Nature.com تي اچڻ لاءِ مهرباني. توهان محدود CSS سپورٽ سان برائوزر ورزن استعمال ڪري رهيا آهيو. بهترين تجربي لاءِ، اسان سفارش ڪريون ٿا ته توهان هڪ اپڊيٽ ٿيل برائوزر استعمال ڪريو (يا انٽرنيٽ ايڪسپلورر ۾ مطابقت واري موڊ کي غير فعال ڪريو). انهي دوران، مسلسل سپورٽ کي يقيني بڻائڻ لاءِ، اسان سائيٽ کي اسٽائل ۽ جاوا اسڪرپٽ کان سواءِ رينڊر ڪنداسين.
هڪ ئي وقت ٽن سلائڊن جو ڪاروسيل ڏيکاري ٿو. هڪ ئي وقت ٽن سلائڊن مان گذرڻ لاءِ پوئين ۽ اڳيون بٽڻ استعمال ڪريو، يا هڪ ئي وقت ٽن سلائڊن مان گذرڻ لاءِ آخر ۾ سلائڊر بٽڻ استعمال ڪريو.
نانو ٽيڪنالاجي جي تيز رفتار ترقي ۽ روزمره جي استعمال ۾ ان جو انضمام ماحول کي خطرو ڪري سگهي ٿو. جڏهن ته نامياتي آلودگي جي تباهي لاءِ سائي طريقا چڱي طرح قائم آهن، غير نامياتي ڪرسٽل آلودگي جي بحالي وڏي ڳڻتي جوڳي آهي ڇاڪاڻ ته انهن جي بايو ٽرانسفارميشن جي گهٽ حساسيت ۽ حياتياتي سان مادي سطح جي رابطي جي سمجھ جي کوٽ آهي. هتي، اسان هڪ Nb تي ٻڌل غير نامياتي 2D MXenes ماڊل استعمال ڪندا آهيون هڪ سادي شڪل پيرا ميٽر تجزيي جي طريقي سان گڏ 2D سيرامڪ نانو مواد جي بايو ريميڊيئيشن ميڪانيزم کي سائي مائڪرو الگا ريفيڊوسيلس سب ڪيپيٽاٽا پاران ٽريڪ ڪرڻ لاءِ. اسان ڏٺو ته مائڪرو الگا سطح سان لاڳاپيل فزيڪو-ڪيميائي رابطي جي ڪري Nb تي ٻڌل MXenes کي خراب ڪن ٿا. شروعات ۾، سنگل پرت ۽ ملٽي ليئر MXene نانو فليڪس مائڪرو الگا جي مٿاڇري سان ڳنڍيل هئا، جنهن الجي جي واڌ کي ڪجهه حد تائين گهٽايو. بهرحال، مٿاڇري سان ڊگهي رابطي تي، مائڪرو الگا MXene نانو فليڪس کي آڪسائيڊ ڪيو ۽ انهن کي NbO ۽ Nb2O5 ۾ وڌيڪ خراب ڪيو. ڇاڪاڻ ته اهي آڪسائيڊ مائڪروالگي سيلز لاءِ غير زهريلا آهن، اهي هڪ جذب ڪرڻ واري ميڪانيزم ذريعي Nb آڪسائيڊ نانو پارٽيڪلز استعمال ڪن ٿا جيڪو 72 ڪلاڪن جي پاڻي جي علاج کان پوءِ مائڪروالگي کي وڌيڪ بحال ڪري ٿو. جذب سان لاڳاپيل غذائي اجزاء جا اثر سيل جي مقدار ۾ واڌ، انهن جي هموار شڪل ۽ واڌ جي شرح ۾ تبديلي ۾ پڻ ظاهر ٿين ٿا. انهن نتيجن جي بنياد تي، اسان اهو نتيجو ڪڍون ٿا ته تازي پاڻي جي ماحولياتي نظام ۾ Nb تي ٻڌل MXenes جي مختصر ۽ ڊگهي مدت جي موجودگي صرف معمولي ماحولياتي اثرن جو سبب بڻجي سگهي ٿي. اهو قابل ذڪر آهي ته، ماڊل سسٽم جي طور تي ٻه-dimensional نانو مواد استعمال ڪندي، اسان نفيس اناج واري مواد ۾ به شڪل جي تبديلي کي ٽريڪ ڪرڻ جي امڪان کي ظاهر ڪريون ٿا. مجموعي طور تي، هي مطالعو 2D نانو مواد جي بايو ريميڊيئيشن ميڪانيزم کي هلائڻ واري سطح جي رابطي سان لاڳاپيل عملن بابت هڪ اهم بنيادي سوال جو جواب ڏئي ٿو ۽ غير نامياتي ڪرسٽل نانو مواد جي ماحولياتي اثر جي وڌيڪ مختصر مدت ۽ ڊگهي مدت جي مطالعي لاءِ بنياد فراهم ڪري ٿو.
نانو مواد پنهنجي دريافت کان وٺي تمام گهڻي دلچسپي پيدا ڪئي آهي، ۽ مختلف نانو ٽيڪنالاجيون تازو ئي جديديت جي مرحلي ۾ داخل ٿيون آهن1. بدقسمتي سان، روزمره جي استعمال ۾ نانو مواد جو انضمام غلط نيڪال، لاپرواهي سان هٿ کڻڻ، يا ناکافي حفاظتي انفراسٽرڪچر جي ڪري حادثاتي طور تي خارج ٿي سگهي ٿو. تنهن ڪري، اهو فرض ڪرڻ مناسب آهي ته نانو مواد، جنهن ۾ ٻه طرفي (2D) نانو مواد شامل آهن، قدرتي ماحول ۾ ڇڏيا وڃن، جن جي رويي ۽ حياتياتي سرگرمي اڃا تائين مڪمل طور تي سمجهي نه سگهي آهي. تنهن ڪري، اهو حيران ڪندڙ ناهي ته ايڪوٽوڪسيسيٽي خدشات 2D نانو مواد جي آبي نظامن ۾ ليچ ڪرڻ جي صلاحيت تي ڌيان ڏنو آهي2,3,4,5,6. انهن ماحولياتي نظامن ۾، ڪجهه 2D نانو مواد مختلف ٽرافڪ سطحن تي مختلف جاندارن سان رابطو ڪري سگهن ٿا، جن ۾ مائڪروالگي شامل آهن.
مائڪروالگي قديم جاندار آهن جيڪي قدرتي طور تي تازي پاڻي ۽ سامونڊي ماحولياتي نظام ۾ ملندا آهن جيڪي فوٽو سنٿيسس ذريعي مختلف قسم جون ڪيميائي شيون پيدا ڪندا آهن7. انهي ڪري، اهي آبي ماحولياتي نظام لاءِ اهم آهن8,9,10,11,12 پر ماحولياتي زهريت جا حساس، سستا ۽ وڏي پيماني تي استعمال ٿيندڙ اشارا پڻ آهن13,14. جيئن ته مائڪروالگي سيلز تيزيءَ سان وڌندا آهن ۽ مختلف مرکبات جي موجودگي جو جواب ڏين ٿا، اهي نامياتي مادن سان آلوده پاڻي جي علاج لاءِ ماحول دوست طريقن جي ترقي لاءِ واعدو ڪري رهيا آهن15,16.
الجي سيلز بايوسورپشن ۽ جمع ڪرڻ ذريعي پاڻي مان غير نامياتي آئن کي هٽائي سگهن ٿا 17,18. ڪجهه الجي جنسون جهڙوڪ ڪلوريلا، انابينا انور، ويسٽيلوپسس پروليفا، اسٽيجيوڪلونيئم ٽينيو ۽ سينيڪوڪوڪس ايس پي. اهو زهريلي ڌاتو آئنن کي کڻڻ ۽ پرورش ڪرڻ لاءِ مليو آهي جهڙوڪ Fe2+، Cu2+، Zn2+ ۽ Mn2+19. ٻين مطالعي مان ظاهر ٿيو آهي ته Cu2+، Cd2+، Ni2+، Zn2+ يا Pb2+ آئن سيل مورفولوجي کي تبديل ڪندي ۽ انهن جي ڪلوروپلاسٽ کي تباهه ڪندي سينيڊيسمس جي واڌ کي محدود ڪن ٿا 20,21.
نامياتي آلودگين جي سڙڻ ۽ ڳري ڌاتو آئن کي ختم ڪرڻ لاءِ سائي طريقن دنيا جي سائنسدانن ۽ انجنيئرن جو ڌيان ڇڪايو آهي. اهو بنيادي طور تي ان حقيقت جي ڪري آهي ته اهي آلودگي آساني سان مائع مرحلي ۾ پروسيس ڪيا ويندا آهن. جڏهن ته، غير نامياتي ڪرسٽل آلودگي گهٽ پاڻي جي حل ۽ مختلف بايو ٽرانسفارميشن جي گهٽ حساسيت جي خاصيت رکن ٿا، جيڪو علاج ۾ وڏيون مشڪلاتون پيدا ڪري ٿو، ۽ هن علائقي ۾ ٿوري ترقي ڪئي وئي آهي 22,23,24,25,26. اهڙيءَ طرح، نانو مواد جي مرمت لاءِ ماحول دوست حلن جي ڳولا هڪ پيچيده ۽ غير دريافت ٿيل علائقو رهي ٿي. 2D نانو مواد جي بايو ٽرانسفارميشن اثرات جي حوالي سان غير يقيني صورتحال جي ڪري، گهٽتائي دوران انهن جي تباهي جي ممڪن رستن کي ڳولڻ جو ڪو آسان طريقو ناهي.
