Zikomo poyendera Nature.com. Mtundu wa msakatuli womwe mukugwiritsa ntchito uli ndi chithandizo chochepa cha CSS. Kuti mupeze chidziwitso chabwino, tikukulimbikitsani kuti mugwiritse ntchito msakatuli wosinthidwa (kapena zimitsani mawonekedwe ogwirizana mu Internet Explorer). Pakadali pano, kuti titsimikizire kuti chithandizo chikupitilizabe, tidzawonetsa tsamba lopanda masitayelo ndi JavaScript.
Kutupa kwa tizilombo toyambitsa matenda (MIC) ndi vuto lalikulu m'mafakitale ambiri chifukwa kungayambitse kutayika kwakukulu kwachuma.2707 super duplex stainless steel (2707 HDSS) yagwiritsidwa ntchito m'malo a m'nyanja chifukwa cha kukana kwake mankhwala bwino. Komabe, kukana kwake ku MIC sikunawonetsedwe mwachisawawa. Mu kafukufukuyu, khalidwe la MIC la 2707 HDSS loyambitsidwa ndi bacterium ya aerobic ya m'nyanja ya Pseudomonas aeruginosa linafufuzidwa. Kusanthula kwa electrochemical kunawonetsa kuti pamaso pa Pseudomonas aeruginosa biofilm mu 2216E medium, panali kusintha kwabwino kwa mphamvu ya dzimbiri komanso kuwonjezeka kwa kuchuluka kwa mphamvu ya dzimbiri. Kusanthula kwa X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) kunawonetsa kuchepa kwa Cr pamwamba pa chitsanzo pansi pa biofilm. Kusanthula kwa zithunzi za maenje kunawonetsa kuti P. aeruginosa biofilm inapanga kuya kwakukulu kwa dzenje la 0.69 μm mkati mwa masiku 14 a incubation. Ngakhale izi ndi zazing'ono, zikusonyeza kuti 2707 HDSS siili ndi chitetezo chokwanira ku MIC ya P. aeruginosa biofilms.
Zitsulo zosapanga dzimbiri (DSS) zimagwiritsidwa ntchito kwambiri m'mafakitale osiyanasiyana chifukwa cha kuphatikiza kwawo koyenera kwa makina abwino kwambiri komanso kukana dzimbiri1,2. Komabe, kuyika kwa malo amodzi kumachitikabe ndipo kumakhudza umphumphu wa chitsulo ichi3,4.DSS silimbana ndi dzimbiri la tizilombo toyambitsa matenda (MIC)5,6.Ngakhale kuti DSS imagwiritsidwa ntchito mosiyanasiyana, pali malo omwe kukana dzimbiri kwa DSS sikukwanira kugwiritsidwa ntchito kwa nthawi yayitali. Izi zikutanthauza kuti zipangizo zodula kwambiri zomwe zimakhala ndi kukana dzimbiri kwambiri zimafunika.Jeon et al7 adapeza kuti ngakhale zitsulo zosapanga dzimbiri za super duplex (SDSS) zili ndi zoletsa zina pankhani ya kukana dzimbiri.Chifukwa chake, zitsulo zosapanga dzimbiri za super duplex (HDSS) zomwe zimakhala ndi kukana dzimbiri kwambiri zimafunika m'mafakitale ena.Izi zinapangitsa kuti pakhale HDSS yopangidwa ndi alloy kwambiri.
Kukana kwa dzimbiri kwa DSS kumadalira chiŵerengero cha magawo a alpha ndi gamma komanso madera omwe Cr, Mo ndi W achotsedwa 8, 9, 10 pafupi ndi gawo lachiwiri. HDSS ili ndi kuchuluka kwa Cr, Mo ndi N11, kotero ili ndi kukana kwabwino kwambiri kwa dzimbiri komanso mtengo wake wapamwamba (45-50) Pitting Resistance Equivalent Number (PREN), wodziwika ndi wt.% Cr + 3.3 (wt.% Mo + 0.5 wt% W) + 16 wt% N12. Kukana kwake kwabwino kwambiri kwa dzimbiri kumadalira kapangidwe koyenera kamene kali ndi magawo pafupifupi 50% a ferrite (α) ndi 50% austenite (γ), HDSS ili ndi makhalidwe abwino a makina komanso kukana kwakukulu kuposa DSS13 wamba. Kapangidwe ka dzimbiri ka chloride. Kukana kwabwino kwa dzimbiri kumakulitsa kugwiritsa ntchito HDSS m'malo owononga kwambiri a chloride, monga m'malo a m'nyanja.
