Zikomo pochezera Nature.com. Mtundu wa msakatuli womwe mukugwiritsa ntchito uli ndi chithandizo chochepa cha CSS. Kuti mugwiritse ntchito bwino, tikukulimbikitsani kuti mugwiritse ntchito msakatuli wosinthidwa (kapena kuletsa Compatibility Mode mu Internet Explorer). Pakadali pano, kuti tipitirize kukuthandizani, tidzapanga tsamba lino lopanda masitayelo ndi JavaScript.
Kutupa kwa tizilombo toyambitsa matenda (MIC) ndi vuto lalikulu m'mafakitale ambiri, chifukwa kungayambitse kutayika kwakukulu kwachuma. Chitsulo chosapanga dzimbiri cha Super duplex 2707 (2707 HDSS) chimagwiritsidwa ntchito m'malo a m'nyanja chifukwa cha kukana kwake mankhwala bwino. Komabe, kukana kwake ku MIC sikunawonetsedwe mwachisawawa. Kafukufukuyu adafufuza momwe MIC 2707 HDSS imachitira chifukwa cha bacterium ya Pseudomonas aeruginosa ya m'nyanja. Kusanthula kwa electrochemical kunawonetsa kuti pakakhala Pseudomonas aeruginosa biofilm mu 2216E medium, kusintha kwabwino kwa mphamvu ya dzimbiri komanso kuwonjezeka kwa kuchuluka kwa mphamvu ya dzimbiri kumachitika. Kusanthula kwa X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) kunawonetsa kuchepa kwa Cr pamwamba pa chitsanzo pansi pa biofilm. Kusanthula kwa maso kwa 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 kwabwino kwa makina abwino kwambiri komanso kukana dzimbiri1,2. Komabe, kuyika kwa malo amodzi kumachitikabe ndipo kumakhudza umphumphu wa chitsulo ichi3,4. DSS si yolimbana ndi dzimbiri la tizilombo toyambitsa matenda (MIC)5,6. Ngakhale kuti pali mitundu yosiyanasiyana ya ntchito za DSS, palinso 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, nthawi zina, zitsulo zosapanga dzimbiri za super duplex (HDSS) zomwe zimakhala ndi kukana dzimbiri kwambiri zimafunika. Izi zinapangitsa kuti pakhale HDSS yopangidwa ndi alloy kwambiri.
Kukana dzimbiri DSS imadalira chiŵerengero cha magawo a alpha ndi gamma ndipo yachepa m'madera a Cr, Mo ndi W 8, 9, 10 pafupi ndi gawo lachiwiri. HDSS ili ndi kuchuluka kwa Cr, Mo ndi N11, motero ili ndi kukana dzimbiri bwino komanso mtengo wake wapamwamba (45-50) wa nambala yofanana ya kukana kwa dzenje (PREN) yodziwika ndi wt.% Cr + 3.3 (wt.% Mo + 0.5 wt. .%W) + 16% wt. N12. Kukana kwake dzimbiri bwino kumadalira kapangidwe koyenera kamene kali ndi magawo pafupifupi 50% a ferritic (α) ndi 50% austenitic (γ). HDSS ili ndi makhalidwe abwino a makina komanso kukana kwambiri kwa dzimbiri la chloride. Kukana kwa dzimbiri bwino kumawonjezera kugwiritsa ntchito HDSS m'malo amphamvu kwambiri a chloride monga m'malo a m'nyanja.
Ma MIC ndi vuto lalikulu m'mafakitale ambiri monga mafakitale amafuta, gasi ndi madzi14. MIC imapanga 20% ya kuwonongeka konse kwa dzimbiri15. MIC ndi dzimbiri la bioelectrochemical lomwe limatha kuwoneka m'malo ambiri. Ma biofilm omwe amapangidwa pamwamba pa chitsulo amasintha momwe magetsi amagwirira ntchito, motero amakhudza njira yowononga. Ambiri amakhulupirira kuti dzimbiri la MIC limayambitsidwa ndi ma biofilm. Tizilombo ta electrogen timadya zitsulo kuti tipeze mphamvu zomwe zimafunikira kuti zikhale ndi moyo17. Kafukufuku waposachedwa wa MIC wasonyeza kuti EET (extracellular electron transfer) ndiye chinthu choletsa kuchuluka kwa MIC chomwe chimayambitsidwa ndi tizilombo ta electrogen. Zhang et al. 18 adawonetsa kuti ma electron intermediaries amafulumizitsa kusamutsa ma electron pakati pa maselo a Desulfovibrio sessificans ndi 304 stainless steel, zomwe zimapangitsa kuti MIC iwonongeke kwambiri. Anning et al. 19 ndi Wenzlaff et al. 20 awonetsa kuti ma biofilm a mabakiteriya ochepetsa sulfate (SRBs) amatha kuyamwa ma electron mwachindunji kuchokera ku zitsulo, zomwe zimapangitsa kuti pakhale dzenje lalikulu.
