັນຟັງຊັນຂອງເວລາການສຳຜັດ ແລະ (ງ) icorr ເປັນຟັງຊັນຂອງເວລາການສຳຜັດ.
ຕາຕະລາງທີ 3 ລະບຸຄ່າພາລາມິເຕີການກັດກ່ອນທາງໄຟຟ້າເຄມີຂອງຕົວຢ່າງ HDSS 2707 ຕົວຢ່າງທີ່ສຳຜັດກັບສານອາຫານທີ່ບໍ່ມີຊີວິດຊີວາ ແລະ ສານອາຫານທີ່ຕິດເຊື້ອ Pseudomonas aeruginosa ເປັນເວລາ 14 ມື້. ເສັ້ນໂຄ້ງອາໂນດ ແລະ ແຄໂທດໄດ້ຖືກຄາດຄະເນເພື່ອມາຮອດຈຸດຕັດກັນທີ່ເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມໜາແໜ້ນຂອງກະແສການກັດກ່ອນ (icorr), ທ່າແຮງການກັດກ່ອນ (Ecorr) ແລະ ຄວາມຊັນຂອງ Tafel (βα ແລະ βc) ຕາມວິທີການມາດຕະຖານ 30,31.
ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 2b, ການປ່ຽນແປງຂຶ້ນຂອງເສັ້ນໂຄ້ງ P. aeruginosa ເຮັດໃຫ້ Ecorr ເພີ່ມຂຶ້ນເມື່ອທຽບກັບເສັ້ນໂຄ້ງ abiotic. ຄ່າ icorr, ເຊິ່ງເປັນສັດສ່ວນກັບອັດຕາການກັດກ່ອນ, ເພີ່ມຂຶ້ນເປັນ 0.328 μA cm-2 ໃນຕົວຢ່າງ Pseudomonas aeruginosa, ສີ່ເທົ່າຂອງຕົວຢ່າງທີ່ບໍ່ແມ່ນຊີວະພາບ (0.087 μA cm-2).
LPR ເປັນວິທີການທາງເອເລັກໂຕຣເຄມີທີ່ບໍ່ທຳລາຍແບບຄລາສສິກສຳລັບການວິເຄາະການກັດກ່ອນຢ່າງໄວວາ. ມັນຍັງຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອສຶກສາ MIC32. ຮູບທີ 2c ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມຕ້ານທານຂອງໂພລາໄລເຊຊັນ (Rp) ເປັນໜ້າທີ່ຂອງເວລາການສຳຜັດ. ຄ່າ Rp ທີ່ສູງຂຶ້ນໝາຍເຖິງການກັດກ່ອນໜ້ອຍລົງ. ພາຍໃນ 24 ຊົ່ວໂມງທຳອິດ, Rp ຂອງ 2707 HDSS ໄດ້ບັນລຸຄ່າສູງສຸດ 1955 kΩ cm2 ສຳລັບຕົວຢ່າງທີ່ບໍ່ມີຊີວິດຊີວາ ແລະ 1429 kΩ cm2 ສຳລັບຕົວຢ່າງ Pseudomonas aeruginosa. ຮູບທີ 2c ຍັງສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຄ່າ Rp ຫຼຸດລົງຢ່າງໄວວາຫຼັງຈາກມື້ໜຶ່ງ ແລະ ຫຼັງຈາກນັ້ນຍັງຄົງບໍ່ປ່ຽນແປງເປັນເວລາ 13 ມື້ຕໍ່ໄປ. ຄ່າ Rp ຂອງຕົວຢ່າງ Pseudomonas aeruginosa ແມ່ນປະມານ 40 kΩ cm2, ເຊິ່ງຕໍ່າກວ່າຄ່າ 450 kΩ cm2 ຂອງຕົວຢ່າງທີ່ບໍ່ແມ່ນຊີວະພາບຫຼາຍ.
ຄ່າ icorr ແມ່ນສັດສ່ວນກັບອັດຕາການກັດກ່ອນທີ່ເປັນເອກະພາບ. ຄ່າຂອງມັນສາມາດຄິດໄລ່ໄດ້ຈາກສົມຜົນ Stern-Geary ຕໍ່ໄປນີ້,
ຕາມ Zou et al. 33, ຄ່າປົກກະຕິຂອງຄວາມຊັນ Tafel B ໃນວຽກງານນີ້ຖືກສົມມຸດວ່າຢູ່ທີ່ 26 mV/dec. ຮູບທີ 2d ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ icorr ຂອງຕົວຢ່າງທີ່ບໍ່ແມ່ນຊີວະພາບ 2707 ຍັງຄົງຄົງທີ່, ໃນຂະນະທີ່ຕົວຢ່າງ P. aeruginosa ມີການປ່ຽນແປງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຫຼັງຈາກ 24 ຊົ່ວໂມງທຳອິດ. ຄ່າ icorr ຂອງຕົວຢ່າງ P. aeruginosa ແມ່ນສູງກວ່າກຸ່ມຄວບຄຸມທີ່ບໍ່ແມ່ນຊີວະພາບ. ແນວໂນ້ມນີ້ສອດຄ່ອງກັບຜົນຂອງຄວາມຕ້ານທານໂພລາໄລເຊຊັນ.
EIS ເປັນເຕັກນິກທີ່ບໍ່ທຳລາຍອີກອັນໜຶ່ງທີ່ໃຊ້ເພື່ອອະທິບາຍລັກສະນະປະຕິກິລິຍາໄຟຟ້າເຄມີຢູ່ທີ່ໜ້າຕ່າງທີ່ກັດກ່ອນ. ສະເປກຕຣຳອິມພີແດນສ໌ ແລະ ຄ່າຄວາມຈຸທີ່ຄິດໄລ່ໄດ້ຂອງຕົວຢ່າງທີ່ສຳຜັດກັບສື່ທີ່ບໍ່ມີຊີວິດຊີວາ ແລະ ສານລະລາຍ Pseudomonas aeruginosa, ຄວາມຕ້ານທານ Rb ຂອງຟິມ/ຊີວະພາບແບບ passive ທີ່ເກີດຂຶ້ນເທິງໜ້າດິນຂອງຕົວຢ່າງ, ຄວາມຕ້ານທານການໂອນປະຈຸ Rct, ຄວາມຈຸຊັ້ນສອງໄຟຟ້າ Cdl (EDL) ແລະ ພາລາມິເຕີອົງປະກອບໄລຍະຄົງທີ່ QCPE (CPE). ພາລາມິເຕີເຫຼົ່ານີ້ໄດ້ຖືກວິເຄາະຕື່ມອີກໂດຍການປັບຂໍ້ມູນໂດຍໃຊ້ແບບຈຳລອງວົງຈອນທຽບເທົ່າ (EEC).