Ma MIC ndi vuto lalikulu m'mafakitale ambiri monga mafuta, gasi ndi madzi 14. MIC imapanga 20% ya kuwonongeka konse kwa dzimbiri 15. MIC ndi dzimbiri la bioelectrochemical lomwe limawoneka m'malo ambiri. Ma biofilm omwe amapangidwa pamwamba pa chitsulo amasintha momwe ma electrochemical amagwirira ntchito, motero amakhudza njira yowononga. Ambiri amakhulupirira kuti dzimbiri la MIC limayambitsidwa ndi ma biofilm. Tizilombo toyambitsa matenda timawononga zitsulo kuti tipeze mphamvu yochirikiza kuti tipulumuke 17. Kafukufuku waposachedwa wa MIC wasonyeza kuti EET (extracellular electron transfer) ndiye chinthu choletsa kuchuluka kwa ma MIC chomwe chimayambitsidwa ndi tizilombo toyambitsa matenda. Zhang et al. 18 adawonetsa kuti ma electron mediators amafulumizitsa kusamutsa ma electron pakati pa maselo a Desulfovibrio sessificans ndi 304 stainless steel, zomwe zimapangitsa kuti MIC iwonongeke kwambiri. Enning et al. 19 ndi Venzlaff et al. 20 adawonetsa kuti ma biofilm ochepetsa sulfate (SRB) amatha kuyamwa ma electron mwachindunji kuchokera ku zitsulo, zomwe zimapangitsa kuti dzimbiri liwonongeke kwambiri.
DSS imadziwika kuti imakhudzidwa ndi MIC m'malo okhala ndi SRB, mabakiteriya ochepetsa chitsulo (IRB), ndi zina zotero. 21. Mabakiteriya amenewa amayambitsa dzenje lozungulira pamwamba pa DSS pansi pa biofilms22,23. Mosiyana ndi DSS, MIC ya HDSS24 siidziwika bwino.
Pseudomonas aeruginosa ndi bakiteriya woyenda wooneka ngati ndodo wa gram-negative womwe umafalikira kwambiri m'chilengedwe. Pseudomonas aeruginosa ndi gulu lalikulu la tizilombo toyambitsa matenda m'nyanja, zomwe zimapangitsa kuti MIC ikhale chitsulo. Pseudomonas imagwira ntchito kwambiri mu njira zowononga ndipo imadziwika kuti ndi mlengi wamkulu panthawi yopanga biofilm. Mahat et al. 28 ndi Yuan et al. 29 adawonetsa kuti Pseudomonas aeruginosa ili ndi chizolowezi chowonjezera kuchuluka kwa dzimbiri kwa chitsulo chofatsa ndi ma alloys m'malo amadzi.
Cholinga chachikulu cha ntchitoyi chinali kufufuza za makhalidwe a MIC a 2707 HDSS omwe amayambitsidwa ndi bakiteriya wa aerobic wa m'nyanja Pseudomonas aeruginosa pogwiritsa ntchito njira zamagetsi, njira zowunikira pamwamba ndi kusanthula kwa zinthu zowola. Maphunziro a zamagetsi kuphatikizapo Open Circuit Potential (OCP), Linear Polarization Resistance (LPR), Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS), ndi Potential Dynamic Polarization adachitidwa kuti aphunzire za machitidwe a MIC a 2707 HDSS. Kusanthula kwa Energy dispersive spectrometer (EDS) kunachitika kuti apeze zinthu za mankhwala pamwamba pa dzimbiri. Kuphatikiza apo, kusanthula kwa X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) kunagwiritsidwa ntchito kuti adziwe kukhazikika kwa oxide film passivation mothandizidwa ndi malo am'madzi okhala ndi Pseudomonas aeruginosa. Kuzama kwa dzenje kunayesedwa pogwiritsa ntchito microscope ya confocal laser scanning (CLSM).
Gome 1 limalemba kapangidwe ka mankhwala ka 2707 HDSS. Gome 2 likuwonetsa kuti 2707 HDSS ili ndi mphamvu zabwino kwambiri zamakaniko ndi mphamvu yotulutsa ya 650 MPa. Chithunzi 1 chikuwonetsa kapangidwe ka kuwala kwa yankho lotenthedwa ndi kutentha la 2707 HDSS. Magulu otalikirana a magawo a austenite ndi ferrite opanda magawo achiwiri amatha kuwoneka mu kapangidwe ka microstructure komwe kali ndi magawo pafupifupi 50% a austenite ndi 50% a ferrite.
Chithunzi 2a chikuwonetsa kuthekera kwa open circuit (Eocp) poyerekeza ndi nthawi yowonekera ya 2707 HDSS mu abiotic 2216E medium ndi P. aeruginosa broth kwa masiku 14 pa 37 °C. Chikuwonetsa kuti kusintha kwakukulu komanso kofunikira mu Eocp kumachitika mkati mwa maola 24 oyamba. Ma Eocp values ​​​​m'magawo onse awiri adafika pachimake pa -145 mV (vs. SCE) pafupifupi maola 16 kenako adatsika kwambiri, kufika pa -477 mV (vs. SCE) ndi -236 mV (vs. SCE) ya chitsanzo cha abiotic ndi P, motsatana). Ma coupons a Pseudomonas aeruginosa, motsatana. Pambuyo pa maola 24, mtengo wa Eocp wa 2707 HDSS wa P. aeruginosa unali wokhazikika pa -228 mV (vs. SCE), pomwe mtengo wofanana wa zitsanzo zosakhala zamoyo unali pafupifupi -442 mV (vs. SCE). Eocp pamaso pa P. aeruginosa inali yotsika kwambiri.
