Nature.com сайтад зочилсонд баярлалаа. Таны ашиглаж буй хөтчийн хувилбар нь хязгаарлагдмал CSS дэмжлэгтэй. Хамгийн сайн туршлагын тулд бид танд шинэчлэгдсэн хөтчийг ашиглахыг зөвлөж байна (эсвэл Internet Explorer дээр нийцтэй байдлын горимыг идэвхгүй болгох). Энэ хооронд бид сайтыг хэв маяг болон JavaScriptгүйгээр үзүүлэх болно.
Микробын зэврэлт (MIC) нь олон салбарт ноцтой асуудал болж байгаа бөгөөд энэ нь эдийн засгийн асар их алдагдалд хүргэж болзошгүй юм. Супер дуплекс зэвэрдэггүй ган 2707 (2707 HDSS) нь маш сайн химийн эсэргүүцэлтэй тул далайн орчинд ашиглагддаг. Гэсэн хэдий ч MIC-д тэсвэртэй болохыг туршилтаар нотлоогүй байна. Энэхүү судалгаагаар далайн аэробик бактери Pseudomonas aeruginosa-ийн үүсгэсэн MIC 2707 HDSS-ийн зан төлөвийг судалсан. Электрохимийн шинжилгээгээр 2216E орчинд Pseudomonas aeruginosa био хальс байгаа үед зэврэлтийн потенциал эерэг өөрчлөгдөж, зэврэлтийн гүйдлийн нягтрал нэмэгддэг болохыг харуулсан. Рентген фотоэлектрон спектроскопийн (XPS) шинжилгээгээр био хальсан доорх дээжийн гадаргуу дээрх Cr агууламж буурсан болохыг харуулсан. Нүхнүүдийн харааны шинжилгээгээр P. aeruginosa био хальс нь 14 хоногийн инкубацийн хугацаанд хамгийн ихдээ 0.69 µm нүхний гүн үүсгэсэн болохыг харуулсан. Хэдийгээр энэ нь бага боловч 2707 HDSS нь P. aeruginosa биофильмсийн MIC-д бүрэн дархлаатай биш гэдгийг харуулж байна.
Дуплекс зэвэрдэггүй ган (DSS) нь маш сайн механик шинж чанар болон зэврэлтээс хамгаалах чадварын төгс хослолын ачаар янз бүрийн салбарт өргөн хэрэглэгддэг1,2. Гэсэн хэдий ч орон нутгийн хонхорхойжилт үүссээр байгаа бөгөөд энэ гангийн бүрэн бүтэн байдалд нөлөөлдөг3,4. DSS нь бичил биетний зэврэлтэнд тэсвэртэй биш (MIC)5,6. DSS-ийн өргөн хүрээний хэрэглээ байгаа хэдий ч DSS-ийн зэврэлтээс хамгаалах чадвар нь удаан хугацаанд ашиглахад хангалтгүй орчин байсаар байна. Энэ нь зэврэлтээс хамгаалах чадвар өндөртэй илүү үнэтэй материал шаардлагатай гэсэн үг юм. Jeon et al7 супер дуплекс зэвэрдэггүй ган (SDSS) хүртэл зэврэлтээс хамгаалах чадварын хувьд зарим хязгаарлалттай болохыг тогтоожээ. Тиймээс зарим тохиолдолд зэврэлтээс хамгаалах чадвар өндөртэй супер дуплекс зэвэрдэггүй ган (HDSS) шаардлагатай байдаг. Энэ нь өндөр хайлштай HDSS-ийг хөгжүүлэхэд хүргэсэн.
Зэврэлтээс хамгаалах DSS нь альфа ба гамма фазын харьцаанаас хамаардаг бөгөөд хоёр дахь фазын зэргэлдээ орших Cr, Mo болон W бүсүүдийн 8, 9, 10-д буурдаг. HDSS нь Cr, Mo болон N11-ийн өндөр агууламжтай тул зэврэлтээс хамгаалах чадвар сайтай бөгөөд жингийн% Cr + 3.3 (жингийн% Mo + 0.5 жингийн%W) + 16% жингийн N12-ээр тодорхойлогддог эквивалент нүхжилтийн эсэргүүцлийн тоо (PREN)-ийн өндөр утга (45-50)-тай байдаг. Түүний маш сайн зэврэлтээс хамгаалах чадвар нь ойролцоогоор 50% феррит (α) ба 50% аустенит (γ) фазуудыг агуулсан тэнцвэртэй найрлагаас хамаардаг. HDSS нь илүү сайн механик шинж чанартай бөгөөд хлоридын зэврэлтэд илүү тэсвэртэй байдаг. Сайжруулсан зэврэлтээс хамгаалах чадвар нь HDSS-ийг далайн орчин гэх мэт илүү түрэмгий хлорид орчинд ашиглах боломжийг өргөжүүлдэг.
MIC нь газрын тос, байгалийн хий, усны үйлдвэрлэл зэрэг олон салбарт томоохон асуудал болж байна14. MIC нь зэврэлтийн бүх гэмтлийн 20%-ийг эзэлдэг15. MIC нь олон орчинд ажиглагдаж болох биоэлектрохимийн зэврэлт юм. Металл гадаргуу дээр үүссэн биофильм нь электрохимийн нөхцлийг өөрчилж, улмаар зэврэлтийн процесст нөлөөлдөг. MIC зэврэлт нь биофильмээс үүдэлтэй гэж өргөнөөр үздэг. Цахилгаан үүсгэгч бичил биетүүд амьд үлдэхийн тулд шаардлагатай энергийг авахын тулд металлыг иддэг17. Саяхны MIC судалгаагаар EET (эсийн гаднах электрон дамжуулалт) нь электроген бичил биетнүүдээр өдөөгдсөн MIC-ийн хурдыг хязгаарлах хүчин зүйл болохыг харуулсан. Zhang et al. 18 нь электрон зуучлагчид Desulfovibrio sessificans эсүүд болон 304 зэвэрдэггүй гангийн хоорондох электрон дамжуулалтыг хурдасгаж, MIC-ийн илүү хүнд халдлагад хүргэдэг болохыг харуулсан. Anning et al. 19 болон Wenzlaff et al. 20 нь зэврэлт сульфат бууруулагч бактерийн (SRBs) биофильм нь металл субстратаас электроныг шууд шингээж, улмаар ноцтой нүхжилт үүсгэдэг болохыг харуулсан.