DSS imadziwika kuti imakhudzidwa ndi MIC m'malo okhala ndi ma SRB, mabakiteriya ochepetsa chitsulo (IRBs), ndi zina zotero. 21. Mabakiteriya amenewa amayambitsa dzenje lozungulira pamwamba pa DSS pansi pa biofilms22,23. Mosiyana ndi DSS, HDSS24 MIC siidziwika bwino.
Pseudomonas aeruginosa ndi bakiteriya wa Gram-negative, woyenda, wooneka ngati ndodo yemwe amapezeka kwambiri m'chilengedwe25. Pseudomonas aeruginosa ndi gulu lalikulu la tizilombo toyambitsa matenda m'nyanja, zomwe zimapangitsa kuti MIC ikhale yambiri. Pseudomonas imagwira ntchito mwakhama mu ndondomeko ya dzimbiri ndipo imadziwika kuti ndi m'modzi mwa oyamba kupanga biofilm. Mahat et al. 28 ndi Yuan et al. 29 adawonetsa kuti Pseudomonas aeruginosa nthawi zambiri imawonjezera dzimbiri la chitsulo chofewa ndi alloys m'malo okhala m'madzi.
Cholinga chachikulu cha ntchitoyi chinali kufufuza makhalidwe a MIC 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 mphamvu yotseguka ya circuit (OCP), kukana kwa polarization ya mzere (LPR), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), ndi polarization yamphamvu, adachitidwa kuti aphunzire momwe MIC 2707 HDSS imagwirira ntchito. Kusanthula kwa mphamvu yogawa mphamvu (EDS) kunachitika kuti azindikire zinthu za mankhwala pamalo owonongeka. Kuphatikiza apo, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) idagwiritsidwa ntchito kuti idziwe kukhazikika kwa oxide film passivation mothandizidwa ndi malo am'madzi okhala ndi Pseudomonas aeruginosa. Kuzama kwa maenje kunayesedwa pogwiritsa ntchito microscope ya confocal laser scanning (CLSM).
Gome 1 likuwonetsa kapangidwe ka mankhwala ka 2707 HDSS. Gome 2 likuwonetsa kuti 2707 HDSS ili ndi mphamvu zabwino kwambiri zamakaniko zokhala ndi mphamvu yotulutsa ya 650 MPa. Pa chithunzi 1 chikuwonetsa kapangidwe ka kuwala kwa yankho lotenthedwa ndi kutentha la 2707 HDSS. Mu kapangidwe kake kakang'ono komwe kali ndi magawo pafupifupi 50% a austenite ndi 50% a ferrite, magulu ataliatali a magawo a austenite ndi ferrite opanda magawo achiwiri akuwoneka.
Pa chithunzi 2a chikuwonetsa mphamvu yotseguka (Eocp) poyerekeza ndi nthawi yowonekera ya 2707 HDSS mu 2216E abiotic medium ndi msuzi wa P. aeruginosa kwa masiku 14 pa 37°C. Zikuwonetsa kuti kusintha kwakukulu komanso kofunikira kwambiri mu Eocp kumachitika mkati mwa maola 24 oyamba. Ma Eocp values ​​​​m'magawo onse awiri adafika pachimake pa -145 mV (poyerekeza ndi SCE) pafupifupi maola 16 kenako adatsika kwambiri, kufika pa -477 mV (poyerekeza ndi SCE) ndi -236 mV (poyerekeza ndi SCE) ya chitsanzo cha abiotic. ndi ma coupons a P Pseudomonas aeruginosa, motsatana). Pambuyo pa maola 24, mtengo wa Eocp 2707 HDSS wa P. aeruginosa unali wokhazikika pa -228 mV (poyerekeza ndi SCE), pomwe mtengo wofanana wa zitsanzo zosakhala zamoyo unali pafupifupi -442 mV (poyerekeza ndi SCE). Eocp pamaso pa P. aeruginosa inali yotsika kwambiri.
Kafukufuku wamagetsi wa 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 likuwonetsa magawo a electrochemical corrosion a zitsanzo 2707 za HDSS zomwe zawonetsedwa ku abiotic ndi Pseudomonas aeruginosa yomwe yalowetsedwa mkati mwa masiku 14. Ma tangents a anode ndi cathode curves adachotsedwa kuti apeze malo olumikizirana omwe amapereka corrosion current density (icorr), corrosion potential (Ecorr) ndi Tafel slope (βα ndi βc) malinga ndi njira zokhazikika30,31.
Monga momwe zasonyezedwera pachithunzi 2b, kusintha kwakukulu 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, chomwe ndi chachikulu nthawi zinayi kuposa mu chitsanzo chosakhala chamoyo (0.087 µA cm-2).