Kuyesa kwa electrochemical kwa zitsanzo 2707 za HDSS mu abiotic medium ndi msuzi wa Pseudomonas aeruginosa pa 37 °C:
(a) Eocp monga momwe zimakhalira ndi nthawi yowonekera, (b) ma curve a polarization pa tsiku la 14, (c) Rp monga momwe zimakhalira ndi nthawi yowonekera ndi (d) icorr monga momwe zimakhalira ndi nthawi yowonekera.
Gome 3 limalemba kuchuluka kwa electrochemical corrosion parameter ​​ya zitsanzo 2707 za HDSS zomwe zawonetsedwa ku abiotic medium ndi Pseudomonas aeruginosa inoculated medium kwa masiku 14. Ma tangents a anodic ndi cathodic curves adasinthidwa kuti afike pamalo olumikizirana omwe amapereka corrosion current density (icorr), corrosion potential (Ecorr) ndi Tafel slopes (βα ndi βc) malinga ndi njira zokhazikika30,31.
Monga momwe zasonyezedwera pa Chithunzi 2b, kukwera kwa curve ya P. aeruginosa kunapangitsa kuti Ecorr ichuluke poyerekeza ndi curve ya abiotic. Mtengo wa icorr, womwe umagwirizana ndi kuchuluka kwa dzimbiri, unakwera kufika pa 0.328 μA cm-2 mu chitsanzo cha Pseudomonas aeruginosa, kuwirikiza kanayi kuposa chitsanzo chosakhala chamoyo (0.087 μA cm-2).
LPR ndi njira yakale yosawononga yamagetsi yowunikira dzimbiri mwachangu. Inagwiritsidwanso ntchito pophunzira MIC32. Chithunzi 2c chikuwonetsa kukana kwa polarization (Rp) chifukwa cha nthawi yowonekera. Kuchuluka kwa Rp kumatanthauza kuchepa kwa dzimbiri. M'maola 24 oyamba, Rp ya 2707 HDSS idafika pamlingo wapamwamba wa 1955 kΩ cm2 pa zitsanzo za abiotic ndi 1429 kΩ cm2 pa zitsanzo za Pseudomonas aeruginosa. Chithunzi 2c chikuwonetsanso kuti mtengo wa Rp udatsika mofulumira patatha tsiku limodzi kenako unakhala wosasinthika kwa masiku 13 otsatira. Mtengo wa Rp wa chitsanzo cha Pseudomonas aeruginosa ndi pafupifupi 40 kΩ cm2, womwe ndi wotsika kwambiri kuposa mtengo wa 450 kΩ cm2 wa chitsanzo chosakhala chamoyo.
Mtengo wa icorr umagwirizana ndi kuchuluka kwa dzimbiri komwe kumafanana. Mtengo wake ukhoza kuwerengedwa kuchokera ku equation yotsatira ya Stern-Geary,
Kutsatira Zou et al. 33, mtengo wamba wa Tafel slope B mu ntchitoyi unkaganiziridwa kuti ndi 26 mV/dec. Chithunzi 2d chikuwonetsa kuti icorr ya chitsanzo chosakhala chachilengedwe cha 2707 idakhazikika, pomwe chitsanzo cha P. aeruginosa chidasinthasintha kwambiri pambuyo pa maola 24 oyamba. Mavalidwe a icorr a zitsanzo za P. aeruginosa anali okwera kwambiri kuposa zowongolera zosakhala zamoyo. Izi zikugwirizana ndi zotsatira za kukana kwa polarization.
EIS ndi njira ina yosawononga yomwe imagwiritsidwa ntchito pofotokoza momwe zinthu zimachitikira pa ma interfaces omwe akhudzidwa ndi dzimbiri. Ma spectra a Impedance ndi ma capacitance values ​​​​omwe amawerengedwa a zitsanzo zomwe zimawonetsedwa ku abiotic media ndi Pseudomonas aeruginosa solution, Rb resistance ya passive film/biofilm yomwe imapangidwa pamwamba pa sampuli, Rct charge transfer resistance, Cdl electric double layer capacitance (EDL) ndi QCPE Constant Phase Element (CPE) parameters. Ma parameter awa adawunikidwanso poyika deta pogwiritsa ntchito chitsanzo chofanana cha circuit (EEC).