DSS нь SRB, төмөр бууруулдаг бактери (IRB) гэх мэт агуулсан орчинд MIC-д мэдрэмтгий байдаг нь мэдэгдэж байна. 21. Эдгээр бактери нь биофильмийн доор DSS-ийн гадаргуу дээр орон нутгийн нүхжилт үүсгэдэг. 22,23. DSS-ээс ялгаатай нь HDSS24 MIC нь сайн мэдэгддэггүй.
Pseudomonas aeruginosa нь байгальд өргөн тархсан Грам сөрөг, хөдөлгөөнтэй, саваа хэлбэртэй бактери юм25. Pseudomonas aeruginosa нь далайн орчинд MIC-ийн концентрацийг нэмэгдүүлдэг гол бичил биетний бүлэг юм. Pseudomonas нь зэврэлтийн процесст идэвхтэй оролцдог бөгөөд био хальс үүсэх үед анхдагч колоничлогч гэдгээрээ алдартай. Махат нар 28 болон Юань нар 29 нь Pseudomonas aeruginosa нь усны орчинд зөөлөн ган болон хайлшийн зэврэлтийн хурдыг нэмэгдүүлэх хандлагатай болохыг харуулсан.
Энэхүү ажлын гол зорилго нь далайн аэробик бактери Pseudomonas aeruginosa-ийн үүсгэсэн MIC 2707 HDSS-ийн шинж чанарыг электрохимийн арга, гадаргуугийн шинжилгээний арга, зэврэлтийн бүтээгдэхүүний шинжилгээг ашиглан судлах явдал байв. MIC 2707 HDSS-ийн зан төлөвийг судлахын тулд нээлттэй хэлхээний потенциал (OCP), шугаман туйлшралын эсэргүүцэл (LPR), электрохимийн импеданс спектроскопи (EIS), потенциал динамик туйлшрал зэрэг электрохимийн судалгааг хийсэн. Зэврэлттэй гадаргуу дээрх химийн элементүүдийг илрүүлэхийн тулд энергийн тархалтын спектрометрийн шинжилгээ (EDS) хийсэн. Үүнээс гадна, Pseudomonas aeruginosa агуулсан далайн орчны нөлөөн дор исэл хальсны идэвхгүйжилтийн тогтвортой байдлыг тодорхойлохын тулд рентген фотоэлектрон спектроскопи (XPS) ашигласан. Нүхний гүнийг конфокал лазер сканнердах микроскоп (CLSM) ашиглан хэмжсэн.
Хүснэгт 1-т 2707 HDSS-ийн химийн найрлагыг харуулав. Хүснэгт 2-т 2707 HDSS нь 650 МПа урсалтын бат бэхтэй маш сайн механик шинж чанартай болохыг харуулав. Зураг 1-т уусмалын дулааны боловсруулалттай 2707 HDSS-ийн оптик бичил бүтцийг харуулав. Ойролцоогоор 50% аустенит ба 50% феррит фаз агуулсан бичил бүтцэд хоёрдогч фазгүй аустенит ба феррит фазын сунасан туузууд харагдаж байна.
Зураг 2a дээр 2216E абиотик орчин болон P. aeruginosa шөлөнд 37°C-д 14 хоногийн турш байлгасан 2707 HDSS-ийн нээлттэй хэлхээний потенциал (Eocp)-ийг өртөх хугацаатай харьцуулан харуулав. Энэ нь Eocp-ийн хамгийн том бөгөөд хамгийн мэдэгдэхүйц өөрчлөлт эхний 24 цагийн дотор явагддаг болохыг харуулж байна. Хоёр тохиолдолд Eocp-ийн утга 16 цагийн орчимд -145 мВ (SCE-тэй харьцуулахад)-д оргилдоо хүрч, дараа нь огцом буурч, абиотик дээжийн хувьд -477 мВ (SCE-тэй харьцуулахад) болон -236 мВ (SCE-тэй харьцуулахад)-д хүрсэн. 24 цагийн дараа P. aeruginosa-ийн Eocp 2707 HDSS утга -228 мВ (SCE-тэй харьцуулахад)-д харьцангуй тогтвортой байсан бол биологийн бус дээжийн харгалзах утга нь ойролцоогоор -442 мВ (SCE-тэй харьцуулахад) байв. P. aeruginosa-ийн дэргэд Eocp нэлээд бага байсан.
Абиотик орчин болон Pseudomonas aeruginosa шөлөнд 37 °C-д 2707 HDSS дээжийг электрохимийн судалгаагаар судалсан:
(a) Eocp-г өртөлтийн хугацааны функц, (b) 14 дэх өдрийн туйлшралын муруй, (c) Rp-г өртөлтийн хугацааны функц, болон (d) icorr-г өртөлтийн хугацааны функц.
Хүснэгт 3-т 14 хоногийн хугацаанд абиотик болон Pseudomonas aeruginosa тарьсан орчинд өртсөн 2707 HDSS дээжийн электрохимийн зэврэлтийн параметрүүдийг харуулав. Анод ба катодын муруйнуудын тангенсийг стандарт аргуудын дагуу зэврэлтийн гүйдлийн нягтрал (icorr), зэврэлтийн потенциал (Ecorr) болон Тафелийн налуу (βα ба βc) өгөх огтлолцлыг олж авахын тулд экстраполяци хийсэн30,31.