ຮູບທີ 3 ສະແດງໃຫ້ເຫັນຮູບແບບ Nyquist ທົ່ວໄປ (a ແລະ b) ແລະຮູບແບບ Bode (a' ແລະ b') ຂອງຕົວຢ່າງ HDSS 2707 ຕົວຢ່າງໃນສື່ກາງທີ່ບໍ່ມີຊີວິດຊີວາ ແລະ ນ້ຳຊຸບ P. aeruginosa ສຳລັບເວລາຟັກຕົວທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂອງວົງແຫວນ Nyquist ຫຼຸດລົງໃນເວລາທີ່ມີ Pseudomonas aeruginosa. ຮູບແບບ Bode (ຮູບທີ 3b') ສະແດງໃຫ້ເຫັນການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງຂະໜາດຂອງຄວາມຕ້ານທານທັງໝົດ. ຂໍ້ມູນກ່ຽວກັບຄ່າຄົງທີ່ເວລາຜ່ອນຄາຍສາມາດສະໜອງໄດ້ໂດຍຄ່າສູງສຸດຂອງໄລຍະ. ຮູບທີ 4 ສະແດງໃຫ້ເຫັນໂຄງສ້າງທາງກາຍະພາບທີ່ອີງໃສ່ຊັ້ນດຽວ (a) ແລະ ຊັ້ນສອງ (b) ແລະ EEC ທີ່ສອດຄ້ອງກັນຂອງພວກມັນ. CPE ຖືກນຳເຂົ້າໃນຮູບແບບ EEC. ການຍອມຮັບ ແລະ ຄວາມຕ້ານທານຂອງມັນຖືກສະແດງອອກດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:
ສອງຮູບແບບທາງກາຍະພາບ ແລະ ວົງຈອນທຽບເທົ່າທີ່ສອດຄ້ອງກັນ ສຳລັບການຕິດຕັ້ງສະເປກຕຣຳຄວາມຕ້ານທານຂອງຕົວຢ່າງ 2707 HDSS:
ບ່ອນທີ່ Y0 ແມ່ນຂະໜາດຂອງ CPE, j ແມ່ນຈຳນວນສົມມຸດຕິຖານ ຫຼື (-1)1/2, ω ແມ່ນຄວາມຖີ່ມຸມ, ແລະ n ແມ່ນດັດຊະນີພະລັງງານ CPE ທີ່ໜ້ອຍກວ່າ unity35. ຄ່າກົງກັນຂ້າມຂອງຄວາມຕ້ານທານການຖ່າຍໂອນປະຈຸ (ເຊັ່ນ 1/Rct) ສອດຄ່ອງກັບອັດຕາການກັດກ່ອນ. Rct ທີ່ນ້ອຍກວ່າໝາຍເຖິງອັດຕາການກັດກ່ອນໄວຂຶ້ນ27. ຫຼັງຈາກ 14 ມື້ຂອງການຟັກຕົວ, Rct ຂອງຕົວຢ່າງ Pseudomonas aeruginosa ບັນລຸ 32 kΩ cm2, ນ້ອຍກວ່າ 489 kΩ cm2 ຂອງຕົວຢ່າງທີ່ບໍ່ແມ່ນຊີວະພາບ (ຕາຕະລາງ 4).
ຮູບພາບ CLSM ແລະຮູບພາບ SEM ໃນຮູບທີ 5 ສະແດງໃຫ້ເຫັນຢ່າງຊັດເຈນວ່າການປົກຄຸມຂອງຟິມຊີວະພາບເທິງໜ້າດິນຂອງຕົວຢ່າງ 2707 HDSS ຫຼັງຈາກ 7 ມື້ແມ່ນໜາແໜ້ນ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຫຼັງຈາກ 14 ມື້, ການປົກຄຸມຂອງຟິມຊີວະພາບແມ່ນຫາຍາກ ແລະຈຸລັງທີ່ຕາຍແລ້ວບາງຈຸລັງກໍ່ປາກົດຂຶ້ນ. ຕາຕະລາງທີ 5 ສະແດງຄວາມໜາຂອງຟິມຊີວະພາບໃນຕົວຢ່າງ 2707 HDSS ຫຼັງຈາກໄດ້ຮັບສານ P. aeruginosa ເປັນເວລາ 7 ແລະ 14 ມື້. ຄວາມໜາຂອງຟິມຊີວະພາບສູງສຸດໄດ້ປ່ຽນຈາກ 23.4 μm ຫຼັງຈາກ 7 ມື້ເປັນ 18.9 μm ຫຼັງຈາກ 14 ມື້. ຄວາມໜາຂອງຟິມຊີວະພາບໂດຍສະເລ່ຍຍັງຢືນຢັນແນວໂນ້ມນີ້. ມັນຫຼຸດລົງຈາກ 22.2 ± 0.7 μm ຫຼັງຈາກ 7 ມື້ເປັນ 17.8 ± 1.0 μm ຫຼັງຈາກ 14 ມື້.
(ກ) ຮູບພາບ CLSM ສາມມິຕິ ຫຼັງຈາກ 7 ມື້, (ຂ) ຮູບພາບ CLSM ສາມມິຕິ ຫຼັງຈາກ 14 ມື້, (ຄ) ຮູບພາບ SEM ຫຼັງຈາກ 7 ມື້ ແລະ (ງ) ຮູບພາບ SEM ຫຼັງຈາກ 14 ມື້.
EDS ໄດ້ເປີດເຜີຍອົງປະກອບທາງເຄມີໃນຊີວະພາບ ແລະ ຜະລິດຕະພັນການກັດກ່ອນໃນຕົວຢ່າງທີ່ສຳຜັດກັບ P. aeruginosa ເປັນເວລາ 14 ມື້. ຮູບທີ 6 ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າປະລິມານຂອງ C, N, O, ແລະ P ໃນຊີວະພາບ ແລະ ຜະລິດຕະພັນການກັດກ່ອນແມ່ນສູງກວ່າໂລຫະເປົ່າຫຼາຍ, ເພາະວ່າອົງປະກອບເຫຼົ່ານີ້ກ່ຽວຂ້ອງກັບຊີວະພາບ ແລະ ສານເຜົາຜານຂອງມັນ. ຈຸລິນຊີຕ້ອງການພຽງແຕ່ປະລິມານໜ້ອຍຂອງໂຄຣມຽມ ແລະ ທາດເຫຼັກເທົ່ານັ້ນ. ລະດັບ Cr ແລະ Fe ສູງໃນຊີວະພາບ ແລະ ຜະລິດຕະພັນການກັດກ່ອນຢູ່ເທິງໜ້າດິນຂອງຕົວຢ່າງຊີ້ບອກວ່າເມທຣິກໂລຫະໄດ້ສູນເສຍອົງປະກອບຍ້ອນການກັດກ່ອນ.