Chithunzi 3 chikuwonetsa ma Nyquist plots (a ndi b) ndi ma Bode plots (a' ndi b') a zitsanzo 2707 za HDSS mu abiotic medium ndi P. aeruginosa broth nthawi zosiyanasiyana zoyamwitsa. M'mimba mwake mwa mphete ya Nyquist mumachepa pamaso pa Pseudomonas aeruginosa. Bode plot (Chithunzi 3b') ikuwonetsa kuwonjezeka kwa kukula kwa impedance yonse. Zambiri zokhudzana ndi nthawi yopumula zitha kuperekedwa ndi phase maxima. Chithunzi 4 chikuwonetsa kapangidwe ka thupi kochokera ku monolayer (a) ndi bilayer (b) ndi ma EEC awo ofanana. CPE imalowetsedwa mu chitsanzo cha EEC. Kulowa kwake ndi impedance zake zafotokozedwa motere:
Mitundu iwiri yakuthupi ndi mabwalo ofanana ofanana kuti agwirizane ndi impedance spectrum ya 2707 HDSS specimen:
kumene Y0 ndiye kukula kwa CPE, j ndiye nambala yongoganizira kapena (-1)1/2, ω ndiye pafupipafupi ya angular, ndipo n ndiye index ya mphamvu ya CPE yochepera unit35. Chotsutsana cha kukana kusamutsa mphamvu (monga 1/Rct) chikugwirizana ndi kuchuluka kwa dzimbiri. Rct yaying'ono imatanthauza kuchuluka kwa dzimbiri mwachangu27. Pambuyo pa masiku 14 okhazikika, Rct ya zitsanzo za Pseudomonas aeruginosa inafika 32 kΩ cm2, yaying'ono kwambiri kuposa 489 kΩ cm2 ya zitsanzo zomwe si zamoyo (Table 4).
Zithunzi za CLSM ndi zithunzi za SEM zomwe zili mu Chithunzi 5 zikuwonetsa bwino kuti kufalikira kwa biofilm pamwamba pa chitsanzo cha 2707 HDSS patatha masiku 7 ndi kochulukira. Komabe, patatha masiku 14, kufalikira kwa biofilm kunali kochepa ndipo maselo ena akufa adawonekera. Gome 5 likuwonetsa makulidwe a biofilm pa zitsanzo za 2707 HDSS atakumana ndi P. aeruginosa kwa masiku 7 ndi 14. Kukhuthala kwakukulu kwa biofilm kunasintha kuchoka pa 23.4 μm patatha masiku 7 kufika pa 18.9 μm patatha masiku 14. Kukhuthala kwa biofilm kwapakati kunatsimikiziranso izi. Kunachepa kuchoka pa 22.2 ± 0.7 μm patatha masiku 7 kufika pa 17.8 ± 1.0 μm patatha masiku 14.
(a) Chithunzi cha 3-D CLSM patatha masiku 7, (b) Chithunzi cha 3-D CLSM patatha masiku 14, (c) Chithunzi cha SEM patatha masiku 7 ndi (d) Chithunzi cha SEM patatha masiku 14.
EDS yavumbulutsa zinthu za mankhwala mu biofilms ndi zinthu zowononga pa zitsanzo zomwe zawonetsedwa ku P. aeruginosa kwa masiku 14. Chithunzi 6 chikuwonetsa kuti kuchuluka kwa C, N, O, ndi P mu biofilms ndi zinthu zowononga ndi kwakukulu kwambiri kuposa komwe kuli mu zitsulo zopanda kanthu, chifukwa zinthuzi zimagwirizanitsidwa ndi biofilms ndi metabolites zawo. Ma microbes amangofunika kuchuluka kwa chromium ndi chitsulo. Kuchuluka kwa Cr ndi Fe mu biofilm ndi zinthu zowononga pamwamba pa zitsanzo zikusonyeza kuti matrix yachitsulo yataya zinthu chifukwa cha dzimbiri.
Patatha masiku 14, dzenje lokhala ndi P. aeruginosa komanso lopanda P. aeruginosa linawonedwa mu 2216E medium. Asanalowetsedwe, pamwamba pa chitsanzocho panali kosalala komanso kopanda chilema (Chithunzi 7a). Pambuyo pa kulowetsedwera ndi kuchotsa biofilm ndi zinthu zowononga, dzenje lozama kwambiri pamwamba pa zitsanzozo linayesedwa pansi pa CLSM, monga momwe zasonyezedwera pa Chithunzi 7b ndi c. Palibe dzenje lodziwika bwino lomwe linapezeka pamwamba pa zitsanzo zowongolera zomwe si zamoyo (kuya kwakukulu kwa dzenje ndi 0.02 μm). Kuzama kwakukulu kwa dzenje komwe kunayambitsidwa ndi Pseudomonas aeruginosa kunali 0.52 μm patatha masiku 7 ndi 0.69 μm patatha masiku 14, kutengera kuya kwakukulu kwa dzenje la zitsanzo zitatu (mitengo 10 yayikulu ya dzenje idasankhidwa pa chitsanzo chilichonse) idafika 0.42 ± 0.12 μm ndi 0.52 ± 0.15 μm, motsatana (Table 5). Kuzama kwa dzenjeli ndi kochepa koma kofunikira.
(a) Musanalowe m'malo osayenera, (b) masiku 14 mumphika wopanda mankhwala ndipo (c) masiku 14 mumphika wa Pseudomonas aeruginosa.