Зураг 2b-д үзүүлсэнчлэн, P. aeruginosa муруйн дээш шилжилт нь абиотик муруйтай харьцуулахад Ecorr-ийн өсөлтөд хүргэсэн. Зэврэлтийн хурдтай пропорциональ icorr утга нь Pseudomonas aeruginosa дээжинд 0.328 µA см-2 болж өссөн нь биологийн бус дээжээс (0.087 µA см-2) дөрөв дахин их байна.
LPR нь зэврэлтийг хурдан шинжлэх сонгодог үл эвдэх электрохимийн арга юм. Үүнийг мөн MIC32-ийг судлахад ашигласан. Зураг 2c дээр туйлшралын эсэргүүцэл (Rp) нь өртөх хугацаанаас хамаарч байгааг харуулж байна. Rp утга өндөр байх тусам зэврэлт бага байна гэсэн үг. Эхний 24 цагийн дотор Rp 2707 HDSS нь абиотик дээжийн хувьд 1955 кΩ см2, Pseudomonas aeruginosa дээжийн хувьд 1429 кΩ см2-т оргил үедээ хүрсэн. Зураг 2c-д мөн Rp утга нэг өдрийн дараа хурдан буурч, дараа нь дараагийн 13 хоногт харьцангуй өөрчлөгдөөгүй байгааг харуулж байна. Pseudomonas aeruginosa дээжийн Rp утга нь ойролцоогоор 40 кΩ см2 бөгөөд энэ нь биологийн бус дээжийн 450 кΩ см2 утгаас хамаагүй бага байна.
icorr-ийн утга нь жигд зэврэлтийн хурдтай пропорциональ байна. Үүний утгыг дараах Штерн-Гири тэгшитгэлээс тооцоолж болно:
Зое болон бусад 33-ын мэдээлснээр энэхүү бүтээлд Тафелийн налуу B-ийн ердийн утгыг 26 мВ/декс гэж үзсэн. Зураг 2d-д биологийн бус дээж 2707-ийн icorr харьцангуй тогтвортой хэвээр байсан бол P. aeruginosa дээж эхний 24 цагийн дараа ихээхэн хэлбэлзэж байгааг харуулж байна. P. aeruginosa дээжийн icorr утга нь биологийн бус хяналтын дээжээс хэд дахин өндөр байв. Энэ хандлага нь туйлшралын эсэргүүцлийн үр дүнтэй нийцэж байна.
EIS нь зэврэлттэй гадаргуу дээрх электрохимийн урвалыг тодорхойлоход ашигладаг өөр нэг үл эвдэх арга юм. Абиотик орчин болон Pseudomonas aeruginosa уусмалд өртсөн дээжийн импедансын спектр ба тооцоолсон багтаамжийн утга, дээжийн гадаргуу дээр үүссэн идэвхгүй хальс/био хальсны эсэргүүцэл Rb, цэнэгийн дамжуулалтын эсэргүүцэл Rct, цахилгаан давхар давхаргын багтаамж Cdl (EDL) болон тогтмол QCPE фазын элементийн параметрүүд (CPE). Эдгээр параметрүүдийг эквивалент хэлхээний (EEC) загварыг ашиглан өгөгдлийг тохируулснаар цаашид шинжилсэн.
Зураг 3-т абиотик орчин болон P. aeruginosa шөл дэх 2707 HDSS дээжийн хувьд өөр өөр инкубацийн хугацаанд зориулсан ердийн Найквистийн график (a ба b) болон Бодегийн график (a' ба b')-ийг харуулав. Pseudomonas aeruginosa-ийн дэргэд Найквистийн цагирагны диаметр буурдаг. Бодегийн график (Зураг 3b') нь нийт импедансын өсөлтийг харуулж байна. Амрах хугацааны тогтмолын талаарх мэдээллийг фазын максимумаас авч болно. Зураг 4-т нэг давхарга (a) ба хоёр давхарга (b) болон харгалзах EEC-үүд дээр суурилсан физик бүтцийг харуулав. CPE-ийг EEC загварт оруулсан болно. Түүний нэвтрэх болон импедансыг дараах байдлаар илэрхийлнэ:
2707 HDSS дээжийн импедансын спектрийг тохируулах хоёр физик загвар ба харгалзах эквивалент хэлхээ:
энд Y0 нь KPI утга, j нь хуурмаг тоо буюу (-1)1/2, ω нь өнцгийн давтамж, n нь нэгээс бага KPI чадлын индекс юм35. Цэнэг дамжуулах эсэргүүцлийн инверсия (өөрөөр хэлбэл 1/Rct) нь зэврэлтийн хурдтай тохирч байна. Rct бага байх тусам зэврэлтийн хурд өндөр байна27. 14 хоногийн инкубацийн дараа Pseudomonas aeruginosa-ийн дээжийн Rct нь 32 кΩ см2 хүрсэн нь биологийн бус дээжийн 489 кΩ см2-ээс хамаагүй бага байна (Хүснэгт 4).
Зураг 5-д үзүүлсэн CLSM болон SEM зургуудаас харахад HDSS дээж 2707-ийн гадаргуу дээрх био хальсны бүрхүүл 7 хоногийн дараа нягт байгааг тодорхой харуулж байна. Гэсэн хэдий ч 14 хоногийн дараа био хальсны бүрхүүл муу байсан бөгөөд зарим үхсэн эсүүд гарч ирсэн. Хүснэгт 5-д P. aeruginosa-д 7 ба 14 хоногийн турш өртсөний дараах 2707 HDSS дээжинд био хальсны зузааныг харуулав. Био хальсны хамгийн их зузаан нь 7 хоногийн дараа 23.4 µм-ээс 14 хоногийн дараа 18.9 µм болж өөрчлөгдсөн. Био хальсны дундаж зузаан нь энэ хандлагыг баталсан. Энэ нь 7 хоногийн дараа 22.2 ± 0.7 µм-ээс 14 хоногийн дараа 17.8 ± 1.0 µм болж буурсан.