ຫຼັງຈາກ 14 ມື້, ມີການສັງເກດເຫັນຮູຂຸມທີ່ມີ ແລະ ບໍ່ມີ P. aeruginosa ໃນສື່ກາງ 2216E. ກ່ອນການຟັກ, ໜ້າຜິວຂອງຕົວຢ່າງແມ່ນລຽບ ແລະ ບໍ່ມີຂໍ້ບົກຜ່ອງ (ຮູບທີ 7a). ຫຼັງຈາກການຟັກ ແລະ ການກຳຈັດຟິມຊີວະພາບ ແລະ ຜະລິດຕະພັນການກັດກ່ອນ, ຮູຂຸມທີ່ເລິກທີ່ສຸດເທິງໜ້າຜິວຂອງຕົວຢ່າງໄດ້ຖືກກວດສອບພາຍໃຕ້ CLSM, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 7b ແລະ c. ບໍ່ພົບຮູຂຸມທີ່ຊັດເຈນຢູ່ເທິງໜ້າຜິວຂອງຕົວຢ່າງຄວບຄຸມທີ່ບໍ່ແມ່ນຊີວະພາບ (ຄວາມເລິກຂອງຮູຂຸມສູງສຸດ 0.02 μm). ຄວາມເລິກຂອງຮູຂຸມສູງສຸດທີ່ເກີດຈາກ Pseudomonas aeruginosa ແມ່ນ 0.52 μm ຫຼັງຈາກ 7 ມື້ ແລະ 0.69 μm ຫຼັງຈາກ 14 ມື້, ໂດຍອີງໃສ່ຄວາມເລິກຂອງຮູຂຸມສູງສຸດສະເລ່ຍຂອງ 3 ຕົວຢ່າງ (ຄ່າຄວາມເລິກຂອງຮູຂຸມສູງສຸດ 10 ຄ່າໄດ້ຖືກເລືອກສຳລັບແຕ່ລະຕົວຢ່າງ) ບັນລຸ 0.42 ± 0.12 μm ແລະ 0.52 ± 0.15 μm, ຕາມລຳດັບ (ຕາຕະລາງທີ 5). ຄ່າຄວາມເລິກຂອງຮູຂຸມເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນນ້ອຍແຕ່ມີຄວາມສຳຄັນ.
(ກ) ກ່ອນການສຳຜັດ, (ຂ) 14 ມື້ໃນສື່ກາງທີ່ບໍ່ມີຊີວິດ ແລະ (ຄ) 14 ມື້ໃນນ້ຳຊຸບ Pseudomonas aeruginosa.
ຮູບທີ 8 ສະແດງໃຫ້ເຫັນສະເປັກຕຣຳ XPS ຂອງໜ້າດິນຕົວຢ່າງທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ແລະສ່ວນປະກອບທາງເຄມີທີ່ວິເຄາະສຳລັບແຕ່ລະໜ້າດິນແມ່ນສະຫຼຸບຢູ່ໃນຕາຕະລາງທີ 6. ໃນຕາຕະລາງທີ 6, ອັດຕາສ່ວນອະຕອມຂອງ Fe ແລະ Cr ໃນເວລາທີ່ມີ P. aeruginosa (ຕົວຢ່າງ A ແລະ B) ແມ່ນຕໍ່າກວ່າຕົວຢ່າງຄວບຄຸມທີ່ບໍ່ແມ່ນຊີວະພາບ (ຕົວຢ່າງ C ແລະ D). ສຳລັບຕົວຢ່າງ P. aeruginosa, ເສັ້ນໂຄ້ງສະເປັກຕຣຳລະດັບແກນ Cr 2p ໄດ້ຖືກປັບໃຫ້ເໝາະສົມກັບສີ່ອົງປະກອບຈຸດສູງສຸດທີ່ມີຄ່າພະລັງງານຜູກມັດ (BE) 574.4, 576.6, 578.3 ແລະ 586.8 eV, ເຊິ່ງສາມາດເປັນຂອງ Cr, Cr2O3, CrO3 ແລະ Cr(OH)3, ຕາມລຳດັບ (ຮູບທີ 9a ແລະ b). ສຳລັບຕົວຢ່າງທີ່ບໍ່ແມ່ນຊີວະພາບ, ສະເປັກຕຣຳລະດັບແກນ Cr 2p ປະກອບດ້ວຍສອງຈຸດສູງສຸດຫຼັກສຳລັບ Cr (573.80 eV ສຳລັບ BE) ແລະ Cr2O3 (575.90 eV ສຳລັບ BE) ໃນຮູບທີ 9c ແລະ d ຕາມລຳດັບ. ຄວາມແຕກຕ່າງທີ່ໜ້າສັງເກດທີ່ສຸດລະຫວ່າງຕົວຢ່າງທີ່ບໍ່ມີຊີວິດຊີວາ ແລະ P. aeruginosa ແມ່ນການມີ Cr6+ ແລະ ສັດສ່ວນທີ່ສູງກວ່າຂອງ Cr(OH)3 (BE ຂອງ 586.8 eV) ຢູ່ໃຕ້ຟິມຊີວະພາບ.
ສະເປກຕຣຳ XPS ທີ່ກວ້າງຂວາງຂອງໜ້າດິນຂອງຕົວຢ່າງ 2707 HDSS ໃນສອງສື່ແມ່ນ 7 ມື້ ແລະ 14 ມື້ຕາມລຳດັບ.
(ກ) 7 ມື້ຂອງການສຳຜັດກັບເຊື້ອແບັກທີເຣັຍ P. aeruginosa, (ຂ) 14 ມື້ຂອງການສຳຜັດກັບເຊື້ອແບັກທີເຣັຍ P. aeruginosa, (ຄ) 7 ມື້ໃນສື່ກາງທີ່ບໍ່ມີຊີວິດ ແລະ (ງ) 14 ມື້ໃນສື່ກາງທີ່ບໍ່ມີຊີວິດ.