Chithunzi 8 chikuwonetsa ma XPS spectra a malo osiyanasiyana a zitsanzo, ndipo kapangidwe ka mankhwala komwe kamasanthulidwa pa malo aliwonse kafotokozedwa mwachidule mu Table 6. Mu Table 6, maperesenti a atomiki a Fe ndi Cr pamaso pa P. aeruginosa (zitsanzo A ndi B) anali otsika kwambiri kuposa a zitsanzo zowongolera zopanda zamoyo (zitsanzo C ndi D). Pa chitsanzo cha P. aeruginosa, curve ya Cr 2p core-level spectral inayikidwa ku zigawo zinayi za peak zokhala ndi mphamvu yomangira (BE) ya 574.4, 576.6, 578.3 ndi 586.8 eV, zomwe zitha kugwirizanitsidwa ndi Cr, Cr2O3, CrO3 ndi Cr(OH)3, motsatana (Chithunzi 9a ndi b). Pa zitsanzo zopanda zamoyo, Cr 2p core-level spectrum ili ndi ma peak awiri akuluakulu a Cr (573.80 eV ya BE) ndi Cr2O3 (575.90 eV ya BE) mu Chithunzi 9c ndi d, motsatana. Chodabwitsa kwambiri Kusiyana pakati pa zitsanzo za abiotic ndi P. aeruginosa kunali kupezeka kwa Cr6+ ndi gawo lalikulu la Cr(OH)3 (BE ya 586.8 eV) pansi pa biofilm.
Ma spectra akuluakulu a XPS pamwamba pa chitsanzo cha 2707 HDSS m'ma media awiriwa ndi masiku 7 ndi masiku 14 motsatana.
(a) Masiku 7 oti munthu adwale ndi P. aeruginosa, (b) Masiku 14 oti munthu adwale ndi P. aeruginosa, (c) Masiku 7 oti munthu adwale ndi mankhwala osokoneza bongo komanso (d) Masiku 14 oti munthu adwale ndi mankhwala osokoneza bongo.
HDSS ili ndi mphamvu zambiri zotsutsana ndi dzimbiri m'malo ambiri. Kim ndi anzake 2 adanenanso kuti UNS S32707 HDSS idafotokozedwa ngati DSS yolumikizidwa bwino yokhala ndi PREN yoposa 45. Mtengo wa PREN wa chitsanzo cha 2707 HDSS mu ntchitoyi unali 49. Izi zili choncho chifukwa cha kuchuluka kwa chromium ndi kuchuluka kwa molybdenum ndi Ni, zomwe zimathandiza m'malo okhala ndi acidity komanso chloride yambiri. Kuphatikiza apo, kapangidwe koyenera bwino komanso kapangidwe kake kopanda chilema ndizothandiza pakukhazikika kwa kapangidwe kake komanso kukana dzimbiri. Komabe, ngakhale kuti ndi yolimba kwambiri, deta yoyesera mu ntchitoyi ikusonyeza kuti 2707 HDSS siili yotetezeka kwathunthu ku MIC ya P. aeruginosa biofilms.
Zotsatira za electrochemical zasonyeza kuti kuchuluka kwa dzimbiri kwa 2707 HDSS mu msuzi wa P. aeruginosa kunawonjezeka kwambiri patatha masiku 14 poyerekeza ndi msuzi wosakhala wachilengedwe. Mu Chithunzi 2a, kuchepa kwa Eocp kunawonedwa mu msuzi wa abiotic ndi msuzi wa P. aeruginosa m'maola 24 oyamba. Pambuyo pake, biofilm yatha kuphimba pamwamba pa chitsanzocho ndipo Eocp imakhala yokhazikika36. Komabe, mulingo wa Eocp wachilengedwe unali wapamwamba kwambiri kuposa wa Eocp wosakhala wachilengedwe. Pali chifukwa chokhulupirira kuti kusiyana kumeneku kumachitika chifukwa cha kapangidwe ka P. aeruginosa biofilm. Mu Chithunzi 2d, pamaso pa P. aeruginosa, mtengo wa icorr wa 2707 HDSS unafika pa 0.627 μA cm-2, womwe unali wapamwamba kwambiri kuposa wa abiotic control (0.063 μA cm-2), womwe unali wogwirizana ndi mtengo wa Rct womwe unayesedwa ndi EIS. M'masiku ochepa oyamba, mitengo ya impedance Mu msuzi wa P. aeruginosa unawonjezeka chifukwa cha kulumikizidwa kwa maselo a P. aeruginosa ndi kupangidwa kwa biofilms. Komabe, pamene biofilm yaphimba pamwamba pa chitsanzocho, impedance imachepa. Gawo loteteza limayambitsidwa poyamba chifukwa cha kupangidwa kwa biofilms ndi metabolites za biofilm. Chifukwa chake, kukana kwa dzimbiri kunachepa pakapita nthawi, ndipo kulumikizidwa kwa P. aeruginosa kunayambitsa dzimbiri lokhazikika. Zochitika mu abiotic media zinali zosiyana. Kukana kwa dzimbiri kwa ulamuliro wosakhala wachilengedwe kunali kwakukulu kwambiri kuposa mtengo wofanana wa zitsanzo zomwe zidawonetsedwa ku msuzi wa P. aeruginosa. Kuphatikiza apo, pa zitsanzo za abiotic, mtengo wa Rct wa 2707 HDSS unafika pa 489 kΩ cm2 pa tsiku la 14, womwe unali nthawi 15 kuposa mtengo wa Rct (32 kΩ cm2) pamaso pa P. aeruginosa. Chifukwa chake, 2707 HDSS ili ndi kukana kwabwino kwa dzimbiri pamalo osabala, koma sikulimbana ndi kuukira kwa MIC ndi P. aeruginosa biofilms.