(a) 7 хоногийн 3 хэмжээст CLSM зураг, (b) 14 хоногийн 3 хэмжээст CLSM зураг, (c) 7 хоногийн SEM зураг, болон (d) 14 хоногийн SEM зураг.
P. aeruginosa-д 14 хоногийн турш өртсөн дээжинд EMF нь биофильм болон зэврэлтийн бүтээгдэхүүнд химийн элементүүдийг илрүүлсэн. Зураг 6-д биофильм болон зэврэлтийн бүтээгдэхүүнд агуулагдах C, N, O, P-ийн агууламж цэвэр металлаас хамаагүй өндөр байгааг харуулж байна, учир нь эдгээр элементүүд нь биофильм болон тэдгээрийн метаболитуудтай холбоотой байдаг. Микробуудад зөвхөн ул мөр хэмжээний хром, төмрийг л шаарддаг. Биофильм болон дээжийн гадаргуу дээрх зэврэлтийн бүтээгдэхүүнд Cr болон Fe-ийн өндөр түвшин байгаа нь металл матриц зэврэлтийн улмаас элементүүдээ алдсан болохыг харуулж байна.
14 хоногийн дараа 2216E орчинд P. aeruginosa-тай болон үгүй ​​нүхнүүд ажиглагдсан. Инкубаци хийхээс өмнө дээжийн гадаргуу нь гөлгөр, согоггүй байсан (Зураг 7a). Инкубаци хийж, био хальс болон зэврэлтийн бүтээгдэхүүнийг зайлуулсны дараа дээжийн гадаргуу дээрх хамгийн гүн нүхнүүдийг Зураг 7b ба c-д үзүүлсэн шиг CLSM ашиглан шалгасан. Биологийн бус хяналтын гадаргуу дээр илэрхий нүхжилт илрээгүй (хамгийн их нүхжилтийн гүн 0.02 µм). P. aeruginosa-ийн үүсгэсэн хамгийн их нүхний гүн нь 7 хоногт 0.52 µм, 14 хоногт 0.69 µм байсан бөгөөд энэ нь 3 дээжийн дундаж хамгийн их нүхний гүнд үндэслэсэн (дээж тус бүрт 10 хамгийн их нүхний гүнийг сонгосон). Тус тус 0.42 ± 0.12 µм ба 0.52 ± 0.15 µм хүрсэн (Хүснэгт 5). Эдгээр нүхний гүний утга нь бага боловч чухал юм.
(a) өртөхөөс өмнө, (b) абиотик орчинд 14 хоног, (c) Pseudomonas aeruginosa шөлөнд 14 хоног байлгана.
Зураг дээр. Хүснэгт 8-д янз бүрийн дээжийн гадаргуугийн XPS спектрийг харуулсан бөгөөд гадаргуу бүрийн шинжилсэн химийн найрлагыг Хүснэгт 6-д нэгтгэн харуулав. Хүснэгт 6-д P. aeruginosa (А ба В дээжүүд)-ийн дэргэд Fe ба Cr-ийн атомын хувь нь биологийн бус хяналтынхаас (C ба D дээжүүд) хамаагүй бага байв. P. aeruginosa дээжийн хувьд Cr 2p цөмийн түвшинд спектрийн муруйг 574.4, 576.6, 578.3 ба 586.8 эВ холболтын энергитэй (BE) дөрвөн оргил бүрэлдэхүүн хэсэгт тохируулсан бөгөөд үүнийг тус тус Cr, Cr2O3, CrO3 болон Cr(OH)3-тэй холбож болно (Зураг 9a ба b). Биологийн бус дээжийн хувьд Cr 2p-ийн үндсэн түвшний спектр нь Зураг 9c ба d-д тус тус Cr (BE-ийн хувьд 573.80 eV) болон Cr2O3 (BE-ийн хувьд 575.90 eV) гэсэн хоёр үндсэн оргил агуулдаг. Абиотик дээж болон P. aeruginosa дээжийн хоорондох хамгийн гайхалтай ялгаа нь Cr6+ байгаа бөгөөд био хальсан дор Cr(OH)3 (BE 586.8 eV)-ийн харьцангуй өндөр хувь байв.
Хоёр орчин дахь 2707 HDSS дээжийн гадаргуугийн өргөн XPS спектрүүд нь тус тус 7 ба 14 хоног байна.
(a) P. aeruginosa-д 7 хоног, (b) P. aeruginosa-д 14 хоног, (c) абиотик орчинд 7 хоног, болон (d) абиотик орчинд 14 хоног.
HDSS нь ихэнх орчинд зэврэлтэнд тэсвэртэй өндөр түвшинд байдаг. Ким нар2 HDSS UNS S32707 нь 45-аас дээш PREN-тэй өндөр хайлштай DSS гэж тодорхойлогдсон гэж мэдээлсэн. Энэхүү бүтээлд ашигласан 2707 HDSS дээжийн PREN утга нь 49 байсан. Энэ нь хүчиллэг орчинд ашигтай хромын өндөр агууламж, молибден, никелийн өндөр агууламжтай холбоотой юм. Мөн хлоридын өндөр агууламжтай орчинд сайн тэнцвэртэй найрлага, согоггүй бичил бүтэц нь бүтцийн тогтвортой байдал, зэврэлтэнд тэсвэртэй байдалд тустай. Гэсэн хэдий ч химийн маш сайн эсэргүүцэлтэй хэдий ч энэхүү бүтээлийн туршилтын өгөгдлүүд нь 2707 HDSS нь P. aeruginosa биофильм MIC-д бүрэн дархлаатай биш гэдгийг харуулж байна.