LPR ndi njira yakale yosawononga yamagetsi yowunikira dzimbiri mwachangu. Yagwiritsidwanso ntchito pophunzira MIC32. Pa chithunzi 2c chikuwonetsa kukana kwa polarization (Rp) chifukwa cha nthawi yowonekera. Kuchuluka kwa Rp kumatanthauza dzimbiri lochepa. M'maola 24 oyamba, Rp 2707 HDSS idafika pachimake pa 1955 kΩ cm2 ya zitsanzo za abiotic ndi 1429 kΩ cm2 ya zitsanzo za Pseudomonas aeruginosa. Chithunzi 2c chikuwonetsanso kuti kuchuluka kwa Rp kudatsika mofulumira patatha tsiku limodzi kenako sikunasinthe kwenikweni m'masiku 13 otsatira. Kuchuluka kwa Rp kwa chitsanzo cha Pseudomonas aeruginosa ndi pafupifupi 40 kΩ cm2, komwe ndi kotsika 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-Giri:
Malinga ndi Zoe et al. 33, mtengo wamba wa Tafel slope B mu ntchitoyi unatengedwa kuti ndi 26 mV/dec. Chithunzi 2d chikuwonetsa kuti icorr ya chitsanzo chosakhala chamoyo 2707 inakhalabe yokhazikika, pomwe chitsanzo cha P. aeruginosa chinasinthasintha kwambiri pambuyo pa maola 24 oyamba. Mitengo ya icorr ya zitsanzo za P. aeruginosa inali yayikulu kwambiri kuposa ya zowongolera zosakhala zamoyo. Izi zikugwirizana ndi zotsatira za kukana kwa polarization.
EIS ndi njira ina yosawononga yomwe imagwiritsidwa ntchito pofotokoza momwe zinthu zimachitikira pa malo owonongeka. Ma spectra a impedance ndi ma capacitance values ​​​​owerengedwa a zitsanzo zomwe zimawonetsedwa ku chilengedwe cha abiotic ndi yankho la Pseudomonas aeruginosa, passive film/biofilm resistance Rb yomwe idapangidwa pamwamba pa chitsanzo, charge transfer resistance Rct, electrical double layer capacitance Cdl (EDL) ndi ma constant QCPE Phase element parameters (CPE). Ma parameter awa adawunikidwanso poyika detayo pogwiritsa ntchito chitsanzo chofanana cha circuit (EEC).
Pa chithunzi 3 chikuwonetsa ma Nyquist plots (a ndi b) ndi ma Bode plots (a' ndi b') a zitsanzo 2707 za HDSS mu abiotic media ndi P. aeruginosa broth nthawi zosiyanasiyana zoyamwitsa. M'mimba mwake mwa mphete ya Nyquist mumachepa pakakhala Pseudomonas aeruginosa. Bode plot (Chithunzi 3b') ikuwonetsa kuwonjezeka kwa impedance yonse. Zambiri zokhudzana ndi nthawi yopumula zitha kupezeka kuchokera ku phase maxima. Pa chithunzi 4 chikuwonetsa kapangidwe ka thupi kochokera pa monolayer (a) ndi bilayer (b) ndi ma EEC ofanana. CPE imalowetsedwa mu chitsanzo cha EEC. Kulowa kwake ndi impedance kumafotokozedwa motere:
Mitundu iwiri yakuthupi ndi mabwalo ofanana ofanana kuti agwirizane ndi impedance spectrum ya chitsanzo 2707 HDSS:
pomwe Y0 ndi KPI value, j ndi nambala yongoganizira kapena (-1)1/2, ω ndi angular frequency, n ndi KPI power index yochepera imodzi35. Kutembenuka kwa mphamvu yosinthira mphamvu (monga 1/Rct) kukugwirizana ndi kuchuluka kwa dzimbiri. Rct yaying'ono, kuchuluka kwa dzimbiri kumakwera27. Pambuyo pa masiku 14 a incubation, Rct ya zitsanzo za Pseudomonas aeruginosa inafika pa 32 kΩ cm2, yomwe ndi yocheperako 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 chophimba cha biofilm pamwamba pa chitsanzo cha HDSS 2707 patatha masiku 7 ndi chokhuthala. Komabe, patatha masiku 14, kufalikira kwa biofilm kunali kochepa ndipo maselo ena akufa adawonekera. Gome 5 likuwonetsa makulidwe a biofilm pa zitsanzo 2707 za 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 pa masiku 7, (b) Chithunzi cha 3-D CLSM pa masiku 14, (c) Chithunzi cha SEM pa masiku 7, ndi (d) Chithunzi cha SEM pa masiku 14.