هن مطالعي ۾، اسان غير نامياتي سيرامڪ مواد لاءِ هڪ فعال آبي بايو ريميڊيئيشن ايجنٽ جي طور تي سائي مائڪروالگي استعمال ڪئي، غير نامياتي سيرامڪ مواد جي نمائندي جي طور تي MXene جي تباهي جي عمل جي ان سيٽو مانيٽرنگ سان گڏ. اصطلاح "MXene" Mn+1XnTx مواد جي اسٽوچيوميٽري کي ظاهر ڪري ٿو، جتي M هڪ ابتدائي منتقلي ڌاتو آهي، X ڪاربان ۽/يا نائٽروجن آهي، Tx هڪ مٿاڇري ٽرمينيٽر آهي (مثال طور، -OH، -F، -Cl)، ۽ n = 1، 2، 3 يا 427.28. ناگيب ۽ ٻين پاران MXenes جي دريافت کان وٺي. سينسرڪس، ڪينسر ٿراپي ۽ جھلي فلٽريشن 27,29,30. ان کان علاوه، MXenes کي انهن جي بهترين ڪولائيڊل استحڪام ۽ ممڪن حياتياتي رابطي جي ڪري ماڊل 2D سسٽم طور سمجهي سگهجي ٿو 31,32,33,34,35,36.
تنهن ڪري، هن مضمون ۾ تيار ڪيل طريقو ۽ اسان جا تحقيقي مفروضا شڪل 1 ۾ ڏيکاريا ويا آهن. هن مفروضي جي مطابق، مائڪروالگي سطح سان لاڳاپيل جسماني-ڪيميائي رابطي جي ڪري Nb-بنياد MXenes کي غير زهريلي مرکبات ۾ تبديل ڪري ٿو، جيڪو الجي جي وڌيڪ بحالي جي اجازت ڏئي ٿو. هن مفروضي کي جانچڻ لاءِ، ابتدائي نائوبيم-بنياد منتقلي ڌاتو ڪاربائڊس ۽/يا نائٽرائڊس (MXenes) جي خاندان جا ٻه ميمبر، يعني Nb2CTx ۽ Nb4C3TX، چونڊيا ويا.
سائي مائڪروالگي ريفيڊوسيليس سب ڪيپيٽاٽا پاران ايم ايڪسين جي بحالي لاءِ تحقيق جو طريقو ۽ ثبوت تي ٻڌل مفروضا. مهرباني ڪري نوٽ ڪريو ته هي صرف ثبوت تي ٻڌل مفروضن جي هڪ اسڪيميٽڪ نمائندگي آهي. ڍنڍ جو ماحول استعمال ٿيندڙ غذائي مواد جي وچولي ۽ حالتن ۾ مختلف آهي (مثال طور، روزاني چڪر ۽ موجود ضروري غذائي اجزاء ۾ حدون). BioRender.com سان ٺاهيل.
تنهن ڪري، MXene کي ماڊل سسٽم طور استعمال ڪندي، اسان مختلف حياتياتي اثرات جي مطالعي جو دروازو کوليو آهي جيڪي ٻين روايتي نانو مواد سان مشاهدو نٿا ڪري سگهجن. خاص طور تي، اسان مائڪروالگي ريفيڊوسيلس سب ڪيپيٽاٽا ذريعي ٻه طرفي نانو مواد، جهڙوڪ نائوبيم تي ٻڌل MXenes جي بايو ريميڊيئيشن جي امڪان کي ظاهر ڪريون ٿا. مائڪروالگي Nb-MXenes کي غير زهر آڪسائيڊ NbO ۽ Nb2O5 ۾ خراب ڪرڻ جي قابل آهن، جيڪي نائوبيم اپٽيڪ ميڪانيزم ذريعي غذائي اجزا پڻ فراهم ڪن ٿا. مجموعي طور تي، هي مطالعو سطح جي جسماني ڪيميڪل رابطي سان لاڳاپيل عملن بابت هڪ اهم بنيادي سوال جو جواب ڏئي ٿو جيڪي ٻه طرفي نانو مواد جي بايو ريميڊيئيشن جي ميڪانيزم کي منظم ڪن ٿا. ان کان علاوه، اسان 2D نانو مواد جي شڪل ۾ نازڪ تبديلين کي ٽريڪ ڪرڻ لاءِ هڪ سادي شڪل-پيراميٽر تي ٻڌل طريقو تيار ڪري رهيا آهيون. اهو غير نامياتي ڪرسٽل نانو مواد جي مختلف ماحولياتي اثرن ۾ وڌيڪ مختصر مدت ۽ ڊگهي مدت جي تحقيق کي متاثر ڪري ٿو. اهڙيءَ طرح، اسان جو مطالعو مادي سطح ۽ حياتياتي مواد جي وچ ۾ رابطي جي سمجھ کي وڌائي ٿو. اسان تازي پاڻي جي ماحولياتي نظام تي انهن جي ممڪن اثرن جي وڌايل مختصر مدت ۽ ڊگهي مدت جي مطالعي لاءِ بنياد پڻ فراهم ڪري رهيا آهيون، جن جي تصديق هاڻي آساني سان ڪري سگهجي ٿي.
MXenes منفرد ۽ پرڪشش جسماني ۽ ڪيميائي ملڪيتن سان گڏ مواد جي هڪ دلچسپ طبقي جي نمائندگي ڪن ٿا ۽ تنهن ڪري ڪيترائي امڪاني ايپليڪيشن آهن. اهي خاصيتون گهڻو ڪري انهن جي اسٽوچيوميٽري ۽ مٿاڇري جي ڪيمسٽري تي منحصر آهن. تنهن ڪري، اسان جي مطالعي ۾، اسان ٻن قسمن جي Nb-based hierarchical single-layer (SL) MXenes، Nb2CTx ۽ Nb4C3TX جي جاچ ڪئي، ڇاڪاڻ ته انهن نانو مواد جا مختلف حياتياتي اثر ڏسي سگهجن ٿا. MXenes انهن جي شروعاتي مواد مان ايٽمي طور تي پتلي MAX-فيز A-پرتن جي مٿي-هيٺ چونڊيل ايچنگ ذريعي پيدا ڪيا ويندا آهن. MAX مرحلو هڪ ٽرنري سيرامڪ آهي جيڪو منتقلي ڌاتو ڪاربائڊ جي "بانڊ" بلاڪ ۽ MnAXn-1 اسٽوچيوميٽري سان Al، Si، ۽ Sn جهڙن "A" عنصرن جي پتلي پرتن تي مشتمل آهي. شروعاتي MAX مرحلي جي مورفولوجي کي اليڪٽران مائڪروسڪوپي (SEM) کي اسڪين ڪندي ڏٺو ويو ۽ پوئين مطالعي سان مطابقت رکي ٿي (اضافي معلومات، SI، شڪل S1 ڏسو). ملٽي ليئر (ML) Nb-MXene 48٪ HF (هائيڊروفلوورڪ ايسڊ) سان Al پرت کي هٽائڻ کان پوءِ حاصل ڪيو ويو. ML-Nb2CTx ۽ ML-Nb4C3TX جي مورفولوجي کي اليڪٽران مائڪروسڪوپي (SEM) (ترتيب وار شڪل S1c ۽ S1d) اسڪين ڪندي جانچيو ويو ۽ هڪ عام پرت وارو MXene مورفولوجي ڏٺو ويو، جيڪو ڊگھي سوراخ جهڙي سلٽ مان گذرندڙ ٻه طرفي نانو فليڪس وانگر آهي. ٻنهي Nb-MXene ۾ MXene مرحلن سان گهڻو ڪجهه عام آهي جيڪي اڳ ۾ تيزاب ايچنگ 27,38 ذريعي ٺهيل هئا. MXene جي بناوت جي تصديق ڪرڻ کان پوءِ، اسان ان کي ٽيٽرابوٽيلامونيم هائيڊروڪسائيڊ (TBAOH) جي انٽرڪليشن ذريعي پرت ڪيو جنهن کان پوءِ ڌوئڻ ۽ سونيڪيشن ڪئي وئي، جنهن کان پوءِ اسان سنگل پرت يا گهٽ پرت (SL) 2D Nb-MXene نانو فليڪس حاصل ڪيا.
اسان ايچنگ ۽ وڌيڪ ڇلڻ جي ڪارڪردگي کي جانچڻ لاءِ هاءِ ريزوليوشن ٽرانسميشن اليڪٽران مائڪروسڪوپي (HRTEM) ۽ ايڪس ري ڊفرڪشن (XRD) استعمال ڪيو. انورس فاسٽ فوريئر ٽرانسفارم (IFFT) ۽ فاسٽ فوريئر ٽرانسفارم (FFT) استعمال ڪندي پروسيس ڪيل HRTEM نتيجا شڪل 2 ۾ ڏيکاريا ويا آهن. Nb-MXene نانو فليڪس ايٽمي پرت جي جوڙجڪ کي جانچڻ ۽ انٽرپلانر فاصلن کي ماپڻ لاءِ ڪنڊ اپ تي ٻڌل هئا. MXene Nb2CTx ۽ Nb4C3TX نانو فليڪس جي HRTEM تصويرن انهن جي ايٽمي طور تي پتلي پرت واري نوعيت کي ظاهر ڪيو (شڪل 2a1، a2 ڏسو)، جيئن اڳ ۾ ناگيب ۽ ٻين 27 ۽ جسٽرزبسڪا ۽ ٻين 38 پاران رپورٽ ڪئي وئي هئي. ٻن ويجهن Nb2CTx ۽ Nb4C3Tx مونوليئرز لاءِ، اسان ترتيب وار 0.74 ۽ 1.54 nm جي انٽرليئر فاصلي جو تعين ڪيو (شڪل 2b1، b2)، جيڪو اسان جي پوئين نتيجن سان پڻ متفق آهي 38. ان جي وڌيڪ تصديق انورس فاسٽ فوريئر ٽرانسفارم (شڪل 2c1، c2) ۽ فاسٽ فوريئر ٽرانسفارم (شڪل 2d1، d2) ذريعي ڪئي وئي جيڪا Nb2CTx ۽ Nb4C3Tx مونوليئرز جي وچ ۾ فاصلو ڏيکاري ٿي. تصوير نائوبيم ۽ ڪاربن ايٽم سان ملندڙ روشني ۽ اونداهي بينڊن جي متبادل کي ڏيکاري ٿي، جيڪا مطالعي ڪيل MXenes جي پرت واري نوعيت جي تصديق ڪري ٿي. اهو نوٽ ڪرڻ ضروري آهي ته Nb2CTx ۽ Nb4C3Tx (شڪل S2a ۽ S2b) لاءِ حاصل ڪيل توانائي جي منتشر ايڪس ري اسپيڪٽرو اسپيڪٽرا اصل MAX مرحلي جو ڪو به باقي نه ڏيکاريو، ڇاڪاڻ ته ڪو به Al چوٽي نه مليو هو.