Zotsatirazi zitha kuwonedwanso kuchokera ku ma curve a polarization omwe ali mu Chithunzi 2b. Kufalikira kwa anodic kunayambitsidwa ndi kapangidwe ka Pseudomonas aeruginosa biofilm ndi ma oxidation a zitsulo. Nthawi yomweyo, cathodic reaction ndi kuchepa kwa okosijeni. Kupezeka kwa P. aeruginosa kunawonjezera kwambiri kuchuluka kwa corrosion current, pafupifupi kuchuluka kwakukulu kuposa abiotic control. Izi zikusonyeza kuti P. aeruginosa biofilm imawonjezera corrosion ya 2707 HDSS. Yuan et al29 adapeza kuti corrosion current density ya 70/30 Cu-Ni alloy inawonjezeka pansi pa zovuta za P. aeruginosa biofilm. Izi zitha kukhala chifukwa cha biocatalysis ya kuchepetsa okosijeni ndi Pseudomonas aeruginosa biofilms. Kuwona kumeneku kungafotokozenso MIC ya 2707 HDSS mu ntchitoyi. Aerobic biofilms ingakhalenso ndi okosijeni wochepa pansi pake. Chifukwa chake, kulephera kubwezeretsa pamwamba pa chitsulo ndi okosijeni kungakhale chifukwa chothandizira MIC mu ntchitoyi.
Dickinson ndi anzake 38 adanenanso kuti kuchuluka kwa zochita za mankhwala ndi zamagetsi kungakhudzidwe mwachindunji ndi kagayidwe kachakudya ka mabakiteriya otupa pamwamba pa chitsanzocho komanso mtundu wa zinthu zotupa. Monga momwe zasonyezedwera pa Chithunzi 5 ndi Table 5, kuchuluka kwa maselo ndi makulidwe a biofilm kunachepa patatha masiku 14. Izi zitha kufotokozedwa bwino kuti patatha masiku 14, maselo ambiri otupa pamwamba pa 2707 HDSS adafa chifukwa cha kuchepa kwa michere mu 2216E medium kapena kutulutsidwa kwa ma ayoni achitsulo oopsa kuchokera ku 2707 HDSS matrix. Ichi ndi malire a zoyeserera za batch.
Mu ntchito iyi, P. aeruginosa biofilm idalimbikitsa kuchepa kwa Cr ndi Fe pansi pa biofilm pamwamba pa 2707 HDSS (Chithunzi 6). Mu Gome 6, kuchepa kwa Fe ndi Cr mu chitsanzo D poyerekeza ndi chitsanzo C, zomwe zikusonyeza kuti Fe ndi Cr zosungunuka zomwe zimayambitsidwa ndi P. aeruginosa biofilm zidapitilira masiku 7 oyamba. 2216E medium imagwiritsidwa ntchito kutsanzira malo am'madzi. Ili ndi 17700 ppm Cl-, yomwe ndi yofanana ndi yomwe imapezeka m'madzi achilengedwe a m'nyanja. Kupezeka kwa 17700 ppm Cl- kunali chifukwa chachikulu chochepetsera Cr mu zitsanzo za abiotic za masiku 7 ndi 14 zomwe zidawunikidwa ndi XPS. Poyerekeza ndi zitsanzo za P. aeruginosa, kusungunuka kwa Cr mu zitsanzo za abiotic kunali kochepa kwambiri chifukwa cha kukana kwamphamvu kwa Cl− kwa 2707 HDSS m'malo a abiotic. Chithunzi 9 chikuwonetsa kupezeka kwa Cr6+ mu filimu ya passivation. Ikhoza kukhala ndi gawo pakuchotsa Cr pamalo achitsulo ndi P. aeruginosa biofilms, monga momwe Chen ndi Clayton adanenera.
Chifukwa cha kukula kwa bakiteriya, pH ya sing'anga isanayambe komanso itatha kulima inali 7.4 ndi 8.2, motsatana. Chifukwa chake, pansi pa P. aeruginosa biofilm, dzimbiri la organic acid silingakhale chifukwa chothandizira ntchitoyi chifukwa cha pH yayikulu mu sing'anga yayikulu. PH ya sing'anga yowongolera yopanda zamoyo sinasinthe kwambiri (kuchokera pa 7.4 yoyamba mpaka 7.5 yomaliza) mkati mwa nthawi yoyesera ya masiku 14. Kuwonjezeka kwa pH mu sing'anga yopangira mankhwala pambuyo pa kulowetsedwa kunali chifukwa cha ntchito ya kagayidwe ka P. aeruginosa ndipo kunapezeka kuti kuli ndi zotsatira zomwezo pa pH popanda mizere yoyesera.