Электрохимийн үр дүнгээс харахад P. aeruginosa шөлөнд агуулагдах 2707 HDSS-ийн зэврэлтийн хурд нь биологийн бус орчинтой харьцуулахад 14 хоногийн дараа мэдэгдэхүйц нэмэгдсэн байна. Зураг 2a-д эхний 24 цагийн хугацаанд абиотик орчин болон P. aeruginosa шөлөнд Eocp-ийн бууралт ажиглагдсан. Үүний дараа био хальс нь дээжийн гадаргууг бүрэн бүрхэж, Eocp харьцангуй тогтвортой болдог36. Гэсэн хэдий ч биологийн Eocp түвшин нь биологийн бус Eocp түвшингээс хамаагүй өндөр байсан. Энэ ялгаа нь P. aeruginosa био хальс үүсэхтэй холбоотой гэж үзэх үндэслэл бий. Зураг 2d дээр P. aeruginosa-ийн дэргэд icorr 2707 HDSS утга 0.627 μA см-2 хүрсэн нь абиотик хяналтынхаас (0.063 μA см-2) хэд дахин өндөр бөгөөд энэ нь EIS-ээр хэмжсэн Rct утгатай тохирч байна. Эхний хэдэн өдөр P. aeruginosa шөлний импедансын утга нь P. aeruginosa эсүүд наалдаж, био хальс үүссэний улмаас нэмэгдсэн. Гэсэн хэдий ч био хальс нь дээжийн гадаргууг бүрэн бүрхэхэд импеданс буурдаг. Хамгаалалтын давхарга нь голчлон био хальс болон био хальсны метаболитууд үүссэний улмаас халдлагад өртдөг. Үүний үр дүнд цаг хугацааны явцад зэврэлтэд тэсвэртэй байдал буурч, P. aeruginosa наалдах нь орон нутгийн зэврэлтийг үүсгэсэн. Абиотик орчны чиг хандлага өөр байсан. Биологийн бус хяналтын зэврэлтэд тэсвэртэй байдал нь P. aeruginosa шөлөнд өртсөн дээжийн харгалзах утгаас хамаагүй өндөр байсан. Үүнээс гадна, абиотик тохиолдлын хувьд Rct 2707 HDSS утга 14 дэх өдөр 489 кΩ см2 хүрсэн нь P. aeruginosa-ийн дэргэд Rct утгаас (32 кΩ см2) 15 дахин их байна. Тиймээс 2707 HDSS нь ариутгасан орчинд зэврэлтэнд маш сайн тэсвэртэй боловч P. aeruginosa биофильмээс үүссэн MIC-д тэсвэртэй биш юм.
Эдгээр үр дүнг Зураг 2b-д үзүүлсэн туйлшралын муруйгаас ажиглаж болно. Анодын салалалт нь Pseudomonas aeruginosa био хальс үүсэх болон металлын исэлдэлтийн урвалтай холбоотой байсан. Энэ тохиолдолд катодын урвал нь хүчилтөрөгчийн бууралт юм. P. aeruginosa-ийн оршихуй нь зэврэлтийн гүйдлийн нягтралыг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлсэн бөгөөд энэ нь абиотик хяналтаас ойролцоогоор нэг дахин өндөр байна. Энэ нь P. aeruginosa био хальс нь 2707 HDSS-ийн орон нутгийн зэврэлтийг нэмэгдүүлдэг болохыг харуулж байна. Юань нар29 нь Cu-Ni 70/30 хайлшийн зэврэлтийн гүйдлийн нягтрал нь P. aeruginosa био хальсны үйлчлэлээр нэмэгдсэн болохыг тогтоожээ. Энэ нь Pseudomonas aeruginosa био хальсаар хүчилтөрөгчийн бууралтын биокатализтай холбоотой байж болох юм. Энэхүү ажиглалт нь энэ бүтээл дэх MIC 2707 HDSS-ийг тайлбарлаж магадгүй юм. Аэробын био хальсны доор хүчилтөрөгч бага байж болно. Тиймээс металл гадаргууг хүчилтөрөгчөөр дахин идэвхгүйжүүлэхээс татгалзах нь энэ бүтээл дэх MIC-д нөлөөлөх хүчин зүйл байж болно.
Дикинсон нар 38 нь химийн болон электрохимийн урвалын хурдад дээжийн гадаргуу дээрх суурин бактерийн бодисын солилцооны идэвхжил болон зэврэлтийн бүтээгдэхүүний шинж чанар шууд нөлөөлж болохыг санал болгосон. Зураг 5 болон Хүснэгт 5-д үзүүлсэнчлэн эсийн тоо болон био хальсны зузаан 14 хоногийн дараа буурсан. Үүнийг 14 хоногийн дараа 2707 HDSS-ийн гадаргуу дээрх суурин эсүүдийн ихэнх нь 2216E орчин дахь шим тэжээлийн хомсдол эсвэл 2707 HDSS матрицаас хортой металл ионууд ялгарснаас болж үхсэнтэй холбон тайлбарлаж болно. Энэ нь багц туршилтын хязгаарлалт юм.
Энэхүү бүтээлд P. aeruginosa биоплас нь 2707 HDSS-ийн гадаргуу дээрх биопласны дор Cr болон Fe-ийн орон нутгийн хомсдолд нөлөөлсөн (Зураг 6). Хүснэгт 6-д C дээжтэй харьцуулахад D дээж дэх Fe болон Cr-ийн бууралтыг харуулсан бөгөөд энэ нь P. aeruginosa биопласны улмаас үүссэн ууссан Fe болон Cr нь эхний 7 хоногт хадгалагдсан болохыг харуулж байна. 2216E орчныг далайн орчныг дуурайлган хийхэд ашигладаг. Энэ нь 17700 ppm Cl- агуулдаг бөгөөд энэ нь байгалийн далайн усан дахь агууламжтай харьцуулах боломжтой. XPS-ээр шинжилсэн 7 ба 14 хоногийн абиотик дээжинд 17700 ppm Cl- байгаа нь Cr-ийн бууралтын гол шалтгаан болсон. P. aeruginosa дээжтэй харьцуулахад абиотик дээжинд Cr-ийн уусах нь абиотик нөхцөлд 2707 HDSS нь хлорт хүчтэй тэсвэртэй байсан тул хамаагүй бага байсан. Зураг 9-т идэвхгүйжүүлэгч хальсанд Cr6+ байгааг харуулж байна. Чен, Клэйтон нарын санал болгосноор энэ нь P. aeruginosa биоплассаар гангийн гадаргуугаас хромыг зайлуулахад оролцож болзошгүй юм.