SL Nb2CTx ۽ Nb4C3Tx MXene nanoflakes جي خاصيت، جنهن ۾ (a) هاءِ ريزوليوشن اليڪٽران مائڪروسڪوپي (HRTEM) سائڊ-ويو 2D نانوفليڪ اميجنگ ۽ لاڳاپيل، (b) شدت وارو موڊ، (c) انورس فاسٽ فوريئر ٽرانسفارم (IFFT)، (d) فاسٽ فوريئر ٽرانسفارم (FFT)، (e) Nb-MXenes ايڪس ري نمونا شامل آهن. SL 2D Nb2CTx لاءِ، انگن کي (a1، b1، c1، d1، e1) طور ظاهر ڪيو ويو آهي. SL 2D Nb4C3Tx لاءِ، انگن کي (a2، b2، c2، d2، e1) طور ظاهر ڪيو ويو آهي.
SL Nb2CTx ۽ Nb4C3Tx MXenes جي ايڪس ري ڊفرڪشن ماپون ترتيب وار شڪل 2e1 ۽ e2 ۾ ڏيکاريل آهن. 4.31 ۽ 4.32 تي چوٽيون (002) ترتيب وار اڳ ۾ بيان ڪيل پرت ٿيل MXenes Nb2CTx ۽ Nb4C3TX38,39,40,41 سان ملن ٿيون. XRD نتيجا ڪجهه باقي ML structures ۽ MAX مرحلن جي موجودگي کي پڻ ظاهر ڪن ٿا، پر گهڻو ڪري XRD نمونن SL Nb4C3Tx (شڪل 2e2) سان لاڳاپيل آهن. MAX مرحلي جي ننڍن ذرڙن جي موجودگي بي ترتيب اسٽيڪ ٿيل Nb4C3Tx تہن جي مقابلي ۾ مضبوط MAX چوٽي جي وضاحت ڪري سگهي ٿي.
وڌيڪ تحقيق آر. سب ڪيپيٽاٽا جي نسل سان تعلق رکندڙ سائي مائڪرو الجي تي ڌيان ڏنو آهي. اسان مائڪرو الجي کي چونڊيو ڇاڪاڻ ته اهي اهم کاڌي جي جالن ۾ شامل آهن 42. اهي زهر جي بهترين اشارن مان هڪ آهن ڇاڪاڻ ته اهي زهر جي مادن کي هٽائڻ جي صلاحيت جي ڪري جيڪي کاڌي جي زنجير جي اعليٰ سطحن تي کڻي ويندا آهن 43. ان کان علاوه، آر. سب ڪيپيٽاٽا تي تحقيق عام تازي پاڻي جي مائڪروجنزمن کي ايس ايل اين بي-ايم ايڪسينز جي حادثاتي زهر تي روشني وجهي سگهي ٿي. ان کي واضح ڪرڻ لاءِ، محققن اهو تصور ڪيو ته هر مائڪروب ۾ ماحول ۾ موجود زهر جي مرڪبن لاءِ مختلف حساسيت هوندي آهي. گھڻن جاندارن لاءِ، مادن جي گهٽ ڪنسنٽريشن انهن جي واڌ کي متاثر نه ڪندي آهي، جڏهن ته هڪ خاص حد کان مٿي ڪنسنٽريشن انهن کي روڪي سگهي ٿي يا موت جو سبب به بڻجي سگهي ٿي. تنهن ڪري، مائڪرو الجي ۽ ايم ايڪسينز جي وچ ۾ مٿاڇري جي رابطي ۽ لاڳاپيل بحالي جي اسان جي مطالعي لاءِ، اسان اين بي-ايم ايڪسينز جي بي ضرر ۽ زهر جي ڪنسنٽريشن کي جانچڻ جو فيصلو ڪيو. ان لاءِ، اسان 0 (هڪ حوالي جي طور تي)، 0.01، 0.1 ۽ 10 mg l-1 MXene جي ڪنسنٽريشن ۽ اضافي طور تي MXene (100 mg l-1 MXene) جي تمام گهڻي ڪنسنٽريشن سان متاثر ٿيل مائڪروالگي جي جانچ ڪئي، جيڪا ڪنهن به حياتياتي ماحول لاءِ انتهائي ۽ موتمار ٿي سگهي ٿي. .
SL Nb-MXenes جا مائڪروالگي تي اثر شڪل 3 ۾ ڏيکاريا ويا آهن، 0 mg l-1 نمونن لاءِ ماپيل واڌ جي واڌاري (+) يا روڪٿام (-) جي سيڪڙو جي طور تي ظاهر ڪيا ويا آهن. مقابلي لاءِ، Nb-MAX مرحلو ۽ ML Nb-MXenes کي پڻ جانچيو ويو ۽ نتيجا SI ۾ ڏيکاريا ويا آهن (شڪل S3 ڏسو). حاصل ڪيل نتيجن تصديق ڪئي ته SL Nb-MXenes 0.01 کان 10 mg/l تائين گهٽ ڪنسنٽريشن جي حد ۾ تقريبن مڪمل طور تي زهر کان خالي آهي، جيئن شڪل 3a، b ۾ ڏيکاريل آهي. Nb2CTx جي صورت ۾، اسان مخصوص حد ۾ 5٪ کان وڌيڪ ايڪوٽوڪسيٽي نه ڏٺي.
SL (a) Nb2CTx ۽ (b) Nb4C3TX MXene جي موجودگي ۾ مائڪروالجي جي واڌ جي محرڪ (+) يا روڪٿام (-). 24، 48 ۽ 72 ڪلاڪن جي MXene-مائڪرالجي جي رابطي جو تجزيو ڪيو ويو. اهم ڊيٽا (ٽي-ٽيسٽ، پي < 0.05) کي ستاري (*) سان نشان لڳايو ويو هو. اهم ڊيٽا (ٽي-ٽيسٽ، پي < 0.05) کي ستاري (*) سان نشان لڳايو ويو هو. Значимые данные (t-критерий, p < 0,05) отмечены звездочкой (*). اهم ڊيٽا (ٽي-ٽيسٽ، پي < 0.05) کي ستاري (*) سان نشان لڳايو ويو آهي.重要数据（t 检验,p <0.05）用星号(*) 标记.重要数据（t 检验,p <0.05）用星号(*) 标记. Важные данные (t-test, p <0,05) отмечены звездочкой (*). اهم ڊيٽا (ٽي-ٽيسٽ، پي < 0.05) کي ستاري (*) سان نشان لڳايو ويو آهي.ڳاڙها تير روڪڻ واري محرڪ جي خاتمي کي ظاهر ڪن ٿا.
ٻئي طرف، Nb4C3TX جي گهٽ ڪنسنٽريشن ٿوري وڌيڪ زهريلي ثابت ٿي، پر 7٪ کان وڌيڪ نه. جيئن توقع ڪئي وئي، اسان ڏٺو ته MXenes ۾ 100mg L-1 تي وڌيڪ زهريلي ۽ مائڪرو الجي واڌ جي روڪٿام هئي. دلچسپ ڳالهه اها آهي ته، ڪنهن به مواد MAX يا ML نمونن جي مقابلي ۾ زهريلي/زهريلي اثرات جي ساڳئي رجحان ۽ وقت جي انحصار کي نه ڏيکاريو (تفصيل لاءِ SI ڏسو). جڏهن ته MAX مرحلي لاءِ (شڪل S3 ڏسو) زهريلي تقريبن 15-25٪ تائين پهچي وئي ۽ وقت سان گڏ وڌي وئي، SL Nb2CTx ۽ Nb4C3TX MXene لاءِ الٽ رجحان ڏٺو ويو. مائڪرو الجي واڌ جي روڪٿام وقت سان گهٽجي وئي. اهو 24 ڪلاڪن کان پوءِ تقريبن 17٪ تائين پهچي ويو ۽ 72 ڪلاڪن کان پوءِ 5٪ کان گهٽ ٿي ويو (شڪل 3a، b، ترتيب وار).
وڌيڪ اهم ڳالهه اها آهي ته، SL Nb4C3TX لاءِ، 24 ڪلاڪن کان پوءِ مائڪروالگي جي واڌ جي روڪٿام تقريباً 27٪ تائين پهچي وئي، پر 72 ڪلاڪن کان پوءِ اهو گهٽجي 1٪ ٿي ويو. تنهن ڪري، اسان مشاهدو ٿيل اثر کي محرک جي الٽي روڪٿام طور ليبل ڪيو، ۽ اثر SL Nb4C3TX MXene لاءِ وڌيڪ مضبوط هو. مائڪروالگي جي واڌ جي روڪٿام کي SL Nb2CTx MXene جي مقابلي ۾ Nb4C3TX (24 ڪلاڪن لاءِ 10 mg L-1 تي رابطي) سان اڳ ۾ نوٽ ڪيو ويو هو. بايوماس ڊبلنگ ريٽ وکر ۾ انبڪشن-اسٽيموليشن ريورسل اثر پڻ چڱي طرح ڏيکاريو ويو هو (تفصيل لاءِ شڪل S4 ڏسو). هاڻي تائين، صرف Ti3C2TX MXene جي ايڪوٽوڪسيسيٽي جو مختلف طريقن سان مطالعو ڪيو ويو آهي. اهو زيبرا فش جنين لاءِ زهر نه آهي 44 پر مائڪروالگي ڊيسموڊيسمس ڪواڊريڪوڊ ۽ سورگم سيڪريٽم پلانٽس 45 لاءِ اعتدال سان ايڪوٽوڪسڪ آهي. مخصوص اثرات جي ٻين مثالن ۾ عام سيل لائنن جي ڀيٽ ۾ ڪينسر سيل لائنن لاءِ وڌيڪ زهر شامل آهي 46,47. اهو فرض ڪري سگهجي ٿو ته ٽيسٽ جون حالتون Nb-MXenes جي موجودگي ۾ ڏٺل مائڪروالجي جي واڌ ۾ تبديلين تي اثرانداز ٿينديون. مثال طور، ڪلوروپلاسٽ اسٽروما ۾ لڳ ڀڳ 8 جو pH RuBisCO اينزائم جي موثر آپريشن لاءِ بهترين آهي. تنهن ڪري، pH ۾ تبديليون فوٽوسنٿيسس جي شرح کي منفي طور تي متاثر ڪن ٿيون48,49. بهرحال، اسان تجربي دوران pH ۾ اهم تبديليون نه ڏٺيون (تفصيل لاءِ SI، شڪل S5 ڏسو). عام طور تي، Nb-MXenes سان مائڪروالجي جي ڪلچر وقت سان گڏ محلول جي pH کي ٿورو گهٽائي ڇڏيو. بهرحال، هي گهٽتائي هڪ خالص وچولي جي pH ۾ تبديلي جي برابر هئي. ان کان علاوه، مليل مختلف قسمن جي حد مائڪروالجي جي خالص ڪلچر (ڪنٽرول نموني) لاءِ ماپيل هئي. ان ڪري، اسان اهو نتيجو ڪڍون ٿا ته فوٽوسنٿيسس وقت سان گڏ pH ۾ تبديلين کان متاثر نه ٿيندو آهي.