EMF yavumbulutsa zinthu za mankhwala mu biofilms ndi zinthu zowononga pa zitsanzo zomwe zawonetsedwa ku P. aeruginosa kwa masiku 14. Pa chithunzi 6, chithunzi chikuwonetsa kuti kuchuluka kwa C, N, O, ndi P mu biofilms ndi zinthu zowononga ndi kwakukulu kwambiri kuposa mu zitsulo zoyera, popeza zinthuzi zimagwirizanitsidwa ndi biofilms ndi metabolites awo. Tizilombo toyambitsa matenda timangofunika chromium ndi iron pang'ono. Kuchuluka kwa Cr ndi Fe mu biofilm ndi zinthu zowononga pamwamba pa zitsanzo kumasonyeza kuti matrix yachitsulo yataya zinthu chifukwa cha dzimbiri.
Patatha masiku 14, mabowo okhala ndi P. aeruginosa ndi opanda adawonedwa mu 2216E yapakati. Asanalowetsedwe, pamwamba pa zitsanzozo panali posalala komanso popanda chilema (Chithunzi 7a). Pambuyo pa kulowetsedwera ndi kuchotsa biofilm ndi zinthu zowononga, mabowo akuya kwambiri pamwamba pa zitsanzozo adawunikidwa pogwiritsa ntchito CLSM, monga momwe zasonyezedwera pa Chithunzi 7b ndi c. Palibe mabowo owonekera omwe adapezeka pamwamba pa zowongolera zosakhudzana ndi zamoyo (kuya kwakukulu kwa mabowo 0.02 µm). Kuzama kwakukulu kwa dzenje komwe kudayambitsidwa ndi P. aeruginosa kunali 0.52 µm pa masiku 7 ndi 0.69 µm pa masiku 14, kutengera kuya kwakukulu kwa dzenje kuchokera ku zitsanzo zitatu (kuya kwakukulu kwa dzenje 10 kudasankhidwa pa chitsanzo chilichonse). Kukwaniritsa kwa 0.42 ± 0.12 µm ndi 0.52 ± 0.15 µm, motsatana (Table 5). Kuzama kwa mabowo awa ndi kochepa koma kofunikira.
(a) musanayambe kuonekera, (b) masiku 14 pamalo opanda zinthu zovulaza, ndipo (c) masiku 14 mumsuzi wa Pseudomonas aeruginosa.
Pa chithunzi. Table 8 ikuwonetsa 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 zowongolera zosakhala zamoyo. (zitsanzo C ndi D). Pa chitsanzo cha P. aeruginosa, curve ya spectral pamlingo wa nucleus ya Cr 2p idayikidwa ku zigawo zinayi za peak ndi mphamvu zomangira (BE) za 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 zosakhala zamoyo, spectrum ya mulingo waukulu wa Cr 2p ili ndi ma peak awiri akuluakulu a Cr (573.80 eV ya BE) ndi Cr2O3 (575.90 eV ya BE) mu Zithunzi. 9c ndi d, motsatana. Kusiyana kwakukulu pakati pa zitsanzo za abiotic ndi zitsanzo za P. aeruginosa kunali kupezeka kwa Cr6+ ndi chiwerengero chachikulu cha Cr(OH)3 (BE 586.8 eV) pansi pa biofilm.
Ma spectra akuluakulu a XPS a pamwamba pa chitsanzo cha 2707 HDSS m'ma media awiri ndi masiku 7 ndi 14 motsatana.
(a) Kukumana ndi P. aeruginosa kwa masiku 7, (b) Kukumana ndi P. aeruginosa kwa masiku 14, (c) Masiku 7 m'malo opanda tizilombo, ndi (d) Masiku 14 m'malo opanda tizilombo.
HDSS ili ndi mphamvu yolimbana ndi dzimbiri m'malo ambiri. Kim ndi anzake awiri adanenanso kuti HDSS UNS S32707 idadziwika kuti ndi DSS yopangidwa ndi chitsulo chosungunuka kwambiri chokhala ndi PREN yoposa 45. Mtengo wa PREN wa chitsanzo cha 2707 HDSS mu ntchitoyi unali 49. Izi zili choncho chifukwa cha kuchuluka kwa chromium komanso kuchuluka kwa molybdenum ndi nickel, zomwe zimathandiza m'malo okhala ndi asidi komanso m'malo okhala ndi chloride yambiri. Kuphatikiza apo, kapangidwe koyenera bwino komanso kapangidwe kake kopanda chilema ndi kothandiza 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 P. aeruginosa biofilm MICs.