Бактерийн өсөлтөөс шалтгаалан тариалалтын өмнөх болон дараах орчны рН-ийн утга тус тус 7.4 ба 8.2 байв. Тиймээс P. aeruginosa-ийн био хальснаас доош органик хүчлийн зэврэлт нь их хэмжээний орчин дахь харьцангуй өндөр рН-ийн улмаас энэ ажилд нөлөөлөх магадлал багатай юм. Биологийн бус хяналтын орчны рН нь 14 хоногийн туршилтын хугацаанд (анхны 7.4-өөс эцсийн 7.5 хүртэл) мэдэгдэхүйц өөрчлөгдөөгүй. Инкубацийн дараа үрийн орчин дахь рН-ийн өсөлт нь P. aeruginosa-ийн бодисын солилцооны идэвхжилтэй холбоотой бөгөөд туршилтын тууз байхгүй үед рН-д ижил нөлөө үзүүлдэг болохыг тогтоожээ.
Зураг 7-д үзүүлсэнчлэн, P. aeruginosa-ийн био хальснаас үүссэн хамгийн их нүхний гүн нь 0.69 µm байсан нь абиотик орчныхоос (0.02 µm) хамаагүй их байна. Энэ нь дээр дурдсан электрохимийн өгөгдөлтэй нийцэж байна. 0.69 µm нүхний гүн нь ижил нөхцөлд 2205 DSS-ийн мэдээлсэн 9.5 µm утгаас арав дахин бага байна. Эдгээр өгөгдлүүд нь 2707 HDSS нь 2205 DSS-ээс илүү MIC-д илүү тэсвэртэй болохыг харуулж байна. 2707 HDSS нь илүү өндөр Cr түвшинтэй бөгөөд энэ нь удаан хугацааны идэвхгүйжилтийг хангадаг, P. aeruginosa-г идэвхгүйжүүлэхэд илүү хэцүү бөгөөд хортой хоёрдогч тунадасжилтгүй тэнцвэртэй фазын бүтэцтэй тул нүхжилт үүсгэдэг тул энэ нь гайхах зүйл биш юм.
Эцэст нь хэлэхэд, абиотик орчин дахь бага зэргийн нүхнүүдтэй харьцуулахад P. aeruginosa шөлний 2707 HDSS-ийн гадаргуу дээр MIC нүхнүүд олдсон. Энэхүү судалгаагаар 2707 HDSS нь 2205 DSS-ээс MIC-д илүү тэсвэртэй боловч P. aeruginosa био хальсны улмаас MIC-д бүрэн дархлаатай биш болохыг харуулж байна. Эдгээр үр дүнгүүд нь далайн орчинд тохиромжтой зэвэрдэггүй ган, ашиглалтын хугацааг сонгоход тусалдаг.
Хятадын Шэньян хотын Зүүн Хойд Их Сургуулийн (NEU) Металлургийн Сургуулиас олгосон 2707 HDSS-ийн купон. NEU Материалын шинжилгээ, туршилтын хэлтэс шинжилсэн 2707 HDSS-ийн элементийн найрлагыг Хүснэгт 1-д үзүүлэв. Бүх дээжийг 1180°C температурт 1 цагийн турш хатуу уусмалд боловсруулсан. Зэврэлтийн туршилтын өмнө дээд тал нь 1 см2 нээлттэй гадаргуутай зоос хэлбэртэй 2707 HDSS-ийг цахиурын карбидын зүлгүүрээр 2000 ширхэг хүртэл өнгөлж, дараа нь 0.05 мкм Al2O3 нунтаг зутангаар өнгөлсөн. Хажуу болон ёроолыг идэвхгүй будгаар хамгаалсан. Хатаасны дараа дээжийг ариутгасан ионгүйжүүлсэн усаар угааж, 75% (v/v) этанолоор 0.5 цагийн турш ариутгасан. Дараа нь хэрэглэхийн өмнө хэт ягаан туяаны (хэт ягаан туяаны) гэрэлд 0.5 цагийн турш агаарт хатаасан.
Далайн Pseudomonas aeruginosa омгийн MCCC 1A00099-ийг Хятадын Сяамень далайн соёлын цуглуулгын төвөөс (MCCC) худалдаж авсан. Pseudomonas aeruginosa-г 37°C-ийн аэробикийн нөхцөлд 250 мл колбонд болон 500 мл шилэн электрохимийн эсүүдэд Marine 2216E шингэн орчин (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Хятад) ашиглан ургуулсан. Орчны найрлагад (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 6NH26NH3, 3.0016 NH3 5.0 пептон, 1.0 мөөгөнцрийн ханд болон 0.1 төмрийн цитрат агуулагдана. Вакцинжуулалтаас өмнө 121°C-д 20 минутын турш автоклавт хийнэ. Гэрлийн микроскопоор 400 дахин томруулалттайгаар гемоцитометр ашиглан суурин болон планктон эсийг тоолно. Вакцин хийсний дараахан планктоник Pseudomonas aeruginosa-ийн анхны концентраци нь ойролцоогоор 106 эс/мл байв.