HDSS ສະແດງໃຫ້ເຫັນລະດັບຄວາມຕ້ານທານການກັດກ່ອນໃນລະດັບສູງໃນສະພາບແວດລ້ອມສ່ວນໃຫຍ່. Kim ແລະ ເພື່ອນຮ່ວມງານ 2 ໄດ້ລາຍງານວ່າ UNS S32707 HDSS ຖືກນິຍາມວ່າເປັນ DSS ທີ່ມີໂລຫະປະສົມສູງທີ່ມີ PREN ຫຼາຍກວ່າ 45. ຄ່າ PREN ຂອງຕົວຢ່າງ 2707 HDSS ໃນວຽກງານນີ້ແມ່ນ 49. ນີ້ແມ່ນຍ້ອນປະລິມານໂຄຣມຽມສູງ ແລະ ລະດັບໂມລິບດີນຳ ແລະ Ni ສູງ, ເຊິ່ງເປັນປະໂຫຍດໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ເປັນກົດ ແລະ ຄລໍໄຣດ໌ສູງ. ນອກຈາກນັ້ນ, ສ່ວນປະກອບທີ່ສົມດຸນດີ ແລະ ໂຄງສ້າງຈຸນລະພາກທີ່ບໍ່ມີຂໍ້ບົກຜ່ອງແມ່ນເປັນປະໂຫຍດສຳລັບຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງໂຄງສ້າງ ແລະ ຄວາມຕ້ານທານການກັດກ່ອນ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເຖິງວ່າຈະມີຄວາມຕ້ານທານທາງເຄມີທີ່ດີເລີດ, ຂໍ້ມູນການທົດລອງໃນວຽກງານນີ້ຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າ 2707 HDSS ບໍ່ມີພູມຕ້ານທານຕໍ່ MIC ຂອງຟິມຊີວະພາບ P. aeruginosa ຢ່າງສົມບູນ.
ຜົນການວິເຄາະທາງໄຟຟ້າເຄມີສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າອັດຕາການກັດກ່ອນຂອງ 2707 HDSS ໃນນ້ຳຕົ້ມ P. aeruginosa ໄດ້ເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຫຼັງຈາກ 14 ມື້ເມື່ອທຽບກັບຕົວກາງທີ່ບໍ່ແມ່ນຊີວະພາບ. ໃນຮູບທີ 2a, ການຫຼຸດລົງຂອງ Eocp ໄດ້ຖືກສັງເກດເຫັນທັງໃນຕົວກາງທີ່ບໍ່ມີຊີວິດຊີວາ ແລະ ນ້ຳຕົ້ມ P. aeruginosa ໃນລະຫວ່າງ 24 ຊົ່ວໂມງທຳອິດ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ຟິມຊີວະພາບໄດ້ປົກຄຸມໜ້າດິນຂອງຕົວຢ່າງສຳເລັດແລ້ວ ແລະ Eocp ກາຍເປັນສິ່ງທີ່ໝັ້ນຄົງພໍສົມຄວນ36. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ລະດັບຂອງ Eocp ທາງຊີວະພາບສູງກວ່າ Eocp ທີ່ບໍ່ແມ່ນຊີວະພາບຫຼາຍ. ມີເຫດຜົນທີ່ຈະເຊື່ອວ່າຄວາມແຕກຕ່າງນີ້ແມ່ນຍ້ອນການສ້າງຟິມຊີວະພາບ P. aeruginosa. ໃນຮູບທີ 2d, ໃນການມີ P. aeruginosa, ຄ່າ icorr ຂອງ 2707 HDSS ບັນລຸ 0.627 μA cm-2, ເຊິ່ງສູງກວ່າລຳດັບຄວາມສຳຄັນກ່ວາຕົວຄວບຄຸມທີ່ບໍ່ມີຊີວິດຊີວາ (0.063 μA cm-2), ເຊິ່ງສອດຄ່ອງກັບຄ່າ Rct ທີ່ວັດແທກໂດຍ EIS. ໃນລະຫວ່າງສອງສາມມື້ທຳອິດ, ຄ່າ impedance ໃນ P. ນ້ຳຊຸບ aeruginosa ເພີ່ມຂຶ້ນຍ້ອນການຕິດຂອງຈຸລັງ P. aeruginosa ແລະການສ້າງ biofilms. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເມື່ອ biofilm ປົກຄຸມພື້ນຜິວຂອງຕົວຢ່າງຢ່າງສົມບູນ, ຄວາມຕ້ານທານຈະຫຼຸດລົງ. ຊັ້ນປ້ອງກັນຈະຖືກໂຈມຕີກ່ອນເນື່ອງຈາກການສ້າງ biofilms ແລະ biofilm metabolites. ດັ່ງນັ້ນ, ຄວາມຕ້ານທານການກັດກ່ອນຫຼຸດລົງຕາມການເວລາ, ແລະການຕິດຂອງ P. aeruginosa ເຮັດໃຫ້ເກີດການກັດກ່ອນໃນທ້ອງຖິ່ນ. ແນວໂນ້ມໃນສື່ທີ່ບໍ່ມີຊີວິດຊີວາແມ່ນແຕກຕ່າງກັນ. ຄວາມຕ້ານທານການກັດກ່ອນຂອງການຄວບຄຸມທີ່ບໍ່ແມ່ນຊີວະພາບແມ່ນສູງກວ່າຄ່າທີ່ສອດຄ້ອງກັນຂອງຕົວຢ່າງທີ່ສຳຜັດກັບນ້ຳຊຸບ P. aeruginosa ຫຼາຍ. ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ສຳລັບຕົວຢ່າງທີ່ບໍ່ມີຊີວິດຊີວາ, ຄ່າ Rct ຂອງ 2707 HDSS ບັນລຸ 489 kΩ cm2 ໃນມື້ທີ 14, ເຊິ່ງແມ່ນ 15 ເທົ່າຂອງຄ່າ Rct (32 kΩ cm2) ໃນເວລາທີ່ມີ P. aeruginosa. ດັ່ງນັ້ນ, 2707 HDSS ມີຄວາມຕ້ານທານການກັດກ່ອນທີ່ດີເລີດໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ເປັນຫມັນ, ແຕ່ບໍ່ທົນທານຕໍ່ການໂຈມຕີ MIC ໂດຍ biofilms P. aeruginosa.