Zotsatira za electrochemical zasonyeza kuti kuchuluka kwa dzimbiri kwa 2707 HDSS mu msuzi wa P. aeruginosa kunakwera kwambiri patatha masiku 14 poyerekeza ndi malo osakhala achilengedwe. Mu Chithunzi 2a, kuchepa kwa Eocp kunawonedwa mu abiotic medium komanso mu msuzi wa P. aeruginosa m'maola 24 oyamba. Pambuyo pake, biofilm imaphimba kwathunthu pamwamba pa chitsanzocho, ndipo Eocp imakhala yokhazikika36. Komabe, mulingo wa Eocp wachilengedwe unali wapamwamba kwambiri kuposa mulingo wa Eocp wosakhudzana ndi chilengedwe. Pali zifukwa zokhulupirira kuti kusiyana kumeneku kukugwirizana ndi kupangidwa kwa P. aeruginosa biofilms. Pa chithunzi 2d pamaso pa P. aeruginosa, mtengo wa icorr 2707 HDSS unafika pa 0.627 μA cm-2, womwe ndi wapamwamba kwambiri kuposa wa abiotic control (0.063 μA cm-2), womwe unali wogwirizana ndi mtengo wa Rct womwe unayesedwa ndi EIS. M'masiku oyamba ochepa, mphamvu ya impedance mu msuzi wa P. aeruginosa inawonjezeka chifukwa cha kulumikizidwa kwa maselo a P. aeruginosa ndi kupangidwa kwa biofilms. Komabe, pamene biofilm imaphimba bwino pamwamba pa chitsanzo, impedance imachepa. Gawo loteteza limaukiridwa makamaka chifukwa cha kupangidwa kwa biofilms ndi metabolites za biofilm. Chifukwa chake, kukana dzimbiri kunachepa pakapita nthawi ndipo kulumikizidwa kwa P. aeruginosa kunayambitsa dzimbiri. Zochitika m'malo osakhala abiotic zinali zosiyana. Kukana dzimbiri kwa kayendetsedwe ka zinthu kosakhala kwachilengedwe kunali kwakukulu kwambiri kuposa mtengo wofanana wa zitsanzo zomwe zinawonetsedwa ku msuzi wa P. aeruginosa. Kuphatikiza apo, pa zolowa za abiotic, mtengo wa Rct 2707 HDSS unafika pa 489 kΩ cm2 pa tsiku la 14, womwe ndi wokwera nthawi 15 kuposa mtengo wa Rct (32 kΩ cm2) pamaso pa P. aeruginosa. Motero, 2707 HDSS ili ndi kukana dzimbiri bwino m'malo opanda dzimbiri, koma siimalimbana ndi ma MIC ochokera ku P. aeruginosa biofilms.
Zotsatirazi zitha kuwonedwanso kuchokera ku ma curve a polarization mu Zithunzi 2b. Kugawa kwa anodic kwakhala kukugwirizana ndi mapangidwe a Pseudomonas aeruginosa biofilm ndi ma oxidation a zitsulo. Pankhaniyi, cathodic reaction ndi kuchepa kwa okosijeni. Kupezeka kwa P. aeruginosa kunawonjezera kwambiri kuchuluka kwa corrosion current, pafupifupi kuchuluka kwakukulu kuposa mu abiotic control. Izi zikusonyeza kuti P. aeruginosa biofilm imawonjezera corrosion ya 2707 HDSS. Yuan et al.29 adapeza kuti corrosion current density ya Cu-Ni 70/30 alloy inawonjezeka chifukwa cha P. aeruginosa biofilm. Izi zitha kukhala chifukwa cha biocatalysis ya kuchepetsa okosijeni ndi Pseudomonas aeruginosa biofilms. Kuwona kumeneku kungafotokozenso MIC 2707 HDSS mu ntchitoyi. Pakhozanso kukhala mpweya wochepa pansi pa aerobic biofilms. Chifukwa chake, kukana kubwezeretsanso pamwamba pa chitsulo ndi okosijeni kungakhale chinthu chomwe chikuthandizira 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 chitsanzo ndi mtundu wa zinthu zotupa. Monga momwe zasonyezedwera pa Chithunzi 5 ndi Table 5, chiwerengero cha maselo ndi makulidwe a biofilm chinachepa patatha masiku 14. Izi zitha kufotokozedwa bwino chifukwa chakuti patatha masiku 14, maselo ambiri otupa pamwamba pa 2707 HDSS anafa chifukwa cha kuchepa kwa michere mu 2216E medium kapena kutulutsidwa kwa ayoni achitsulo oopsa kuchokera ku 2707 HDSS matrix. Ichi ndi malire a zoyeserera za batch.