ان کان علاوه، ٺهيل MXenes جي مٿاڇري جا آخر هوندا آهن (Tx جي طور تي ظاهر ڪيل). اهي بنيادي طور تي فنڪشنل گروپ -O، -F ۽ -OH آهن. بهرحال، مٿاڇري جي ڪيمسٽري سڌو سنئون سنٿيسس جي طريقي سان لاڳاپيل آهي. اهي گروپ بي ترتيب طور تي مٿاڇري تي ورهايل آهن، جنهن جي ڪري MXene50 جي خاصيتن تي انهن جي اثر جي اڳڪٿي ڪرڻ ڏکيو ٿي پيو آهي. اهو دليل ڏئي سگهجي ٿو ته Tx روشني ذريعي نائوبيم جي آڪسائيڊشن لاءِ ڪيٽيليٽڪ قوت ٿي سگهي ٿي. مٿاڇري جي فنڪشنل گروپ واقعي انهن جي بنيادي فوٽوڪيٽالسٽس لاءِ هيٽروجنڪشن 51 ٺاهڻ لاءِ ڪيترائي اينڪرنگ سائيٽون مهيا ڪن ٿا. بهرحال، واڌ جي وچولي جوڙجڪ هڪ مؤثر فوٽوڪيٽالسٽ فراهم نه ڪئي (تفصيلي وچولي جوڙجڪ SI ٽيبل S6 ۾ ملي سگهي ٿي). ان کان علاوه، ڪنهن به مٿاڇري جي تبديلي پڻ تمام ضروري آهي، ڇاڪاڻ ته MXenes جي حياتياتي سرگرمي کي پرت پوسٽ پروسيسنگ، آڪسائيڊيشن، نامياتي ۽ غير نامياتي مرکبات جي ڪيميائي مٿاڇري جي تبديلي 52,53,54,55,56 يا مٿاڇري جي چارج انجنيئرنگ 38 جي ڪري تبديل ڪري سگهجي ٿو. تنهن ڪري، اهو جانچڻ لاءِ ته ڇا نائوبيم آڪسائيڊ جو ميڊيم ۾ مادي عدم استحڪام سان ڪو تعلق آهي، اسان مائڪروالگي جي واڌ ويجهه واري ميڊيم ۽ ڊيونائيزڊ پاڻي ۾ زيٽا (ζ) جي صلاحيت جو مطالعو ڪيو (مقابلي لاءِ). اسان جا نتيجا ڏيکارين ٿا ته SL Nb-MXenes ڪافي مستحڪم آهن (MAX ۽ ML نتيجن لاءِ SI شڪل S6 ڏسو). SL MXenes جي زيٽا صلاحيت تقريبن -10 mV آهي. SR Nb2CTx جي صورت ۾، ζ جي قيمت Nb4C3Tx جي ڀيٽ ۾ ڪجهه وڌيڪ منفي آهي. ζ جي قيمت ۾ اهڙي تبديلي ظاهر ڪري سگهي ٿي ته منفي چارج ٿيل MXene نانو فليڪس جي مٿاڇري ڪلچر ميڊيم مان مثبت چارج ٿيل آئن جذب ڪري ٿي. ڪلچر ميڊيم ۾ Nb-MXenes جي زيٽا صلاحيت ۽ چالکائي جي عارضي ماپون (وڌيڪ تفصيل لاءِ SI ۾ شڪل S7 ۽ S8 ڏسو) اسان جي مفروضي جي حمايت ڪن ٿيون.
جڏهن ته، ٻنهي Nb-MXene SLs صفر کان گهٽ ۾ گهٽ تبديليون ڏيکاريون. اهو واضح طور تي مائڪروالگي جي واڌ جي وچولي ۾ انهن جي استحڪام کي ظاهر ڪري ٿو. ان کان علاوه، اسان جائزو ورتو ته ڇا اسان جي سائي مائڪروالگي جي موجودگي وچولي ۾ Nb-MXene جي استحڪام کي متاثر ڪندي. وقت سان گڏ غذائي ميڊيا ۽ ڪلچر ۾ مائڪروالگي سان رابطي کان پوءِ MXene جي زيٽا صلاحيت ۽ چالکائي جا نتيجا SI ۾ ملي سگهن ٿا (شڪلون S9 ۽ S10). دلچسپ ڳالهه اها آهي ته، اسان ڏٺو ته مائڪروالگي جي موجودگي ٻنهي MXene جي پکيڙ کي مستحڪم ڪندي نظر آئي. Nb2CTx SL جي صورت ۾، زيٽا صلاحيت وقت سان گڏ ٿوري گهٽجي وئي وڌيڪ منفي قدرن تائين (-15.8 بمقابله -19.1 mV انڪيوبيشن جي 72 ڪلاڪن کان پوءِ). SL Nb4C3TX جي زيٽا صلاحيت ٿوري وڌي وئي، پر 72 ڪلاڪن کان پوءِ اهو اڃا تائين مائڪروالگي جي موجودگي کان سواءِ نانو فليڪس کان وڌيڪ استحڪام ڏيکاريو (-18.1 بمقابله -9.1 mV).
اسان کي مائڪروالگي جي موجودگي ۾ اين بي-ايم ايڪسين محلولن جي گهٽ چالکائي پڻ ملي، جيڪا غذائيت جي وچولي ۾ آئن جي گهٽ مقدار کي ظاهر ڪري ٿي. خاص طور تي، پاڻي ۾ ايم ايڪسين جي عدم استحڪام بنيادي طور تي مٿاڇري جي آڪسائيڊيشن جي ڪري آهي57. تنهن ڪري، اسان کي شڪ آهي ته سائي مائڪروالگي ڪنهن نه ڪنهن طرح اين بي-ايم ايڪسين جي مٿاڇري تي ٺهيل آڪسائيڊس کي صاف ڪيو ۽ انهن جي موجودگي (ايم ايڪسين جي آڪسائيڊيشن) کي به روڪيو. اهو مائڪروالگي پاران جذب ڪيل مادن جي قسمن جي مطالعي سان ڏسي سگهجي ٿو.
جڏهن ته اسان جي ايڪوٽوڪسڪولوجيڪل مطالعي مان ظاهر ٿيو ته مائڪروالگي وقت سان گڏ Nb-MXene جي زهر ۽ متحرڪ واڌ جي غير معمولي روڪٿام تي قابو پائڻ جي قابل هئا، اسان جي مطالعي جو مقصد عمل جي ممڪن ميڪانيزم جي جاچ ڪرڻ هو. جڏهن الجي جهڙا جاندار انهن جي ماحولياتي نظام کان ناواقف مرکبات يا مواد جي سامهون ايندا آهن، ته اهي مختلف طريقن سان رد عمل ڪري سگهن ٿا58,59. زهريلي ڌاتو آڪسائيڊ جي غير موجودگي ۾، مائڪروالگي پاڻ کي کارائي سگهن ٿا، انهن کي مسلسل وڌڻ جي اجازت ڏين ٿا60. زهريلي مادن جي استعمال کان پوءِ، دفاعي ميڪانيزم کي چالو ڪري سگهجي ٿو، جهڙوڪ شڪل يا شڪل تبديل ڪرڻ. جذب جي امڪان تي پڻ غور ڪيو وڃي58,59. خاص طور تي، دفاعي ميڪانيزم جي ڪا به نشاني ٽيسٽ مرڪب جي زهريت جو واضح اشارو آهي. تنهن ڪري، اسان جي وڌيڪ ڪم ۾، اسان SEM پاران SL Nb-MXene nanoflakes ۽ microalgae جي وچ ۾ ممڪن سطح جي رابطي ۽ X-ray fluorescopy spectroscopy (XRF) پاران Nb-based MXene جي ممڪن جذب جي جاچ ڪئي. ياد رهي ته SEM ۽ XRF تجزيا صرف سرگرمي جي زهر جي مسئلن کي حل ڪرڻ لاءِ MXene جي بلند ترين ڪنسنٽريشن تي ڪيا ويا هئا.
SEM نتيجا شڪل 4 ۾ ڏيکاريا ويا آهن. علاج نه ٿيل مائڪروالگي سيلز (شڪل 4a، حوالو نمونو ڏسو) واضح طور تي عام آر سب ڪيپيٽاٽا مورفولوجي ۽ ڪروئسنٽ جهڙي سيل شڪل ڏيکاريا. سيلز چپٽا ۽ ڪجهه حد تائين غير منظم نظر اچن ٿا. ڪجهه مائڪروالگي سيلز هڪ ٻئي سان اوورليپ ۽ الجهيل هئا، پر اهو شايد نموني تيار ڪرڻ جي عمل جي ڪري ٿيو هو. عام طور تي، خالص مائڪروالگي سيلز جي مٿاڇري هموار هئي ۽ انهن ۾ ڪا به مورفولوجي تبديلي نه هئي.