Monga momwe zasonyezedwera pa Chithunzi 7, kuzama kwakukulu kwa dzenje komwe kunayambitsidwa ndi P. aeruginosa biofilm kunali 0.69 μm, komwe kunali kwakukulu kwambiri kuposa kwa abiotic medium (0.02 μm). Izi zikugwirizana ndi deta ya electrochemical yomwe yafotokozedwa pamwambapa. Kuzama kwa dzenje la 0.69 μm ndi kocheperako kuwirikiza kakhumi kuposa mtengo wa 9.5 μm womwe wanenedwa pa 2205 DSS pansi pa mikhalidwe yomweyi. Deta iyi ikuwonetsa kuti 2707 HDSS ikuwonetsa kukana kwa MIC bwino poyerekeza ndi 2205 DSS. Izi siziyenera kudabwitsa, chifukwa 2707 HDSS ili ndi chromium yambiri, yomwe imapereka kukana kwanthawi yayitali, chifukwa cha kapangidwe ka gawo loyenera popanda ma precipitates owopsa achiwiri, zomwe zimapangitsa kuti P. aeruginosa ikhale yovuta kuchotsa ndikuyamba kuzizira.
Pomaliza, MIC pitting inapezeka pamwamba pa 2707 HDSS mu msuzi wa P. aeruginosa poyerekeza ndi mipata yochepa mu abiotic media. Ntchitoyi ikuwonetsa kuti 2707 HDSS ili ndi kukana kwa MIC bwino kuposa 2205 DSS, koma siili yotetezeka kwathunthu ku MIC chifukwa cha P. aeruginosa biofilm. Zomwe zapezekazi zimathandiza kusankha zitsulo zosapanga dzimbiri zoyenera komanso nthawi yogwiritsira ntchito yoyerekeza ya chilengedwe cha m'nyanja.
Kuponi ya 2707 HDSS yaperekedwa ndi Sukulu ya Zachitsulo ya Northeastern University (NEU) ku Shenyang, China. Kapangidwe kake ka 2707 HDSS kakuwonetsedwa mu Gome 1, lomwe linawunikidwa ndi Dipatimenti Yowunikira ndi Kuyesa Zinthu ya NEU. Zitsanzo zonse zinakonzedwa pa 1180 °C kwa ola limodzi. Asanayesedwe ndi dzimbiri, 2707 HDSS yooneka ngati ndalama yokhala ndi malo owonekera pamwamba a 1 cm2 inapukutidwa mpaka 2000 grit ndi pepala la silicon carbide ndikupukutidwanso ndi ufa wa 0.05 μm Al2O3. M'mbali ndi pansi zimatetezedwa ndi utoto wosalowerera. Pambuyo pouma, zitsanzozo zinatsukidwa ndi madzi osapangidwa ndi ionized ndikutsukidwa ndi 75% (v/v) ethanol kwa maola 0.5. Kenako zinaumitsidwa ndi kuwala kwa ultraviolet (UV) kwa maola 0.5 musanagwiritse ntchito.
Mtundu wa Marine Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 unagulidwa ku Xiamen Marine Culture Collection Center (MCCC), China. Pseudomonas aeruginosa inalimidwa mopanda kutentha kwa 37°C m'mabotolo a 250 ml ndi maselo agalasi a electrochemical a 500 ml pogwiritsa ntchito Marine 2216E liquid medium (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, China). Wapakati (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 yisiti yotulutsa ndi 0.1 ferric citrate. Ingoikani pa 121°C kwa mphindi 20 musanapereke katemera. Werengani maselo a sessile ndi planktonic pogwiritsa ntchito hemocytometer pansi pa maikulosikopu yowala pa kukula kwa 400X. Kuchuluka koyambirira kwa maselo a planktonic Pseudomonas aeruginosa nthawi yomweyo mutapereka katemera kunali pafupifupi maselo 106/ml.
Mayeso a electrochemical adachitika mu selo lagalasi la ma electrode atatu lomwe lili ndi voliyumu yapakati ya 500 ml. Pepala la platinamu ndi electrode ya calomel yokhutitsidwa (SCE) zidalumikizidwa ku reactor kudzera mu ma capillaries a Luggin odzazidwa ndi ma bridge amchere, omwe amagwira ntchito ngati ma electrode otsutsana ndi ofotokozera, motsatana. Kuti apange ma electrode ogwira ntchito, waya wamkuwa wokutidwa ndi rabara unalumikizidwa ku chitsanzo chilichonse ndikukutidwa ndi epoxy, ndikusiya pafupifupi 1 cm2 ya malo owonekera mbali imodzi ya electrode yogwira ntchito. Pakuyeza kwa electrochemical, zitsanzo zidayikidwa mu 2216E medium ndikusungidwa kutentha kosalekeza kwa incubation (37 °C) m'madzi osambira. OCP, LPR, EIS ndi data ya polarization yotheka idayesedwa pogwiritsa ntchito Autolab potentiostat (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., USA). Mayeso a LPR adalembedwa pamlingo wa scan wa 0.125 mV s-1 pamlingo wa -5 ndi 5 mV ndi Eocp ndipo pafupipafupi ya sampling ya 1 Hz. EIS idachitika ndi sine wave mu frequency range. 0.01 mpaka 10,000 Hz pogwiritsa ntchito magetsi a 5 mV omwe amagwiritsidwa ntchito pa Eocp yokhazikika. Asanayesedwe, ma electrode anali mu open-circuit mode mpaka phindu la corrosion lokhazikika litafika. Ma curve a polarization adayendetsedwa kuyambira -0.2 mpaka 1.5 V poyerekeza ndi Eocp pamlingo wa scan wa 0.166 mV/s. Mayeso aliwonse adabwerezedwa katatu ndi P. aeruginosa komanso popanda.