Электрохимийн туршилтыг 500 мл-ийн дунд зэргийн эзэлхүүнтэй сонгодог гурван электродтой шилэн эсэд хийсэн. Цагаан алтны хуудас болон ханасан каломель электрод (SAE)-ийг давсны гүүрээр дүүргэсэн Луггин хялгасан судсаар дамжуулан реакторт холбосон бөгөөд эдгээр нь тус тус эсрэг болон лавлах электрод болж үйлчилсэн. Ажлын электрод үйлдвэрлэхийн тулд резинэн зэс утсыг дээж бүрт холбож, эпокси давирхайгаар бүрж, ажлын электродын нэг талд ойролцоогоор 1 см2 хамгаалалтгүй талбай үлдээсэн. Электрохимийн хэмжилтийн үед дээжийг 2216E орчинд байрлуулж, усан ваннд тогтмол инкубацийн температурт (37°C) хадгалсан. OCP, LPR, EIS болон потенциалын динамик туйлшралын өгөгдлийг Autolab потенциостат (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., USA) ашиглан хэмжсэн. LPR туршилтыг -5-5 мВ-ийн хүрээнд Eocp ашиглан 0.125 мВ s-1 сканнердах хурдаар, 1 Гц дээж авах хурдаар бүртгэсэн. EIS-ийг 0.01-10,000 Гц давтамжийн хүрээнд синус долгионоор тогтвортой төлөвт Eocp дээр 5 мВ хүчдэл ашиглан гүйцэтгэсэн. Потенциалыг шүүрч авахаас өмнө электродууд чөлөөт зэврэлтийн потенциалын тогтвортой утгад хүрэх хүртэл сул зогсолтын горимд байсан. Дараа нь туйлшралын муруйг Eocp-ийн функц болгон -0.2-1.5 В хүртэл 0.166 мВ/с сканнердах хурдаар хэмжсэн. Туршилт бүрийг P. aeruginosa-тай болон P. aeruginosa-гүйгээр 3 удаа давтсан.
Металлографийн шинжилгээний дээжийг 2000 ширхэгтэй нойтон SiC цаасаар механик аргаар өнгөлж, дараа нь оптик ажиглалт хийх зорилгоор 0.05 µm Al2O3 нунтаг суспензээр өнгөлсөн. Металлографийн шинжилгээг оптик микроскоп ашиглан хийсэн. Дээжийг калийн гидроксидын 43-ийн 10 жингийн% уусмалаар сийлсэн.
Инкубацийн дараа дээжийг фосфатын буфержуулсан давсны уусмал (PBS) (рН 7.4 ± 0.2)-аар 3 удаа угааж, био хальсыг бэхлэхийн тулд 2.5% (v/v) глутаральдегидээр 10 цагийн турш бэхэлсэн. Дараа нь агаарт хатаахаас өмнө этанол (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% болон 100% эзэлхүүнтэй)-ээр хатаасан. Эцэст нь SEM ажиглалтын цахилгаан дамжуулах чадварыг хангахын тулд дээжийн гадаргуу дээр алтан хальс түрхсэн. SEM зургийг дээж бүрийн гадаргуу дээр хамгийн хөдөлгөөнгүй P. aeruginosa эсүүдтэй цэгүүдэд төвлөрүүлсэн. Химийн элементүүдийг олохын тулд EDS шинжилгээг хий. Нүхний гүнийг хэмжихэд Zeiss конфокаль лазер сканнердах микроскоп (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Герман) ашигласан. Био хальсан доорх зэврэлтийн нүхийг ажиглахын тулд туршилтын дээжийг эхлээд Хятадын үндэсний стандарт (CNS) GB/T4334.4-2000-ийн дагуу цэвэрлэж, туршилтын дээжийн гадаргуугаас зэврэлтийн бүтээгдэхүүн болон био хальсыг зайлуулна.
Рентген фотоэлектрон спектроскопи (XPS, ESCALAB250 гадаргуугийн шинжилгээний систем, Thermo VG, АНУ) шинжилгээг монохромат рентген эх үүсвэр (1500 эВ энерги, 150 Вт чадалтай хөнгөн цагаан Kα шугам) ашиглан -1350 эВ стандарт нөхцөлд өргөн хүрээний холболтын энерги 0-д гүйцэтгэсэн. Өндөр нарийвчлалтай спектрийг 50 эВ дамжуулах энерги, 0.2 эВ алхам ашиглан бүртгэсэн.
Инкубацийн дээжийг авч, PBS (рН 7.4 ± 0.2)-аар 15 с45 хугацаанд зөөлөн угаасан. Дээж дээрх био хальсны бактерийн амьдрах чадварыг ажиглахын тулд био хальсыг LIVE/DEAD BacLight бактерийн амьдрах чадварын хэрэгсэл (Invitrogen, Eugene, OR, USA) ашиглан будсан. Хэрэгсэлд хоёр флуоресцент будагч бодис агуулагддаг: SYTO-9 ногоон флуоресцент будаг ба пропидиум иодид (PI) улаан флуоресцент будаг. CLSM-д флуоресцент ногоон ба улаан цэгүүд нь тус тус амьд ба үхсэн эсийг илэрхийлдэг. Будахдаа 3 мкл SYTO-9 ба 3 мкл PI уусмал агуулсан 1 мл хольцыг өрөөний температурт (23°C) харанхуйд 20 минут инкубацалсан. Үүний дараа будсан дээжийг Nikon CLSM аппарат (C2 Plus, Nikon, Япон) ашиглан хоёр долгионы уртад (амьд эсийн хувьд 488 нм, үхсэн эсийн хувьд 559 нм) шалгасан. Био хальсны зузааныг 3D сканнердах горимд хэмжсэн.