Mu ntchito iyi, biofilm ya P. aeruginosa inathandizira kuchepa kwa Cr ndi Fe pansi pa biofilm pamwamba pa 2707 HDSS (Chithunzi 6). Gome 6 likuwonetsa kuchepa kwa Fe ndi Cr mu chitsanzo D poyerekeza ndi chitsanzo C, zomwe zikusonyeza kuti kusungunuka kwa Fe ndi Cr komwe kunayambitsidwa ndi biofilm ya P. aeruginosa kunapitirira kwa masiku 7 oyamba. Malo a 2216E amagwiritsidwa ntchito kutsanzira malo a m'nyanja. Ali ndi 17700 ppm Cl-, yomwe ikufanana ndi kuchuluka kwake m'madzi achilengedwe a m'nyanja. Kupezeka kwa 17700 ppm Cl- kunali chifukwa chachikulu cha kuchepa kwa Cr mu zitsanzo za abiotic za masiku 7 ndi 14 zomwe zinawunikidwa ndi XPS. Poyerekeza ndi zitsanzo za P. aeruginosa, kusungunuka kwa Cr mu zitsanzo za abiotic kunali kochepa kwambiri chifukwa cha kukana kwamphamvu kwa 2707 HDSS ku chlorine pansi pa mikhalidwe ya abiotic. Pa chithunzi 9 chikuwonetsa kupezeka kwa Cr6+ mu filimu yopanda kanthu. Zingakhale zokhudzana ndi kuchotsa chromium kuchokera pamwamba pa chitsulo ndi P. aeruginosa biofilms, monga momwe Chen ndi Clayton adanenera.
Chifukwa cha kukula kwa mabakiteriya, pH ya chomeracho isanayambe kulimidwa komanso itatha inali 7.4 ndi 8.2, motsatana. Chifukwa chake, pansi pa P. aeruginosa biofilm, dzimbiri la organic acid silingathandize pa ntchitoyi chifukwa cha pH yokwera kwambiri mu chomera chachikulu. pH ya chomera chowongolera chomwe sichinasinthe kwambiri (kuyambira 7.4 mpaka 7.5 yomaliza) mkati mwa nthawi yoyesera ya masiku 14. Kuwonjezeka kwa pH mu chomeracho pambuyo pa kubzala mbewu kunachitika chifukwa cha ntchito ya kagayidwe kachakudya ya P. aeruginosa ndipo kunapezeka kuti kuli ndi zotsatira zomwezo pa pH popanda mizere yoyesera.
Monga momwe zasonyezedwera pa Chithunzi 7, kuya kwakukulu kwa dzenje komwe kunayambitsidwa ndi P. aeruginosa biofilm kunali 0.69 µm, komwe ndi 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 wa 2205 DSS pansi pa mikhalidwe yomweyi. Deta iyi ikuwonetsa kuti 2707 HDSS ikuwonetsa kukana bwino kwa ma MIC kuposa 2205 DSS. Izi siziyenera kudabwitsa chifukwa 2707 HDSS ili ndi Cr yambiri yomwe imapereka kusinthasintha kwa nthawi yayitali, zovuta kwambiri kuchotsa kusinthasintha kwa P. aeruginosa, ndipo chifukwa cha kapangidwe kake koyenera popanda mvula yachiwiri yovulaza zimayambitsa kuphulika.
Pomaliza, maenje a MIC adapezeka pamwamba pa 2707 HDSS mu msuzi wa P. aeruginosa poyerekeza ndi maenje osafunikira omwe ali m'malo osakhala ndi tizilombo. Ntchitoyi ikuwonetsa kuti 2707 HDSS ili ndi kukana bwino kwa MIC kuposa 2205 DSS, koma siili yotetezeka kwathunthu ku MIC chifukwa cha P. aeruginosa biofilm. Zotsatirazi zimathandiza kusankha zitsulo zosapanga dzimbiri zoyenera komanso nthawi yokhalitsa ya moyo wa m'nyanja.