SEM تصويرون جيڪي انتهائي ڪنسنٽريشن (100 mg L-1) تي 72 ڪلاڪن جي رابطي کان پوءِ سائي مائڪروالگي ۽ MXene نانو شيٽس جي وچ ۾ مٿاڇري جي رابطي کي ڏيکارين ٿيون. (a) SL (b) Nb2CTx ۽ (c) Nb4C3TX MXenes سان رابطي کان پوءِ علاج نه ٿيل سائي مائڪروالگي. نوٽ ڪريو ته Nb-MXene نانو فليڪس ڳاڙهي تيرن سان نشان لڳل آهن. مقابلي لاءِ، هڪ آپٽيڪل مائڪروسڪوپ مان تصويرون پڻ شامل ڪيون ويون آهن.
ان جي ابتڙ، SL Nb-MXene nanoflakes پاران جذب ڪيل مائڪروالگي سيلز کي نقصان پهچايو ويو (شڪل 4b، c، ڳاڙهي تير ڏسو). Nb2CTx MXene (شڪل 4b) جي صورت ۾، مائڪروالگي ڳنڍيل ٻه-dimensional nanoscales سان وڌندا آهن، جيڪي انهن جي مورفولوجي کي تبديل ڪري سگهن ٿا. خاص طور تي، اسان انهن تبديلين کي هلڪي مائڪروسڪوپي جي تحت پڻ ڏٺو (تفصيل لاءِ SI شڪل S11 ڏسو). هن مورفولوجيڪل منتقلي جو مائڪروالگي جي فزيولوجي ۾ هڪ قابل قبول بنياد آهي ۽ سيل مورفولوجي کي تبديل ڪندي پاڻ کي بچائڻ جي صلاحيت آهي، جهڙوڪ سيل حجم وڌائڻ 61. تنهن ڪري، اهو ضروري آهي ته مائڪروالگي سيلز جي تعداد کي جانچيو وڃي جيڪي اصل ۾ Nb-MXenes سان رابطي ۾ آهن. SEM مطالعي مان ظاهر ٿيو ته تقريبن 52٪ مائڪروالگي سيلز Nb-MXenes جي سامهون هئا، جڏهن ته انهن مائڪروالگي سيلز مان 48٪ رابطي کان پاسو ڪيو. SL Nb4C3Tx MXene لاءِ، مائڪروالگي MXene سان رابطي کان بچڻ جي ڪوشش ڪندا آهن، انهي ڪري ٻه طرفي نانو اسڪيلز مان مقامي ۽ وڌندڙ (شڪل 4c). بهرحال، اسان مائڪروالگي سيلز ۾ نانو اسڪيلز جي دخول ۽ انهن جي نقصان جو مشاهدو نه ڪيو.
سيل جي مٿاڇري تي ذرات جي جذب ۽ نام نهاد شيڊنگ (شيڊنگ) اثر 62 جي ڪري فوٽو سنٿيسس جي رڪاوٽ جي خلاف خود-تحفظ پڻ وقت تي منحصر ردعمل جو رويو آهي. اهو واضح آهي ته هر شئي (مثال طور، Nb-MXene nanoflakes) جيڪا مائڪروالگي ۽ روشني جي ذريعن جي وچ ۾ آهي، ڪلوروپلاسٽ پاران جذب ڪيل روشني جي مقدار کي محدود ڪري ٿي. بهرحال، اسان کي ڪو شڪ ناهي ته اهو حاصل ڪيل نتيجن تي هڪ اهم اثر رکي ٿو. جيئن اسان جي خوردبيني مشاهدي مان ڏيکاريل آهي، 2D nanoflakes مڪمل طور تي لپيٽيل يا مائڪروالگي جي مٿاڇري سان چپڪيل نه هئا، جيتوڻيڪ جڏهن مائڪروالگي سيلز Nb-MXenes سان رابطي ۾ هئا. ان جي بدران، نانوفلڪس انهن جي مٿاڇري کي ڍڪڻ کان سواءِ مائڪروالگي سيلز ڏانهن رخ ڪرڻ لاءِ نڪتا. نانوفلڪس/مائڪروالگي جو اهڙو سيٽ مائڪروالگي سيلز پاران جذب ڪيل روشني جي مقدار کي خاص طور تي محدود نٿو ڪري سگهي. ان کان علاوه، ڪجهه مطالعي ۾ ٻه طرفي نانو مواد 63،64،65،66 جي موجودگي ۾ فوٽوسنٿيٽڪ جاندارن پاران روشني جذب ۾ بهتري جو مظاهرو ڪيو ويو آهي.
جيئن ته SEM تصويرون مائڪروالگي سيلز پاران نائوبيم جي اپٽيڪ جي سڌي طرح تصديق نه ڪري سگهيون، اسان جي وڌيڪ مطالعي هن مسئلي کي واضح ڪرڻ لاءِ ايڪس ري فلوروسينس (XRF) ۽ ايڪس ري فوٽو اليڪٽران اسپيڪٽرو اسپيڪٽرو اسڪوپي (XPS) تجزيي ڏانهن رخ ڪيو. تنهن ڪري، اسان ريفرنس مائڪروالگي نمونن جي Nb چوٽين جي شدت جو مقابلو ڪيو جيڪي MXenes سان لهه وچڙ نه ڪندا هئا، MXene nanoflakes مائڪروالگي سيلز جي مٿاڇري کان الڳ ٿيل، ۽ ڳنڍيل MXenes کي هٽائڻ کان پوءِ مائڪروالگي سيلز. اهو نوٽ ڪرڻ جي قابل آهي ته جيڪڏهن ڪو Nb اپٽيڪ نه آهي، ته مائڪروالگي سيلز پاران حاصل ڪيل Nb قدر منسلڪ نانو اسڪيلز کي هٽائڻ کان پوءِ صفر هجڻ گهرجي. تنهن ڪري، جيڪڏهن Nb اپٽيڪ ٿئي ٿي، ته XRF ۽ XPS ٻنهي نتيجن کي هڪ واضح Nb چوٽي ڏيکارڻ گهرجي.
XRF اسپيڪٽرا جي صورت ۾، مائڪروالگي نمونن SL Nb2CTx ۽ Nb4C3Tx MXene سان رابطي کان پوءِ SL Nb2CTx ۽ Nb4C3Tx MXene لاءِ Nb چوٽيون ڏيکاريون (شڪل 5a ڏسو، اهو پڻ نوٽ ڪريو ته MAX ۽ ML MXene لاءِ نتيجا SI ۾ ڏيکاريا ويا آهن، شڪل S12–C17). دلچسپ ڳالهه اها آهي ته، Nb چوٽي جي شدت ٻنهي صورتن ۾ ساڳي آهي (شڪل 5a ۾ ڳاڙهي بار). ان مان ظاهر ٿيو ته الجي وڌيڪ Nb جذب نه ڪري سگهي، ۽ سيلز ۾ Nb جمع ڪرڻ جي وڌ ۾ وڌ گنجائش حاصل ڪئي وئي، جيتوڻيڪ ٻه ڀيرا وڌيڪ Nb4C3Tx MXene مائڪروالگي سيلز سان ڳنڍيل هو (شڪل 5a ۾ نيرو بار). خاص طور تي، ڌاتو جذب ڪرڻ جي مائڪروالگي جي صلاحيت ماحول ۾ ڌاتو آڪسائيڊ جي ڪنسنٽريشن تي منحصر آهي 67,68. شمشاد ۽ ٻين 67 اهو معلوم ڪيو ته تازي پاڻي جي الجي جي جذب ڪرڻ جي صلاحيت pH وڌڻ سان گهٽجي ٿي. رائز ۽ ٻين 68 نوٽ ڪيو ته سامونڊي ٻوٽن جي ڌاتو جذب ڪرڻ جي صلاحيت Pb2+ لاءِ Ni2+ جي ڀيٽ ۾ تقريباً 25 سيڪڙو وڌيڪ هئي.
(a) 72 ڪلاڪن تائين SL Nb-MXenes (100 mg L-1) جي انتهائي ڪنسنٽريشن تي انڪيوبيٽ ٿيل سائي مائڪروالگي سيلز پاران بيسل Nb اپٽيڪ جا XRF نتيجا. نتيجا خالص مائڪروالگي سيلز ۾ α جي موجودگي ڏيکارين ٿا (ڪنٽرول نمونو، گرين ڪالم)، مٿاڇري کان مائڪروالگي سيلز (نيرو ڪالم) کان الڳ ٿيل 2D نانو فليڪس، ۽ مٿاڇري کان 2D نانو فليڪس جي الڳ ٿيڻ کان پوءِ مائڪروالگي سيلز (ڳاڙهو ڪالم). عنصري Nb جي مقدار، (b) مائڪروالگي نامياتي اجزاء جي ڪيميائي ساخت جو سيڪڙو (C=O ۽ CHx/C–O) ۽ Nb آڪسائيڊ SL Nb-MXenes سان انڪيوبيشن کان پوءِ مائڪروالگي سيلز ۾ موجود آهن، (c–e) XPS SL Nb2CTx اسپيڪٽرا ۽ (fh) SL Nb4C3Tx MXene جي ساخت جي چوٽي جي فٽنگ مائڪروالگي سيلز پاران اندروني ڪئي وئي.