ຜົນໄດ້ຮັບເຫຼົ່ານີ້ຍັງສາມາດສັງເກດໄດ້ຈາກເສັ້ນໂຄ້ງໂພລາໄລເຊຊັນໃນຮູບທີ 2b. ການແຕກກິ່ງຂອງອາໂນດແມ່ນຍ້ອນການສ້າງຟິມຊີວະພາບ Pseudomonas aeruginosa ແລະປະຕິກິລິຍາຜຸພັງໂລຫະ. ໃນເວລາດຽວກັນປະຕິກິລິຍາກາໂຕດແມ່ນການຫຼຸດຜ່ອນອົກຊີເຈນ. ການມີຢູ່ຂອງ P. aeruginosa ເພີ່ມຄວາມໜາແໜ້ນຂອງກະແສການກັດກ່ອນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ປະມານລຳດັບຄວາມໃຫຍ່ສູງກວ່າການຄວບຄຸມທີ່ບໍ່ມີຊີວິດຊີວາ. ນີ້ຊີ້ບອກວ່າຟິມຊີວະພາບ P. aeruginosa ເພີ່ມການກັດກ່ອນທ້ອງຖິ່ນຂອງ 2707 HDSS. Yuan et al29 ພົບວ່າຄວາມໜາແໜ້ນຂອງກະແສການກັດກ່ອນຂອງໂລຫະປະສົມ Cu-Ni 70/30 ເພີ່ມຂຶ້ນພາຍໃຕ້ການທ້າທາຍຂອງຟິມຊີວະພາບ P. aeruginosa. ນີ້ອາດຈະເປັນຍ້ອນການກະຕຸ້ນທາງຊີວະພາບຂອງການຫຼຸດຜ່ອນອົກຊີເຈນໂດຍຟິມຊີວະພາບ Pseudomonas aeruginosa. ການສັງເກດການນີ້ອາດຈະອະທິບາຍ MIC ຂອງ 2707 HDSS ໃນວຽກງານນີ້. ຟິມຊີວະພາບແບບແອໂຣບິກອາດຈະມີອົກຊີເຈນໜ້ອຍລົງຢູ່ໃຕ້ພວກມັນ. ດັ່ງນັ້ນ, ຄວາມລົ້ມເຫຼວໃນການເຮັດໃຫ້ໜ້າດິນໂລຫະຖືກປົກຄຸມດ້ວຍອົກຊີເຈນອາດເປັນປັດໄຈປະກອບສ່ວນໃຫ້ກັບ MIC ໃນວຽກງານນີ້.
Dickinson ແລະ ຄະນະ 38 ໄດ້ແນະນຳວ່າອັດຕາການເກີດປະຕິກິລິຍາທາງເຄມີ ແລະ ໄຟຟ້າເຄມີສາມາດໄດ້ຮັບຜົນກະທົບໂດຍກົງຈາກກິດຈະກຳການເຜົາຜານອາຫານຂອງເຊື້ອແບັກທີເຣັຍທີ່ບໍ່ມີຊີວິດຊີວາຢູ່ເທິງໜ້າດິນຂອງຕົວຢ່າງ ແລະ ລັກສະນະຂອງຜະລິດຕະພັນການກັດກ່ອນ. ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 5 ແລະ ຕາຕະລາງທີ 5, ທັງຈຳນວນຈຸລັງ ແລະ ຄວາມໜາຂອງຊີວະພາບຫຼຸດລົງຫຼັງຈາກ 14 ມື້. ສິ່ງນີ້ສາມາດອະທິບາຍໄດ້ຢ່າງສົມເຫດສົມຜົນວ່າຫຼັງຈາກ 14 ມື້, ຈຸລັງສ່ວນໃຫຍ່ທີ່ບໍ່ມີຊີວິດຊີວາຢູ່ເທິງໜ້າດິນຂອງ 2707 HDSS ໄດ້ຕາຍຍ້ອນການຫຼຸດລົງຂອງສານອາຫານໃນຕົວກາງ 2216E ຫຼື ການປ່ອຍໄອອອນໂລຫະທີ່ເປັນພິດອອກຈາກແມັດຕຣິກ 2707 HDSS. ນີ້ແມ່ນຂໍ້ຈຳກັດຂອງການທົດລອງແບບ batch.
ໃນວຽກງານນີ້, ຟິມຊີວະພາບ P. aeruginosa ໄດ້ສົ່ງເສີມການຫຼຸດລົງຂອງ Cr ແລະ Fe ໃນທ້ອງຖິ່ນພາຍໃຕ້ຟິມຊີວະພາບເທິງໜ້າດິນ 2707 HDSS (ຮູບທີ 6). ໃນຕາຕະລາງທີ 6, ການຫຼຸດລົງຂອງ Fe ແລະ Cr ໃນຕົວຢ່າງ D ເມື່ອທຽບກັບຕົວຢ່າງ C, ຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າ Fe ແລະ Cr ທີ່ລະລາຍທີ່ເກີດຈາກຟິມຊີວະພາບ P. aeruginosa ຍັງຄົງຢູ່ເກີນ 7 ມື້ທຳອິດ. ຕົວກາງ 2216E ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອຈໍາລອງສະພາບແວດລ້ອມທາງທະເລ. ມັນປະກອບດ້ວຍ 17700 ppm Cl-, ເຊິ່ງທຽບເທົ່າກັບທີ່ພົບໃນນ້ໍາທະເລທໍາມະຊາດ. ການມີຢູ່ຂອງ 17700 ppm Cl- ແມ່ນເຫດຜົນຫຼັກສໍາລັບການຫຼຸດລົງຂອງ Cr ໃນຕົວຢ່າງທີ່ບໍ່ມີຊີວິດ 7 ແລະ 14 ມື້ທີ່ວິເຄາະໂດຍ XPS. ເມື່ອທຽບກັບຕົວຢ່າງ P. aeruginosa, ການລະລາຍຂອງ Cr ໃນຕົວຢ່າງທີ່ບໍ່ມີຊີວິດແມ່ນໜ້ອຍກວ່າຫຼາຍເນື່ອງຈາກຄວາມຕ້ານທານ Cl− ທີ່ເຂັ້ມແຂງຂອງ 2707 HDSS ໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ບໍ່ມີຊີວິດ. ຮູບທີ 9 ສະແດງໃຫ້ເຫັນການມີຢູ່ຂອງ Cr6+ ໃນຟິມ passivation. ມັນອາດຈະມີສ່ວນຮ່ວມໃນ ການກຳຈັດ Cr ອອກຈາກໜ້າຜິວເຫຼັກໂດຍຟິມຊີວະພາບ P. aeruginosa, ຕາມທີ່ Chen ແລະ Clayton ແນະນຳ.