Kuponi ya 2707 HDSS yoperekedwa ndi Northeastern University (NEU) School of Metallurgy ku Shenyang, China. Kapangidwe kake ka 2707 HDSS kakuwonetsedwa mu Table 1, yomwe idasanthulidwa ndi NEU Materials Analysis and Testing Department. Zitsanzo zonse zidakonzedwa kuti zipeze yankho lolimba pa 1180°C kwa ola limodzi. Asanayesedwe dzimbiri, 2707 HDSS yooneka ngati ndalama yokhala ndi malo otseguka pamwamba pa 1 cm2 idapukutidwa mpaka 2000 grit ndi sandpaper ya silicon carbide kenako idapukutidwa ndi slurry ya ufa wa 0.05 µm Al2O3. M'mbali ndi pansi zimatetezedwa ndi utoto wosalowerera. Pambuyo pouma, zitsanzozo zidatsukidwa ndi madzi osapangidwa ndi deionized ndikutsukidwa ndi 75% (v/v) ethanol kwa maola 0.5. Kenako zidaumitsidwa ndi mpweya pansi pa 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 pansi pa kutentha kwa 37°C. mu ma flask a 250 ml ndi ma cell a electrochemical agalasi a 500 ml pogwiritsa ntchito Marine 2216E liquid medium (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, China). Pakati muli (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 6NH26NH3, 3.0016 NH3 5.0 peptone, 1.0 yisiti extract ndi 0.1 iron citrate. Autoclave pa 121°C kwa mphindi 20 musanapereke katemera. Werengani maselo a sessile ndi planktonic ndi hemocytometer pansi pa maikulosikopu yowala pa 400x magnification. Kuchuluka koyamba kwa 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 (SAE) zidalumikizidwa ku reactor kudzera mu ma capillaries a Luggin odzazidwa ndi ma bridge amchere, omwe adagwira ntchito ngati ma electrode otsutsana ndi ofotokozera, motsatana. Pakupanga ma electrode ogwira ntchito, waya wamkuwa wopangidwa ndi rabara unalumikizidwa ku chitsanzo chilichonse ndikukutidwa ndi epoxy resin, ndikusiya malo osatetezedwa a electrode yogwira ntchito mbali imodzi. Pakuyeza kwa electrochemical, zitsanzozo 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 mpaka 5 mV ndi Eocp ndi mulingo wa sampling wa 1 Hz. EIS idachitika ndi sine wave pa frequency range ya 0.01 mpaka 10,000 Hz pogwiritsa ntchito voltage yogwiritsidwa ntchito ya 5 mV pa Eocp yokhazikika. Potential sweep isanayambe, ma electrode anali mu idle mode mpaka mtengo wokhazikika wa free corrosion potential utafika. Ma curve a polarization adayesedwa kuyambira -0.2 mpaka 1.5 V ngati ntchito ya Eocp pa scan rate ya 0.166 mV/s. Mayeso aliwonse adabwerezedwa katatu ndi P. aeruginosa komanso popanda.
Zitsanzo za kusanthula kwa metallographic zinapukutidwa ndi makina ndi pepala lonyowa la 2000 grit SiC 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% la potaziyamu hydroxide 43.
Pambuyo poikamo madzi m'thupi, zitsanzozo zinatsukidwa katatu ndi phosphate buffered saline (PBS) (pH 7.4 ± 0.2) kenako zinakonzedwa ndi 2.5% (v/v) glutaraldehyde kwa maola 10 kuti zikonze biofilms. Kenako zinauma ndi batched ethanol (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% ndi 100% ndi voliyumu) ​​zisanaume mpweya. Pomaliza, filimu yagolide imayikidwa pamwamba pa chitsanzocho kuti ipereke conductivity kuti SEM ione. 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. Microscope ya Zeiss confocal laser scanning (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Germany) inagwiritsidwa ntchito poyesa kuya kwa dzenje. Kuti muwone mabowo a dzimbiri pansi pa biofilm, chitsanzo choyeseracho chinayeretsedwa kaye motsatira Chinese National Standard (CNS) GB/T4334.4-2000 kuti achotse zinthu zowononga ndi biofilm pamwamba pa chitsanzo choyeseracho.
Kusanthula kwa X-ray photoelectron spectroscopy (XPS, ESCALAB250 surface analysis system, Thermo VG, USA) kunachitika pogwiritsa ntchito gwero la monochromatic X-ray (Aluminium Kα line yokhala ndi mphamvu ya 1500 eV ndi mphamvu ya 150 W) mumitundu yosiyanasiyana ya mphamvu zomangira 0 pansi pa mikhalidwe yokhazikika ya -1350 eV. Ma spectra okhala ndi resolution yapamwamba adajambulidwa pogwiritsa ntchito mphamvu yotumizira ya 50 eV ndi sitepe ya 0.2 eV.
Zitsanzo zomwe zidayikidwa mu incubation zidachotsedwa ndikutsukidwa pang'onopang'ono ndi PBS (pH 7.4 ± 0.2) kwa masekondi 15. Kuti muwone momwe mabakiteriya amagwirira ntchito pa zitsanzo, ma biofilm adapakidwa utoto pogwiritsa ntchito LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, USA). Chidacho chili ndi utoto wowala wa SYTO-9 wobiriwira wa fluorescent ndi utoto wofiira wa propidium iodide (PI). Mu CLSM, madontho obiriwira a fluorescent ndi ofiira amaimira maselo amoyo ndi akufa, motsatana. Pa utoto, 1 ml ya chisakanizo chokhala ndi 3 µl ya SYTO-9 ndi 3 µl ya yankho la PI idapakidwa utoto kwa mphindi 20 kutentha kwa chipinda (23°C) mumdima. Pambuyo pake, zitsanzo zopakidwa utoto zidafufuzidwa pa ma wavelength awiri (488 nm ya maselo amoyo ndi 559 nm ya maselo akufa) pogwiritsa ntchito chipangizo cha Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Japan). Kukhuthala kwa biofilm kudayesedwa mu 3D scanning mode.