تنهن ڪري، اسان توقع ڪئي ته Nb کي آڪسائيڊ جي صورت ۾ الگل سيلز پاران جذب ڪري سگهجي ٿو. ان کي جانچڻ لاءِ، اسان MXenes Nb2CTx ۽ Nb4C3TX ۽ الگل سيلز تي XPS مطالعي ڪئي. Nb-MXenes ۽ الگل سيلز کان الڳ ٿيل MXenes سان مائڪروالگي جي رابطي جا نتيجا شڪل 5b ۾ ڏيکاريا ويا آهن. جيئن توقع ڪئي وئي، اسان مائڪروالگي جي مٿاڇري تان MXene کي هٽائڻ کان پوءِ مائڪروالگي جي نمونن ۾ Nb 3d چوٽيون ڳولي لڌيون. C=O، CHx/CO، ۽ Nb آڪسائيڊز جي مقداري تعين جو حساب Nb2CTx SL (شڪل 5c–e) ۽ Nb4C3Tx SL (شڪل 5c–e) سان حاصل ڪيل Nb 3d، O 1s، ۽ C 1s اسپيڪٽرا جي بنياد تي ڪيو ويو. ) انڪيوبيٽڊ مائڪروالگي مان حاصل ڪيل. شڪل 5f–h) MXenes. ٽيبل S1-3 چوٽي جي پيرا ميٽرز ۽ فٽ جي نتيجي ۾ مجموعي ڪيمسٽري جي تفصيل ڏيکاري ٿو. اهو قابل ذڪر آهي ته Nb2CTx SL ۽ Nb4C3Tx SL (شڪل 5c، f) جا Nb 3d علائقا هڪ Nb2O5 جزو سان ملن ٿا. هتي، اسان اسپيڪٽرا ۾ ڪو به MXene سان لاڳاپيل چوٽيون نه مليون، جيڪو ظاهر ڪري ٿو ته مائڪروالگي سيلز صرف Nb جي آڪسائيڊ فارم کي جذب ڪن ٿا. ان کان علاوه، اسان C 1 s اسپيڪٽرم کي C–C، CHx/C–O، C=O، ۽ –COOH اجزاء سان ويجھو ڪيو. اسان CHx/C–O ۽ C=O چوٽين کي مائڪروالگي سيلز جي نامياتي حصي لاءِ مقرر ڪيو. اهي نامياتي جزا ترتيب وار Nb2CTx SL ۽ Nb4C3TX SL ۾ C 1s چوٽين جو 36% ۽ 41% آهن. پوءِ اسان SL Nb2CTx ۽ SL Nb4C3TX جي O 1s اسپيڪٽرا کي Nb2O5، مائڪروالگي جي نامياتي اجزاء (CHx/CO)، ۽ مٿاڇري تي جذب ٿيل پاڻي سان لڳايو.
آخرڪار، XPS نتيجن واضح طور تي Nb جي شڪل کي ظاهر ڪيو، نه رڳو ان جي موجودگي کي. Nb 3d سگنل جي پوزيشن ۽ ڊيڪونولوشن جي نتيجن جي مطابق، اسان تصديق ڪريون ٿا ته Nb صرف آڪسائيڊ جي صورت ۾ جذب ​​ٿئي ٿو ۽ نه ته آئن يا MXene پاڻ ۾. ان کان علاوه، XPS نتيجن ڏيکاريو ته مائڪروالگي سيلز ۾ SL Nb4C3TX MXene جي مقابلي ۾ SL Nb2CTx مان Nb آڪسائيڊ کي کڻڻ جي وڌيڪ صلاحيت آهي.
جڏهن ته اسان جا Nb اپٽيڪ نتيجا متاثر ڪندڙ آهن ۽ اسان کي MXene جي گهٽتائي جي سڃاڻپ ڪرڻ جي اجازت ڏين ٿا، 2D نانو فليڪس ۾ لاڳاپيل مورفولوجيڪل تبديلين کي ٽريڪ ڪرڻ لاءِ ڪو به طريقو موجود ناهي. تنهن ڪري، اسان هڪ مناسب طريقو تيار ڪرڻ جو فيصلو پڻ ڪيو جيڪو 2D Nb-MXene نانو فليڪس ۽ مائڪروالگي سيلز ۾ ٿيندڙ ڪنهن به تبديلي جو سڌو سنئون جواب ڏئي سگهي ٿو. اهو نوٽ ڪرڻ ضروري آهي ته اسان فرض ڪريون ٿا ته جيڪڏهن رابطي ڪندڙ نسل ڪنهن به تبديلي، سڙڻ يا ڊيفراگمينٽيشن مان گذرن ٿا، ته اهو جلدي شڪل جي پيرا ميٽرز ۾ تبديلين جي طور تي ظاهر ٿيڻ گهرجي، جهڙوڪ برابر گول علائقي جو قطر، گولائي، فيريٽ ويڪر، يا فيريٽ جي ڊيگهه. جيئن ته اهي پيرا ميٽر ڊگھا ذرڙا يا ٻه طرفي نانو فليڪس بيان ڪرڻ لاءِ موزون آهن، متحرڪ ذرڙي جي شڪل جي تجزيي ذريعي انهن جي ٽريڪنگ اسان کي گهٽتائي دوران SL Nb-MXene نانو فليڪس جي مورفولوجيڪل تبديلي بابت قيمتي معلومات ڏيندو.
حاصل ڪيل نتيجا شڪل 6 ۾ ڏيکاريا ويا آهن. مقابلي لاءِ، اسان اصل MAX مرحلي ۽ ML-MXenes کي پڻ آزمايو (SI شڪلون S18 ۽ S19 ڏسو). ذرات جي شڪل جي متحرڪ تجزيي مان ظاهر ٿيو ته ٻن Nb-MXene SLs جا سڀئي شڪل پيرا ميٽر مائڪروالگي سان رابطي کان پوءِ خاص طور تي تبديل ٿيا. جيئن برابر سرڪيولر ايريا قطر پيرا ميٽر (شڪل 6a، b) پاران ڏيکاريل آهي، وڏن نانو فليڪس جي حصي جي گهٽ ٿيل چوٽي جي شدت ظاهر ڪري ٿي ته اهي ننڍڙن ٽڪرن ۾ سڙڻ جو رجحان رکن ٿا. شڪل 6c تي، d فليڪس جي ٽرانسورس سائيز (نانو فليڪس جي ڊگھائي) سان لاڳاپيل چوٽين ۾ گهٽتائي ڏيکاري ٿو، جيڪو 2D نانو فليڪس جي وڌيڪ ذرڙي جهڙي شڪل ۾ تبديلي کي ظاهر ڪري ٿو. شڪل 6e-h ترتيب وار فيريٽ جي ويڪر ۽ ڊيگهه ڏيکاري ٿي. فيريٽ جي ويڪر ۽ ڊيگهه مڪمل ڪندڙ پيرا ميٽر آهن ۽ تنهن ڪري انهن کي گڏجي سمجهيو وڃي. مائڪروالگي جي موجودگي ۾ 2D Nb-MXene نانو فليڪس جي انڪيوبيشن کان پوءِ، انهن جي فيريٽ رابطي جي چوٽي منتقل ٿي وئي ۽ انهن جي شدت گهٽجي وئي. مورفولوجي، XRF ۽ XPS سان ميلاپ ۾ انهن نتيجن جي بنياد تي، اسان اهو نتيجو ڪڍيو ته مشاهدو ڪيل تبديليون آڪسائيڊيشن سان مضبوطي سان لاڳاپيل آهن ڇاڪاڻ ته آڪسائيڊ ٿيل MXenes وڌيڪ جھريون بڻجي ويندا آهن ۽ ٽڪرن ۽ گول آڪسائيڊ ذرڙن ۾ ٽٽي ويندا آهن69,70.
سائي مائڪروالگي سان رابطي کان پوءِ MXene جي تبديلي جو تجزيو. متحرڪ پارٽيڪل شڪل جي تجزيي ۾ (a، b) برابر گول علائقي جو قطر، (c، d) گولائي، (e، f) فيريٽ ويڪر ۽ (g، h) فيريٽ جي ڊيگهه جهڙن پيرا ميٽرن کي حساب ۾ رکيو ويندو آهي. ان مقصد لاءِ، ٻه ريفرنس مائڪروالگي نمونا پرائمري SL Nb2CTx ۽ SL Nb4C3Tx MXenes، SL Nb2CTx ۽ SL Nb4C3Tx MXenes، خراب ٿيل مائڪروالگي، ۽ علاج ٿيل مائڪروالگي SL Nb2CTx ۽ SL Nb4C3Tx MXenes سان گڏ تجزيو ڪيا ويا. ڳاڙهي تير مطالعي ڪيل ٻہ-dimensional nanoflakes جي شڪل جي پيرا ميٽرن جي منتقلي کي ڏيکارين ٿا.
جيئن ته شڪل پيرا ميٽر جو تجزيو تمام گهڻو قابل اعتماد آهي، اهو مائڪروالگي سيلز ۾ مورفولوجيڪل تبديلين کي پڻ ظاهر ڪري سگهي ٿو. تنهن ڪري، اسان 2D Nb نانو فليڪس سان رابطي کان پوءِ خالص مائڪروالگي سيلز ۽ سيلز جي برابر گول علائقي جي قطر، گولائي، ۽ فيريٽ ويڪر/ڊيگهه جو تجزيو ڪيو. شڪل 6a-h تي الجي سيلز جي شڪل پيرا ميٽرز ۾ تبديليون ڏيکاريون ويون آهن، جيئن چوٽي جي شدت ۾ گهٽتائي ۽ اعليٰ قدرن ڏانهن ميڪسيما جي منتقلي جو ثبوت آهي. خاص طور تي، سيل گولائي پيرا ميٽرز ڊگھي سيلز ۾ گهٽتائي ۽ گولائي سيلز ۾ واڌ ڏيکاري (شڪل 6a، b). ان کان علاوه، SL Nb4C3TX MXene (شڪل 6f) جي مقابلي ۾ SL Nb2CTx MXene (شڪل 6e) سان رابطي کان پوءِ فيريٽ سيل جي ويڪر ڪيترن ئي مائڪرو ميٽرن کان وڌي وئي. اسان کي شڪ آهي ته اهو Nb2CTx SR سان رابطي تي مائڪروالگي پاران Nb آڪسائيڊ جي مضبوط اپٽيڪ جي ڪري ٿي سگهي ٿو. انهن جي مٿاڇري تي Nb فليڪس جو گهٽ سخت ڳنڍڻ گهٽ ۾ گهٽ شيڊنگ اثر سان سيل جي واڌ جو نتيجو ٿي سگهي ٿو.