Энэ өгүүллийг хэрхэн иш татах вэ: Ли, Х. нар. Pseudomonas aeruginosa далайн биофильмээр хийсэн 2707 супер дуплекс зэвэрдэггүй гангийн бичил биетний зэврэлт. Шинжлэх ухаан. 6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Тиосульфатын дэргэд хлоридын уусмалд LDX 2101 дуплекс зэвэрдэггүй гангийн стрессийн зэврэлтээс хагарах. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Тиосульфатын дэргэд хлоридын уусмалд LDX 2101 дуплекс зэвэрдэггүй гангийн стрессийн зэврэлтээс хагарах. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Коррозионное растрескивание под напряжением дуплексной нержавеющей стали LDX 2101 в растворах хлоридов в присутствии тиосульфата. Занотто, Ф., Грасси, В., Балбо, А., Монтичелли, К. & Зукки, Ф. Тиосульфатын дэргэд хлоридын уусмалд LDX 2101 давхар зэвэрдэггүй гангийн стрессийн зэврэлтээс үүдэлтэй хагарал. 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зэвэрдэггүй ган在福代сульфат分下下南性性生于中图僅僅 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Коррозионное растрескивание под напряжением дуплексной нержавеющей стали LDX 2101 в растворе хлорид в присутствии тиосульфата. Занотто, Ф., Грасси, В., Балбо, А., Монтичелли, К. & Зукки, Ф. Тиосульфатын дэргэд хлоридын уусмалд LDX 2101 давхар зэвэрдэггүй гангийн стрессийн зэврэлтээс хагарах.coros Science 80, 205–212 (2014).
Ким, СТ, Жанг, ШХ, Лий, ИС & Парк, ЙС Гипердуплекс зэвэрдэггүй ган гагнуурын нүх сүвний зэврэлтэнд тэсвэртэй байдалд уусмалын дулааны боловсруулалт болон хамгаалалтын хий дэх азотын нөлөө. Ким, СТ, Жанг, ШХ, Лий, ИС & Парк, ЙС Гипердуплекс зэвэрдэггүй ган гагнуурын нүх сүвний зэврэлтэнд тэсвэртэй байдалд уусмалын дулааны боловсруулалт болон хамгаалалтын хий дэх азотын нөлөө.Ким, СТ, Жанг, ШХ, Лий, ИС болон Парк, ЙС Гипердуплекс зэвэрдэггүй ган гагнуурын нүх сүвний зэврэлтээс хамгаалах чадварт уусмалын дулааны боловсруулалт болон хамгаалалтын хий дэх азотын нөлөө. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS. Ким, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YSКим, СТ, Жан, ШХ, Ли, ИС болон Парк, ЮС. Уусмалын дулааны боловсруулалт болон хамгаалалтын хий дэх азот нь супер дуплекс зэвэрдэггүй ган гагнуурын нүх сүвний зэврэлтээс хамгаалах чадварт үзүүлэх нөлөө.Корос. Шинжлэх ухаан. 53, 1939–1947 (2011).
Ши, Х., Авчи, Р., Гейзер, М. & Левандовски, З. 316л зэвэрдэггүй гангийн бичил биетний болон электрохимийн аргаар өдөөгдсөн нүхжилтийн химийн харьцуулсан судалгаа. Ши, Х., Авчи, Р., Гейзер, М. & Левандовски, З. 316л зэвэрдэггүй гангийн бичил биетний болон электрохимийн аргаар өдөөгдсөн нүхжилтийн химийн харьцуулсан судалгаа.Ши, Х., Авчи, Р., Гейзер, М. болон Левандовски, З. 316л зэвэрдэггүй гангийн микробиологийн болон электрохимийн нүхжилтийн харьцуулсан химийн судалгаа. 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砂砂 Ши, Х., Авчи, Р., Гейзер, М. & Левандовски, З.Ши, Х., Авчи, Р., Гейзер, М. болон Левандовски, З. 316л зэвэрдэггүй ганд микробиологийн болон электрохимийн аргаар үүссэн нүхжилтийн харьцуулсан химийн судалгаа.Корос. шинжлэх ухаан. 45, 2577–2595 (2003).
Луо, Х., Донг, КФ, Ли, XG & Сяо, К. Хлоридын дэргэд өөр өөр рН-тэй шүлтлэг уусмал дахь 2205 дуплекс зэвэрдэггүй гангийн электрохимийн зан төлөв. Луо, Х., Донг, КФ, Ли, XG & Сяо, К. Хлоридын дэргэд өөр өөр рН-тэй шүлтлэг уусмал дахь 2205 дуплекс зэвэрдэггүй гангийн электрохимийн зан төлөв.Луо Х., Донг КФ, Ли ХГ болон Сяо К. Хлоридын дэргэд өөр өөр рН-тэй шүлтлэг уусмал дахь дуплекс зэвэрдэггүй ган 2205-ийн электрохимийн зан төлөв. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 双相不锈钢在氯化物存在下不同pH 碱性溶液中的甀唀国 Луо, Х., Донг, КФ, Ли, XG & Сяо, К. 2205 Шүлтлэг уусмал дахь өөр өөр рН-ийн хлоридын орчинд зэвэрдэггүй гангийн электрохимийн зан төлөв.Луо Х., Донг КФ, Ли ХГ болон Сяо К. Хлоридын дэргэд өөр өөр рН-тэй шүлтлэг уусмал дахь дуплекс зэвэрдэггүй ган 2205-ийн электрохимийн зан төлөв.Электрохимийн сэтгүүл. 64, 211–220 (2012).
Литтл, БЖ, Лий, ЖС & Рэй, РИ Далайн био хальсны зэврэлтэд үзүүлэх нөлөө: Товч тойм. Литтл, БЖ, Лий, ЖС & Рэй, РИ Далайн био хальсны зэврэлтэд үзүүлэх нөлөө: Товч тойм.Литтл, БЖ, Лий, ЖС болон Рэй, РИ Далайн био хальсны зэврэлтэд үзүүлэх нөлөө: Товч тойм. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI 海洋生物膜对腐蚀的影响：简明综述。 Литтл, БЖ, Лий, ЖС & Рэй, РИЛиттл, БЖ, Лий, ЖС болон Рэй, РИ Далайн био хальсны зэврэлтэд үзүүлэх нөлөө: Товч тойм.Электрохимийн сэтгүүл. 54, 2-7 (2008).