Momwe mungatchulire nkhaniyi: Li, H. et al. Kuwonongeka kwa microbial kwa 2707 super duplex stainless steel ndi Pseudomonas aeruginosa marine biofilm. the science. 6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Kusweka kwa chitsulo chosapanga dzimbiri cha LDX 2101 duplex mu chloride solutions pamaso pa thiosulphate. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Kusweka kwa chitsulo chosapanga dzimbiri cha LDX 2101 duplex mu chloride solutions pamaso pa thiosulphate. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Коррозионное растрескивание под напряжением дуплексной нержавеющей стали LDX 2101 в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Kusweka kwa dzimbiri kwa chitsulo chosapanga dzimbiri cha LDX 2101 mu yankho la chloride pamaso pa thiosulfate. Zanotto F Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Коррозионное растрескивание под напряжением дуплексной нержавеющей стали LDX 2101 присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Kusweka kwa dzimbiri kwa chitsulo chosapanga dzimbiri cha LDX 2101 mu yankho la chloride pamaso pa thiosulfate.coros science 80, 205-212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Zotsatira za mankhwala otenthetsera ndi nayitrogeni mu mpweya woteteza ku kukana kwa dzimbiri kwa ma welds achitsulo chosapanga dzimbiri cha hyper duplex. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Zotsatira za mankhwala otenthetsera ndi nayitrogeni mu mpweya woteteza ku kukana kwa dzimbiri kwa ma welds achitsulo chosapanga dzimbiri cha hyper duplex.Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS ndi Park, YS Zotsatira za mankhwala otentha ndi nayitrogeni mu mpweya woteteza ku kukana dzimbiri kwa ma welds achitsulo chosapanga dzimbiri otchedwa hyperduplex. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS 固溶热处理和保护气体中的氮气对超双相不锈钢焊缝抗点蚀性能的 Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YSKim, ST, Jang, SH, Lee, IS ndi Park, YS Zotsatira za mankhwala otentha ndi nayitrogeni mu mpweya woteteza ku kukana dzimbiri kwa ma welds achitsulo chosapanga dzimbiri cha super duplex.koros. sayansi. 53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Kafukufuku woyerekeza wa chemistry wa chitsulo chosapanga dzimbiri cha 316L chomwe chimayambitsa tizilombo toyambitsa matenda komanso ma electrochemical. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Kafukufuku woyerekeza wa chemistry wa chitsulo chosapanga dzimbiri cha 316L chomwe chimayambitsa tizilombo toyambitsa matenda komanso ma electrochemical.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. ndi Lewandowski, Z. Kafukufuku woyerekeza wa mankhwala okhudza mikrobiological ndi electrochemical pitting ya 316L yosapanga dzimbiri. 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研究。 Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. ndi Lewandowski, Z. Kafukufuku woyerekeza wa mankhwala opangidwa ndi tizilombo toyambitsa matenda ndi ma electrochemical mu chitsulo chosapanga dzimbiri cha 316L.koros. sayansi. 45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Kachitidwe ka electrochemical ka 2205 duplex stainless steel mu alkaline solutions ndi pH yosiyana pamaso pa chloride. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Kachitidwe ka electrochemical ka 2205 duplex stainless steel mu alkaline solutions ndi pH yosiyana pamaso pa chloride.Luo H., Dong KF, Lee HG ndi Xiao K. Kachitidwe ka electrochemical ka chitsulo chosapanga dzimbiri cha duplex 2205 mu mayankho a alkaline okhala ndi pH yosiyana pamaso pa chloride. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 双相不锈钢在氯化物存在下不同pH 碱性溶液中的电化学行為. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 Kachitidwe ka electrochemical ka chitsulo chosapanga dzimbiri pamaso pa chloride pa pH yosiyana mu yankho la alkaline.Luo H., Dong KF, Lee HG ndi Xiao K. Kachitidwe ka electrochemical ka chitsulo chosapanga dzimbiri cha duplex 2205 mu mayankho a alkaline okhala ndi pH yosiyana pamaso pa chloride.Magazini ya Electrochem. 64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Mphamvu ya mafilimu a m'nyanja pa dzimbiri: Ndemanga yachidule. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Mphamvu ya mafilimu a m'nyanja pa dzimbiri: Ndemanga yachidule.Little, BJ, Lee, JS ndi Ray, RI Zotsatira za Marine Biofilms pa Kutupa: Ndemanga Yaifupi. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI 海洋生物膜对腐蚀的影响：简明综述。 Little, BJ, Lee, JS & Ray, RILittle, BJ, Lee, JS ndi Ray, RI Zotsatira za Marine Biofilms pa Kutupa: Ndemanga Yaifupi.Magazini ya Electrochem. 54, 2-7 (2008).