ເນື່ອງຈາກການເຕີບໂຕຂອງເຊື້ອແບັກທີເຣັຍ, ຄ່າ pH ຂອງສື່ກາງກ່ອນ ແລະ ຫຼັງການປູກຝັງແມ່ນ 7.4 ແລະ 8.2 ຕາມລຳດັບ. ດັ່ງນັ້ນ, ຕໍ່າກວ່າຟິມຊີວະພາບ P. aeruginosa, ການກັດກ່ອນຂອງກົດອິນຊີບໍ່ໜ້າຈະເປັນປັດໄຈປະກອບສ່ວນຕໍ່ວຽກງານນີ້ເນື່ອງຈາກຄ່າ pH ທີ່ຂ້ອນຂ້າງສູງໃນສື່ກາງທີ່ບັນຈຸ. ຄ່າ pH ຂອງສື່ກາງຄວບຄຸມທີ່ບໍ່ແມ່ນຊີວະພາບບໍ່ໄດ້ປ່ຽນແປງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ (ຈາກ 7.4 ເບື້ອງຕົ້ນເປັນ 7.5 ສຸດທ້າຍ) ໃນໄລຍະການທົດສອບ 14 ມື້. ການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງຄ່າ pH ໃນສື່ກາງການສັກຢາຫຼັງຈາກການຟັກແມ່ນຍ້ອນກິດຈະກຳການເຜົາຜານອາຫານຂອງ P. aeruginosa ແລະ ພົບວ່າມີຜົນກະທົບດຽວກັນຕໍ່ຄ່າ pH ໃນເວລາທີ່ບໍ່ມີແຜ່ນທົດສອບ.
ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 7, ຄວາມເລິກຂອງຂຸມສູງສຸດທີ່ເກີດຈາກຟິມຊີວະພາບ P. aeruginosa ແມ່ນ 0.69 μm, ເຊິ່ງໃຫຍ່ກວ່າຂອງຕົວກາງທີ່ບໍ່ມີຊີວິດ (0.02 μm). ນີ້ສອດຄ່ອງກັບຂໍ້ມູນທາງໄຟຟ້າເຄມີທີ່ໄດ້ອະທິບາຍຂ້າງເທິງ. ຄວາມເລິກຂອງຂຸມ 0.69 μm ແມ່ນນ້ອຍກວ່າສິບເທົ່າຂອງຄ່າ 9.5 μm ທີ່ລາຍງານສຳລັບ 2205 DSS ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂດຽວກັນ. ຂໍ້ມູນເຫຼົ່ານີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ 2707 HDSS ສະແດງຄວາມຕ້ານທານ MIC ທີ່ດີກວ່າເມື່ອທຽບກັບ 2205 DSS. ນີ້ບໍ່ຄວນແປກໃຈເລີຍ, ເພາະວ່າ 2707 HDSS ມີປະລິມານໂຄຣມຽມສູງກວ່າ, ໃຫ້ການດູດຊຶມທີ່ຍາວນານກວ່າ, ເນື່ອງຈາກໂຄງສ້າງໄລຍະທີ່ສົມດຸນໂດຍບໍ່ມີຕະກອນຂັ້ນສອງທີ່ເປັນອັນຕະລາຍ, ເຮັດໃຫ້ມັນຍາກຂຶ້ນສຳລັບ P. aeruginosa ທີ່ຈະດູດຊຶມ ແລະ ຈຸດເລີ່ມຕົ້ນຂອງການດູດຊຶມ.
ສະຫຼຸບແລ້ວ, ຮອຍແຕກຂອງ MIC ໄດ້ຖືກພົບເຫັນຢູ່ເທິງໜ້າດິນຂອງ 2707 HDSS ໃນນ້ຳຊຸບ P. aeruginosa ເມື່ອທຽບກັບຮອຍແຕກເລັກນ້ອຍໃນສື່ທີ່ບໍ່ມີຊີວິດຊີວາ. ວຽກງານນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ 2707 HDSS ມີຄວາມຕ້ານທານ MIC ດີກ່ວາ 2205 DSS, ແຕ່ມັນບໍ່ມີພູມຕ້ານທານຕໍ່ MIC ຢ່າງເຕັມສ່ວນເນື່ອງຈາກຟິມຊີວະພາບ P. aeruginosa. ການຄົ້ນພົບເຫຼົ່ານີ້ຊ່ວຍໃນການເລືອກເຫຼັກສະແຕນເລດທີ່ເໝາະສົມ ແລະ ອາຍຸການໃຊ້ງານທີ່ຄາດຄະເນໄວ້ສຳລັບສະພາບແວດລ້ອມທາງທະເລ.
ຄູປອງສຳລັບ 2707 HDSS ແມ່ນສະໜອງໃຫ້ໂດຍໂຮງຮຽນໂລຫະວິທະຍາຂອງມະຫາວິທະຍາໄລ Northeastern (NEU) ໃນເມືອງ Shenyang, ປະເທດຈີນ. ສ່ວນປະກອບຂອງ 2707 HDSS ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຕາຕະລາງທີ 1, ເຊິ່ງໄດ້ຖືກວິເຄາະໂດຍພະແນກວິເຄາະ ແລະ ທົດສອບວັດສະດຸ NEU. ຕົວຢ່າງທັງໝົດໄດ້ຮັບການລະລາຍທີ່ 1180 °C ເປັນເວລາ 1 ຊົ່ວໂມງ. ກ່ອນການທົດສອບການກັດກ່ອນ, 2707 HDSS ຮູບຊົງຫຼຽນທີ່ມີພື້ນທີ່ຜິວໜ້າເປີດເຜີຍດ້ານເທິງ 1 cm2 ໄດ້ຖືກຂັດໃຫ້ເປັນ 2000 grit ດ້ວຍເຈ້ຍຊິລິກອນຄາໄບ ແລະ ຂັດຕື່ມອີກດ້ວຍຜົງລະລາຍ Al2O3 0.05 μm. ດ້ານຂ້າງ ແລະ ດ້ານລຸ່ມຖືກປົກປ້ອງດ້ວຍສີທີ່ບໍ່ມີປະຕິກິລິຍາ. ຫຼັງຈາກແຫ້ງແລ້ວ, ຕົວຢ່າງໄດ້ຖືກລ້າງດ້ວຍນ້ຳທີ່ບໍ່ມີໄອອອນທີ່ປອດເຊື້ອ ແລະ ຂ້າເຊື້ອດ້ວຍເອທານອນ 75% (v/v) ເປັນເວລາ 0.5 ຊົ່ວໂມງ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ພວກມັນໄດ້ຖືກຕາກແຫ້ງດ້ວຍອາກາດພາຍໃຕ້ແສງ ultraviolet (UV) ເປັນເວລາ 0.5 ຊົ່ວໂມງກ່ອນການນຳໃຊ້.