مائڪروالگي جي شڪل ۽ سائيز جي پيرا ميٽرز ۾ تبديلين جا اسان جا مشاهدا ٻين مطالعي جي مڪمل ڪن ٿا. سائو مائڪروالگي ماحولياتي دٻاءُ جي جواب ۾ سيل جي سائيز، شڪل يا ميٽابولزم کي تبديل ڪندي پنهنجي مورفولوجي کي تبديل ڪري سگهي ٿو 61. مثال طور، سيلز جي سائيز کي تبديل ڪرڻ غذائي اجزاء جي جذب کي آسان بڻائي ٿو 71. ننڍا الجي سيلز گهٽ غذائي اجزاء جي جذب ۽ خراب واڌ جي شرح ڏيکارين ٿا. ان جي برعڪس، وڏا سيلز وڌيڪ غذائي اجزاء استعمال ڪندا آهن، جيڪي پوءِ اندروني طور تي جمع ڪيا ويندا آهن 72,73. ماچاڊو ۽ سوارس اهو معلوم ڪيو ته فنگسائيڊ ٽرائڪلوسن سيل جي سائيز کي وڌائي سگهي ٿو. انهن الجي جي شڪل ۾ پڻ گہرا تبديليون ڏٺيون 74. ان کان علاوه، ين ۽ ٻين 9 پڻ گهٽ ٿيل گرافين آڪسائيڊ نانوڪمپوزائٽس جي نمائش کان پوءِ الجي ۾ مورفولوجيڪل تبديليون ظاهر ڪيون. تنهن ڪري، اهو واضح آهي ته مائڪروالگي جي تبديل ٿيل سائيز/شڪل پيرا ميٽرز MXene جي موجودگي جي ڪري آهن. جيئن ته سائيز ۽ شڪل ۾ هي تبديلي غذائي اجزاء جي جذب ۾ تبديلين جو اشارو آهي، اسان يقين رکون ٿا ته وقت سان گڏ سائيز ۽ شڪل جي پيرا ميٽرز جو تجزيو Nb-MXenes جي موجودگي ۾ مائڪروالگي پاران نائوبيم آڪسائيڊ جي جذب کي ظاهر ڪري سگهي ٿو.
وڌيڪ، MXenes کي الجي جي موجودگي ۾ آڪسائيڊائيز ڪري سگهجي ٿو. دالي ۽ ٻين 75 ڏٺو ته نانو-TiO2 ۽ Al2O376 جي سامهون ايندڙ سائي الجي جي مورفولوجي هڪجهڙائي نه هئي. جيتوڻيڪ اسان جا مشاهدا موجوده مطالعي سان ملندڙ جلندڙ آهن، اهو صرف 2D نانو فليڪس جي موجودگي ۾ MXene جي خرابي جي شين جي لحاظ کان بايو ريميڊيئيشن جي اثرات جي مطالعي سان لاڳاپيل آهي ۽ نانو ذرات نه. جيئن ته MXenes ڌاتو آڪسائيڊ ۾ خراب ٿي سگهن ٿا، 31،32،77،78 اهو فرض ڪرڻ مناسب آهي ته اسان جا Nb نانو فليڪس مائڪرو الجي سيلز سان رابطي کان پوءِ Nb آڪسائيڊ پڻ ٺاهي سگهن ٿا.
آڪسائيڊيشن جي عمل جي بنياد تي هڪ خراب ٿيڻ واري ميڪانيزم ذريعي 2D-Nb نانو فليڪس جي گهٽتائي کي بيان ڪرڻ لاءِ، اسان هاءِ ريزوليوشن ٽرانسميشن اليڪٽران مائڪروسڪوپي (HRTEM) (شڪل 7a، b) ۽ ايڪس ري فوٽو اليڪٽران اسپيڪٽروسڪوپي (XPS) (شڪل 7) استعمال ڪندي مطالعي ڪيا. 7c-i ۽ ٽيبل S4-5). ٻئي طريقا 2D مواد جي آڪسائيڊيشن جي مطالعي لاءِ موزون آهن ۽ هڪ ٻئي کي پورو ڪن ٿا. HRTEM ٻه طرفي پرتن واري جوڙجڪ جي تباهي ۽ ڌاتو آڪسائيڊ نانو پارٽيڪلز جي بعد ۾ ظاهر ٿيڻ جو تجزيو ڪرڻ جي قابل آهي، جڏهن ته XPS سطحي بانڊن لاءِ حساس آهي. هن مقصد لاءِ، اسان مائڪروالگي سيل ڊسپريشن مان نڪتل 2D Nb-MXene نانو فليڪس جي جانچ ڪئي، يعني مائڪروالگي سيلز سان رابطي کان پوءِ انهن جي شڪل (شڪل 7 ڏسو).
HRTEM تصويرون جيڪي آڪسائيڊ ٿيل (a) SL Nb2CTx ۽ (b) SL Nb4C3Tx MXenes جي مورفولوجي ڏيکارين ٿيون، XPS تجزيي جا نتيجا ڏيکارين ٿا (c) گهٽتائي کان پوءِ آڪسائيڊ شين جي جوڙجڪ، (d–f) SL Nb2CTx جي XPS اسپيڪٽرا جي اجزاء جي چوٽي ميچنگ ۽ (g–i) Nb4C3Tx SL کي سائي مائڪروالگي سان مرمت ڪيو ويو آهي.
HRTEM مطالعي ٻن قسمن جي Nb-MXene nanoflakes جي آڪسائيڊيشن جي تصديق ڪئي. جيتوڻيڪ nanoflakes ڪجهه حد تائين پنهنجي ٻہ طرفي مورفولوجي کي برقرار رکيو، آڪسائيڊيشن جي نتيجي ۾ MXene nanoflakes جي مٿاڇري کي ڍڪڻ وارا ڪيترائي نانو ذرات ظاهر ٿيا (شڪل 7a، b ڏسو). c Nb 3d ۽ O 1s سگنلن جي XPS تجزيي مان ظاهر ٿيو ته ٻنهي صورتن ۾ Nb آڪسائيڊ ٺهيل هئا. جيئن شڪل 7c ۾ ڏيکاريل آهي، 2D MXene Nb2CTx ۽ Nb4C3TX ۾ Nb 3d سگنل آهن جيڪي NbO ۽ Nb2O5 آڪسائيڊ جي موجودگي کي ظاهر ڪن ٿا، جڏهن ته O 1s سگنل 2D nanoflake مٿاڇري جي فنڪشنلائيزيشن سان لاڳاپيل O-Nb بانڊن جي تعداد کي ظاهر ڪن ٿا. اسان ڏٺو ته Nb آڪسائيڊ جو حصو Nb-C ۽ Nb3+-O جي مقابلي ۾ غالب آهي.
شڪل 7g-i تي، شڪل 7d-i ۾ Nb 3d، C 1s، ۽ O 1s SL Nb2CTx ۽ SL Nb4C3TX MXene جو XPS اسپيڪٽرا ڏيکاريو ويو آهي (شڪل 7d-f ڏسو) مائڪروالگي سيلز کان الڳ ٿيل. Nb-MXenes جي چوٽي جي پيرا ميٽرز جي تفصيل ترتيب وار جدول S4-5 ۾ مهيا ڪئي وئي آهي. اسان پهريون ڀيرو Nb 3d جي جوڙجڪ جو تجزيو ڪيو. مائڪروالگي سيلز پاران جذب ٿيل Nb جي برعڪس، مائڪروالگي سيلز کان الڳ ٿيل MXene ۾، Nb2O5 کان علاوه، ٻيا جزا مليا. Nb2CTx SL ۾، اسان Nb3+-O جي 15٪ جي مقدار ۾ حصو ڏٺو، جڏهن ته باقي Nb 3d اسپيڪٽرم Nb2O5 (85٪) جي غلبي ۾ هو. ان کان علاوه، SL Nb4C3TX نموني ۾ Nb-C (9٪) ۽ Nb2O5 (91٪) جزا شامل آهن. هتي Nb-C Nb4C3Tx SR ۾ ڌاتو ڪاربائيڊ جي ٻن اندروني ايٽمي پرتن مان اچي ٿو. پوءِ اسان C 1s اسپيڪٽرا کي چار مختلف حصن سان نقشو ڪريون ٿا، جيئن اسان اندروني نمونن ۾ ڪيو هو. جيئن توقع ڪئي وئي، C 1s اسپيڪٽرم گرافيٽڪ ڪاربن جو غلبو آهي، جنهن کان پوءِ مائڪروالگي سيلز مان نامياتي ذرڙن (CHx/CO ۽ C=O) جو حصو آهي. ان کان علاوه، O 1s اسپيڪٽرم ۾، اسان مائڪروالگي سيلز، نائوبيم آڪسائيڊ، ۽ جذب ٿيل پاڻي جي نامياتي شڪلن جي حصو جو مشاهدو ڪيو.
ان کان علاوه، اسان تحقيق ڪئي ته ڇا Nb-MXenes جي ڦاٽڻ غذائي ميڊيم ۽/يا مائڪروالگي سيلز ۾ رد عمل واري آڪسيجن اسپيشيز (ROS) جي موجودگي سان لاڳاپيل آهي. ان مقصد لاءِ، اسان ڪلچر ميڊيم ۽ انٽرا سيلولر گلوٽاٿيون ۾ سنگلٽ آڪسيجن (1O2) جي سطح جو جائزو ورتو، هڪ ٿائول جيڪو مائڪروالگي ۾ اينٽي آڪسيڊنٽ طور ڪم ڪري ٿو. نتيجا SI ۾ ڏيکاريا ويا آهن (شڪل S20 ۽ S21). SL Nb2CTx ۽ Nb4C3TX MXenes سان ڪلچر 1O2 جي گھٽ مقدار سان نمايان ڪيا ويا (شڪل S20 ڏسو). SL Nb2CTx جي صورت ۾، MXene 1O2 تقريبن 83٪ تائين گهٽجي ويو آهي. SL استعمال ڪندڙ مائڪروالگي ڪلچرز لاءِ، Nb4C3TX 1O2 اڃا به وڌيڪ گهٽجي ويو، 73٪ تائين. دلچسپ ڳالهه اها آهي ته 1O2 ۾ تبديليون ساڳيو رجحان ڏيکاريون جيئن اڳ ۾ ڏٺو ويو هو روڪيندڙ-محرک اثر (شڪل 3 ڏسو). اهو دليل ڏئي سگهجي ٿو ته روشن روشني ۾ انڪيوبيشن فوٽو آڪسائيڊشن کي تبديل ڪري سگهي ٿو. جڏهن ته، ڪنٽرول تجزيي جي نتيجن تجربي دوران 1O2 جي لڳ ڀڳ مسلسل سطح ڏيکاري (شڪل S22). اندروني ROS سطحن جي صورت ۾، اسان ساڳئي هيٺاهين رجحان کي پڻ ڏٺو (شڪل S21 ڏسو). شروعات ۾، Nb2CTx ۽ Nb4C3Tx SLs جي موجودگي ۾ ڪلچر ڪيل مائڪروالگي سيلز ۾ ROS جي سطح مائڪروالگي جي خالص ڪلچر ۾ مليل سطحن کان وڌي وئي. آخرڪار، بهرحال، اهو ظاهر ٿيو ته مائڪروالگي ٻنهي Nb-MXenes جي موجودگي سان مطابقت رکي ٿي، ڇاڪاڻ ته ROS جي سطح SL Nb2CTx ۽ Nb4C3TX سان انوڪيول ٿيل مائڪروالگي جي خالص ڪلچر ۾ ماپيل سطحن جي ترتيب سان 85٪ ۽ 91٪ تائين گهٽجي وئي. اهو ظاهر ڪري سگهي ٿو ته مائڪروالگي صرف غذائيت جي وچولي جي ڀيٽ ۾ Nb-MXene جي موجودگي ۾ وقت سان وڌيڪ آرامده محسوس ڪن ٿا.