Zitsanzo za kusanthula kwa metallographic zinapukutidwa ndi makina ndi pepala la SiC lonyowa la 2000 grit kenako zinapukutidwanso ndi ufa wa 0.05 μm Al2O3 kuti ziwone bwino. Kusanthula kwa metallographic kunachitika pogwiritsa ntchito maikulosikopu yowunikira. Zitsanzozo zinajambulidwa ndi yankho la 10 wt.% potassium hydroxide 43.
Pambuyo poikamo, zitsanzo zinatsukidwa katatu ndi yankho la phosphate-buffered saline (PBS) (pH 7.4 ± 0.2) kenako zinakonzedwa ndi 2.5% (v/v) glutaraldehyde kwa maola 10 kuti zikonze biofilms. Pambuyo pake zinauma ndi mndandanda woyesedwa (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% ndi 100% v/v) wa ethanol musanaume mpweya. Pomaliza, pamwamba pa chitsanzocho panathiridwa filimu yagolide kuti pakhale kuperekera mphamvu kwa SEM. Zithunzi za SEM zinayang'ana kwambiri malo omwe ali ndi maselo a P. aeruginosa ofooka kwambiri pamwamba pa chitsanzo chilichonse. Chitani kusanthula kwa EDS kuti mupeze zinthu za mankhwala. Makina Oyesera a Zeiss Confocal Laser (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Germany) adagwiritsidwa ntchito kuyeza kuya kwa dzenje. Pofuna kuwona mabowo a dzimbiri pansi pa biofilm, chidutswa choyeseracho chinayeretsedwa kaye motsatira Chinese National Standard (CNS) GB/T4334.4-2000 kuti muchotse zinthu zowononga ndi biofilm pamwamba pa chidutswa choyesera.
Kusanthula kwa X-ray photoelectron spectroscopy (XPS, ESCALAB250 surface analysis system, Thermo VG, USA) kunachitika pogwiritsa ntchito gwero la monochromatic X-ray (mzere wa aluminiyamu Kα pa mphamvu ya 1500 eV ndi mphamvu ya 150 W) pamlingo waukulu wa mphamvu yomangira 0 pansi pa mikhalidwe yokhazikika -1350 eV. Ma spectra okhala ndi resolution yapamwamba adajambulidwa pogwiritsa ntchito mphamvu ya 50 eV pass ndi kukula kwa 0.2 eV step.
Zitsanzo zomwe zidayikidwa mu incubation zidachotsedwa ndikutsukidwa pang'onopang'ono ndi PBS (pH 7.4 ± 0.2) kwa masekondi 15 45. Kuti muwone momwe mabakiteriya amagwirira ntchito pa zitsanzozo, ma biofilm adapakidwa utoto pogwiritsa ntchito LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, USA). Chidacho chili ndi utoto wa fluorescent awiri, utoto wobiriwira wa fluorescent SYTO-9 ndi utoto wofiira wa fluorescent propidium iodide (PI). Pansi pa CLSM, madontho okhala ndi utoto wobiriwira ndi wofiira amaimira maselo amoyo ndi akufa, motsatana. Pa utoto, chisakanizo cha 1 ml chokhala ndi yankho la 3 μl SYTO-9 ndi 3 μl PI chidapakidwa utoto kwa mphindi 20 kutentha kwa chipinda (23 oC) mumdima. Pambuyo pake, zitsanzo zopakidwa utoto zidawonedwa pa mafunde awiri (488 nm ya maselo amoyo ndi 559 nm ya maselo akufa) pogwiritsa ntchito makina a Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Japan). Kukhuthala kwa biofilm kudayesedwa mu Njira yojambulira ya 3-D.
Momwe mungatchulire nkhaniyi: Li, H. et al. Kuwonongeka kwa microbial kwa 2707 super duplex stainless steel ndi marine Pseudomonas aeruginosa biofilm.science.Rep. 6, 20190; doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Kusweka kwa dzimbiri kwa LDX 2101 duplex stainless steel mu chloride solution pamaso pa thiosulfate.coros.science.80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Zotsatira za mankhwala otentha ndi nayitrogeni mu mpweya woteteza pa kukana dzimbiri kwa zitsulo zosapanga dzimbiri za super duplex.coros.science.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Kafukufuku Woyerekeza wa Mankhwala Okhudzana ndi Kutupa kwa Mitsempha ya Microbial ndi Electrochemical mu 316L Stainless Steel.coros.science.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Khalidwe la electrochemical la 2205 duplex stainless steel mu alkaline solutions ya pH yosiyana pamaso pa chloride.Electrochim.Journal.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Zotsatira za biofilms zam'madzi pa dzimbiri: ndemanga yachidule.Electrochim.Journal.54, 2-7 (2008).