ເຊື້ອແບັກທີເຣຍ Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 ໄດ້ຊື້ມາຈາກສູນເກັບກຳວັດທະນະທຳທາງທະເລ Xiamen (MCCC), ປະເທດຈີນ. Pseudomonas aeruginosa ໄດ້ຖືກປູກແບບອາກາດທີ່ອຸນຫະພູມ 37°C ໃນຂວດ 250 ml ແລະ ຈຸລັງແກ້ວໄຟຟ້າເຄມີ 500 ml ໂດຍໃຊ້ສານປະສົມແຫຼວ Marine 2216E (ບໍລິສັດ Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, ຈີນ). ສານປະສົມ (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 peptone, 1.0 ສານສະກັດຈາກເຊື້ອລາ ແລະ 0.1 ferric citrate. ອົບດ້ວຍເຄື່ອງອັດຄວາມຮ້ອນທີ່ 121°C ເປັນເວລາ 20 ນາທີກ່ອນການສັກຢາ. ນັບຈຳນວນຈຸລັງທີ່ບໍ່ມີຊີວິດ ແລະ ຈຸລັງ planktonic ໂດຍໃຊ້ hemocytometer ພາຍໃຕ້ກ້ອງຈຸລະທັດທີ່ມີແສງສະຫວ່າງ ກຳລັງຂະຫຍາຍ 400 ເທົ່າ. ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງຈຸລັງເບື້ອງຕົ້ນຂອງ planktonic Pseudomonas aeruginosa ທັນທີຫຼັງຈາກການສັກຢາແມ່ນປະມານ 106 ຈຸລັງ/ມລ.
ການທົດສອບທາງໄຟຟ້າເຄມີໄດ້ຖືກປະຕິບັດໃນຫ້ອງແກ້ວສາມເອເລັກໂຕຣດແບບຄລາສສິກທີ່ມີປະລິມານປານກາງ 500 ມລ. ແຜ່ນ platinum ແລະເອເລັກໂຕຣດ calomel ອີ່ມຕົວ (SCE) ໄດ້ຖືກເຊື່ອມຕໍ່ກັບເຄື່ອງປະຕິກອນຜ່ານເສັ້ນເລືອດຝອຍ Luggin ທີ່ເຕັມໄປດ້ວຍຂົວເກືອ, ເຮັດໜ້າທີ່ເປັນເອເລັກໂຕຣດຕ້ານ ແລະ ເອເລັກໂຕຣດອ້າງອີງຕາມລໍາດັບ. ເພື່ອເຮັດໃຫ້ເອເລັກໂຕຣດເຮັດວຽກ, ສາຍທອງແດງເຄືອບຢາງໄດ້ຖືກຕິດກັບແຕ່ລະຕົວຢ່າງ ແລະ ປົກດ້ວຍ epoxy, ປະໄວ້ປະມານ 1 cm2 ຂອງພື້ນທີ່ຜິວໜ້າດ້ານດຽວທີ່ເປີດເຜີຍສໍາລັບເອເລັກໂຕຣດເຮັດວຽກ. ໃນລະຫວ່າງການວັດແທກທາງໄຟຟ້າເຄມີ, ຕົວຢ່າງໄດ້ຖືກວາງໄວ້ໃນສື່ກາງ 2216E ແລະຮັກສາໄວ້ທີ່ອຸນຫະພູມຟັກຄົງທີ່ (37 °C) ໃນອ່າງນໍ້າ. OCP, LPR, EIS ແລະຂໍ້ມູນໂພລາໄລເຊຊັນໄດນາມິກທີ່ມີທ່າແຮງໄດ້ຖືກວັດແທກໂດຍໃຊ້ໂພເທນຊິໂອສະແຕດ Autolab (ອ້າງອີງ 600TM, Gamry Instruments, Inc., USA). ການທົດສອບ LPR ໄດ້ຖືກບັນທຶກໄວ້ໃນອັດຕາການສະແກນ 0.125 mV s-1 ໃນຊ່ວງ -5 ແລະ 5 mV ດ້ວຍ Eocp ແລະຄວາມຖີ່ການເກັບຕົວຢ່າງ 1 Hz. EIS ໄດ້ຖືກປະຕິບັດດ້ວຍຄື້ນໄຊນ໌ໃນຄວາມຖີ່. ຊ່ວງ 0.01 ຫາ 10,000 Hz ໂດຍໃຊ້ແຮງດັນໄຟຟ້າ 5 mV ທີ່ Eocp ສະຖານະຄົງທີ່. ກ່ອນການກວາດຄ່າສັກຍະພາບ, ເອເລັກໂຕຣດຢູ່ໃນໂໝດວົງຈອນເປີດຈົນກວ່າຈະບັນລຸຄ່າສັກຍະພາບການກັດກ່ອນແບບອິດສະຫຼະທີ່ໝັ້ນຄົງ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ເສັ້ນໂຄ້ງໂພລາໄຣເຊຊັນໄດ້ຖືກແລ່ນຈາກ -0.2 ຫາ 1.5 V ທຽບກັບ Eocp ໃນອັດຕາການສະແກນ 0.166 mV/s. ການທົດສອບແຕ່ລະຄັ້ງໄດ້ຖືກເຮັດຊ້ຳ 3 ຄັ້ງດ້ວຍ ແລະ ບໍ່ມີ P. aeruginosa.
ຕົວຢ່າງສຳລັບການວິເຄາະໂລຫະວິທະຍາໄດ້ຖືກຂັດດ້ວຍກົນຈັກດ້ວຍເຈ້ຍ SiC ປຽກ 2000 grit ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນຂັດຕື່ມອີກດ້ວຍຜົງລະລາຍ Al2O3 0.05 μm ສຳລັບການສັງເກດທາງແສງ. ການວິເຄາະໂລຫະວິທະຍາໄດ້ຖືກປະຕິບັດໂດຍໃຊ້ກ້ອງຈຸລະທັດທາງແສງ. ຕົວຢ່າງໄດ້ຖືກແກະສະຫຼັກດ້ວຍສານລະລາຍໂພແທດຊຽມໄຮດຣອກໄຊດ໌ 10 wt.% 43.
ຫຼັງຈາກການບົ່ມເຊື້ອ, ຕົວຢ່າງໄດ້ຖືກລ້າງ 3 ເທື່ອດ້ວຍສານລະລາຍ phosphate-buffered saline (PBS) (pH 7.4 ± 0.2) ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນແກ້ໄຂດ້ວຍ glutaraldehyde 2.5% (v/v) ເປັນເວລາ 10 ຊົ່ວໂມງເພື່ອແກ້ໄຂ biofilms. ຫຼັງຈາກນັ້ນມັນໄດ້ຖືກເຮັດໃຫ້ແຫ້ງດ້ວຍຊຸດ ethanol ທີ່ມີລະດັບ (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% ແລະ 100% v/v) ກ່ອນທີ່ຈະອົບແຫ້ງດ້ວຍອາກາດ. ສຸດທ້າຍ, ໜ້າຜິວຂອງຕົວຢ່າງໄດ້ຖືກສີດດ້ວຍຟິມສີທອງເພື່ອໃຫ້ຄວາມນຳໄຟຟ້າສຳລັບການສັງເກດ SEM. ຮູບພາບ SEM ໄດ້ຖືກສຸມໃສ່ຈຸດທີ່ມີຈຸລັງ P. aeruginosa ທີ່ບໍ່ມີຊີວິດຊີວາທີ່ສຸດຢູ່ເທິງໜ້າຜິວຂອງແຕ່ລະຕົວຢ່າງ. ປະຕິບັດການວິເຄາະ EDS ເພື່ອຊອກຫາອົງປະກອບທາງເຄມີ. ກ້ອງຈຸລະທັດສະແກນເລເຊີ Zeiss Confocal (CLSM) (LSM 710, Zeiss, ເຢຍລະມັນ) ໄດ້ຖືກນຳໃຊ້ເພື່ອວັດແທກຄວາມເລິກຂອງຂຸມ. ເພື່ອສັງເກດຂຸມການກັດກ່ອນພາຍໃຕ້ biofilm, ຊິ້ນສ່ວນທົດສອບໄດ້ຖືກທຳຄວາມສະອາດກ່ອນຕາມມາດຕະຖານແຫ່ງຊາດຈີນ. ມາດຕະຖານ (CNS) GB/T4334.4-2000 ເພື່ອກຳຈັດຜະລິດຕະພັນການກັດກ່ອນ ແລະ ຟິມຊີວະພາບອອກຈາກໜ້າຜິວຂອງຊິ້ນສ່ວນທົດສອບ.
ການວິເຄາະດ້ວຍເຄື່ອງສະເປກໂຕຣສະກັອບໂຟໂຕເອເລັກຕຣອນແບບເອັກສ໌ເຣ (XPS, ລະບົບວິເຄາະພື້ນຜິວ ESCALAB250, Thermo VG, ສະຫະລັດອາເມລິກາ) ໄດ້ຖືກປະຕິບັດໂດຍໃຊ້ແຫຼ່ງລັງສີເອັກສ໌ທີ່ມີສີດຽວ (ເສັ້ນອາລູມິນຽມ Kα ທີ່ພະລັງງານ 1500 eV ແລະພະລັງງານ 150 W) ໃນຊ່ວງພະລັງງານຜູກມັດທີ່ກວ້າງ 0 ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂມາດຕະຖານ –1350 eV. ສະເປກຕຣຳຄວາມລະອຽດສູງໄດ້ຖືກບັນທຶກໄວ້ໂດຍໃຊ້ພະລັງງານຜ່ານ 50 eV ແລະຂະໜາດຂັ້ນຕອນ 0.2 eV.
ຕົວຢ່າງທີ່ຖືກບົ່ມແລ້ວໄດ້ຖືກເອົາອອກ ແລະ ລ້າງອອກດ້ວຍ PBS (pH 7.4 ± 0.2) ເປັນເວລາ 15 s45. ເພື່ອສັງເກດການຢູ່ລອດຂອງເຊື້ອແບັກທີເຣຍຂອງຊີວະພາບໃນຕົວຢ່າງ, ຊີວະພາບໄດ້ຖືກຍ້ອມສີໂດຍໃຊ້ຊຸດ LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, USA). ຊຸດດັ່ງກ່າວມີສີຍ້ອມ fluorescent ສອງຊະນິດ, ສີຍ້ອມ fluorescent SYTO-9 ສີຂຽວ ແລະ ສີຍ້ອມ fluorescent propidium iodide ສີແດງ (PI). ພາຍໃຕ້ CLSM, ຈຸດທີ່ມີສີຂຽວ fluorescent ແລະ ສີແດງເປັນຕົວແທນຂອງຈຸລັງທີ່ມີຊີວິດ ແລະ ຈຸລັງທີ່ຕາຍແລ້ວ, ຕາມລໍາດັບ. ສໍາລັບການຍ້ອມສີ, ສ່ວນປະສົມ 1 ml ທີ່ມີ 3 μl SYTO-9 ແລະ ສານລະລາຍ PI 3 μl ໄດ້ຖືກບົ່ມເປັນເວລາ 20 ນາທີທີ່ອຸນຫະພູມຫ້ອງ (23 oC) ໃນຄວາມມືດ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ຕົວຢ່າງທີ່ຍ້ອມສີໄດ້ຖືກສັງເກດເຫັນຢູ່ທີ່ສອງຄວາມຍາວຄື້ນ (488 nm ສໍາລັບຈຸລັງທີ່ມີຊີວິດ ແລະ 559 nm ສໍາລັບຈຸລັງທີ່ຕາຍແລ້ວ) ໂດຍໃຊ້ເຄື່ອງ Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, ຍີ່ປຸ່ນ). ຄວາມໜາຂອງຊີວະພາບໄດ້ຖືກວັດແທກໃນຮູບແບບການສະແກນ 3 ມິຕິ.
ວິທີການອ້າງອີງບົດຄວາມນີ້: Li, H. ແລະ ອື່ນໆ. ການກັດກ່ອນຂອງຈຸລິນຊີຂອງເຫຼັກສະແຕນເລດ 2707 super duplex ໂດຍ biofilm Pseudomonas aeruginosa ທາງທະເລ.science.Rep. 6, 20190; doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. ການແຕກຂອງເຫຼັກກ້າ duplex LDX 2101 ທີ່ເກີດຈາກການກັດກ່ອນໃນສານລະລາຍຄລໍໄຣດ໌ ທີ່ມີ thiosulfate.coros.science.80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS ຜົນກະທົບຂອງການປະຕິບັດຄວາມຮ້ອນຂອງສານລະລາຍ ແລະ ໄນໂຕຣເຈນໃນອາຍແກັສປ້ອງກັນຕໍ່ຄວາມຕ້ານທານການກັດກ່ອນແບບ pitting ຂອງການເຊື່ອມເຫຼັກສະແຕນເລດ super duplex.coros.science.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. ການສຶກສາທາງເຄມີປຽບທຽບກ່ຽວກັບການກັດກ່ອນທີ່ເກີດຈາກຈຸລິນຊີ ແລະ ໄຟຟ້າເຄມີໃນເຫຼັກສະແຕນເລດ 316L.coros.science.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. ພຶດຕິກຳທາງໄຟຟ້າເຄມີຂອງເຫຼັກກ້າ duplex 2205 ໃນສານລະລາຍດ່າງທີ່ມີ pH ແຕກຕ່າງກັນໃນເວລາມີ chloride.Electrochim.Journal.64, 211–220 (2012).
ລິດເຕິລ, ບີເຈ, ລີ, ເຈເອສ ແລະ ເຣ, ຣິ. ຜົນກະທົບຂອງຟິມຊີວະພາບທາງທະເລຕໍ່ການກັດກ່ອນ: ບົດວິຈານສັ້ນໆ.Electrochim.Journal.54, 2-7 (2008).