مائڪروالگي فوٽوسنٿيٽڪ جاندارن جو هڪ متنوع گروپ آهي. فوٽوسنٿيٽڪ دوران، اهي فضائي ڪاربن ڊاءِ آڪسائيڊ (CO2) کي نامياتي ڪاربن ۾ تبديل ڪن ٿا. فوٽوسنٿيٽڪ جون شيون گلوڪوز ۽ آڪسيجن آهن79. اسان کي شڪ آهي ته اهڙي طرح ٺهيل آڪسيجن Nb-MXenes جي آڪسائيڊيشن ۾ اهم ڪردار ادا ڪري ٿي. ان جي هڪ ممڪن وضاحت اها آهي ته ڊفرنشل ايريشن پيرا ميٽر Nb-MXene نانو فليڪس جي ٻاهر ۽ اندر آڪسيجن جي گهٽ ۽ وڌيڪ جزوي دٻاءُ تي ٺهيل آهي. ان جو مطلب اهو آهي ته جتي به آڪسيجن جي مختلف جزوي دٻاءُ جا علائقا آهن، اتي گهٽ ۾ گهٽ سطح وارو علائقو اينوڊ 80، 81، 82 ٺاهيندو. هتي، مائڪروالگي MXene فليڪس جي مٿاڇري تي ڊفرنشل ايريٽيڊ سيلز جي تخليق ۾ حصو وٺندا آهن، جيڪي انهن جي فوٽوسنٿيٽڪ خاصيتن جي ڪري آڪسيجن پيدا ڪندا آهن. نتيجي طور، بايو ڪورروشن پراڊڪٽس (هن صورت ۾، نائوبيم آڪسائيڊ) ٺهيل آهن. هڪ ٻيو پهلو اهو آهي ته مائڪروالگي نامياتي تيزاب پيدا ڪري سگهي ٿو جيڪي پاڻي ۾ ڇڏيا وڃن ٿا83،84. تنهن ڪري، هڪ جارحاڻي ماحول ٺهي ٿو، جنهن جي ڪري Nb-MXenes تبديل ٿي وڃن ٿا. ان کان علاوه، ڪاربان ڊاءِ آڪسائيڊ جي جذب جي ڪري، مائڪروالگي ماحول جي پي ايڇ کي الڪائن ۾ تبديل ڪري سگهي ٿو، جيڪو پڻ سنکنرن جو سبب بڻجي سگهي ٿو79.
وڌيڪ اهم ڳالهه اها آهي ته اسان جي مطالعي ۾ استعمال ٿيندڙ اونداهي/روشني فوٽو پيريڊ حاصل ڪيل نتيجن کي سمجهڻ لاءِ اهم آهي. هي پهلو تفصيل سان Djemai-Zoghlache et al. 85 ۾ بيان ڪيو ويو آهي. انهن جان بوجھ ڪري 12/12 ڪلاڪ فوٽو پيريڊ استعمال ڪيو ته جيئن ڳاڙهي مائڪروالگي Porphyridium purpureum پاران بايوفولنگ سان لاڳاپيل بايو ڪوريشن کي ظاهر ڪري سگهجي. اهي ڏيکارين ٿا ته فوٽو پيريڊ بايو ڪوريشن کان سواءِ امڪاني جي ارتقا سان لاڳاپيل آهي، جيڪو 24:00 جي آس پاس پاڻ کي pseudoperiodic oscillations جي طور تي ظاهر ڪري ٿو. انهن مشاهدن جي تصديق ڊولنگ ۽ ٻين پاران ڪئي وئي. 86 انهن سائانو بيڪٽيريا Anabaena جي فوٽوسنٿيٽڪ بايو فلمن جو مظاهرو ڪيو. حل ٿيل آڪسيجن روشني جي عمل هيٺ ٺهيل آهي، جيڪا آزاد بايو ڪوريشن صلاحيت ۾ تبديلي يا اتار چڙهاؤ سان لاڳاپيل آهي. فوٽو پيريڊ جي اهميت تي زور ڏنو ويو آهي ته بايو ڪوريشن لاءِ آزاد صلاحيت روشني جي مرحلي ۾ وڌي ٿي ۽ اونداهي مرحلي ۾ گهٽجي ٿي. اهو فوٽوسنٿيٽڪ مائڪروالگي پاران پيدا ٿيندڙ آڪسيجن جي ڪري آهي، جيڪو اليڪٽروڊز جي ويجهو پيدا ٿيندڙ جزوي دٻاءُ ذريعي ڪيٿوڊڪ رد عمل کي متاثر ڪري ٿو.
ان کان علاوه، فوريئر ٽرانسفارم انفراريڊ اسپيڪٽرو اسڪوپي (FTIR) ڪئي وئي ته جيئن اهو معلوم ڪري سگهجي ته Nb-MXenes سان رابطي کان پوءِ مائڪروالگي سيلز جي ڪيميائي ساخت ۾ ڪا تبديلي آئي آهي يا نه. اهي حاصل ڪيل نتيجا پيچيده آهن ۽ اسان انهن کي SI ۾ پيش ڪريون ٿا (شڪلون S23-S25، جنهن ۾ MAX اسٽيج ۽ ML MXenes جا نتيجا شامل آهن). مختصر ۾، مائڪروالگي جو حاصل ڪيل حوالو اسپيڪٽرا اسان کي انهن جاندارن جي ڪيميائي خاصيتن بابت اهم معلومات فراهم ڪري ٿو. اهي سڀ کان وڌيڪ امڪاني وائبريشن 1060 cm-1 (CO)، 1540 cm-1، 1640 cm-1 (C=C)، 1730 cm-1 (C=O)، 2850 cm-1، 2920 cm-1. one. 1 1 (C–H) ۽ 3280 cm–1 (O–H) جي فريڪوئنسي تي واقع آهن. SL Nb-MXenes لاءِ، اسان کي هڪ CH-بانڊ اسٽريچنگ دستخط مليو جيڪو اسان جي پوئين مطالعي سان مطابقت رکي ٿو38. جڏهن ته، اسان ڏٺو ته C=C ۽ CH بانڊ سان لاڳاپيل ڪجهه اضافي چوٽيون غائب ٿي ويون. اهو ظاهر ڪري ٿو ته مائڪروالگي جي ڪيميائي ساخت ۾ SL Nb-MXenes سان رابطي جي ڪري معمولي تبديليون اچي سگهن ٿيون.
جڏهن مائڪروالگي جي بايو ڪيمسٽري ۾ ممڪن تبديلين تي غور ڪيو وڃي ٿو، ته غير نامياتي آڪسائيڊس، جهڙوڪ نائوبيم آڪسائيڊ، جي جمع ٿيڻ تي ٻيهر غور ڪرڻ جي ضرورت آهي59. اهو سيل جي مٿاڇري ذريعي ڌاتو جي جذب، سائيٽوپلازم ۾ انهن جي نقل و حمل، انٽرا سيلولر ڪاربوڪسيل گروپن سان انهن جي وابستگي، ۽ مائڪروالگي پولي فاسفوسومز ۾ انهن جي جمع ٿيڻ ۾ شامل آهي20,88,89,90. ان کان علاوه، مائڪروالگي ۽ ڌاتو جي وچ ۾ تعلق سيل جي فنڪشنل گروپن پاران برقرار رکيو ويندو آهي. انهي سبب لاءِ، جذب پڻ مائڪروالگي جي مٿاڇري جي ڪيمسٽري تي منحصر آهي، جيڪو ڪافي پيچيده آهي9,91. عام طور تي، جيئن توقع ڪئي وئي، سائي مائڪروالگي جي ڪيميائي ساخت Nb آڪسائيڊ جي جذب جي ڪري ٿوري تبديل ٿي وئي.
دلچسپ ڳالهه اها آهي ته، مائڪروالگي جي مشاهدي ڪيل شروعاتي روڪٿام وقت سان گڏ واپس ٿي سگهي ٿي. جيئن اسان ڏٺو، مائڪروالگي شروعاتي ماحولياتي تبديلي تي غالب آئي ۽ آخرڪار عام واڌ جي شرح ڏانهن موٽي آئي ۽ اڃا به وڌي وئي. زيٽا پوٽينشل جي مطالعي ۾ غذائي ميڊيا ۾ متعارف ڪرائڻ تي اعلي استحڪام ڏيکاري ٿو. اهڙيءَ طرح، مائڪروالگي سيلز ۽ Nb-MXene نانو فليڪس جي وچ ۾ سطحي رابطي کي گهٽتائي جي تجربن دوران برقرار رکيو ويو. اسان جي وڌيڪ تجزيي ۾، اسان مائڪروالگي جي هن قابل ذڪر رويي جي بنياد تي عمل جي مکيه ميڪانيزم جو خلاصو ڪريون ٿا.
SEM مشاهدن مان ظاهر ٿيو آهي ته مائڪروالگي Nb-MXene سان ڳنڍيل هوندا آهن. متحرڪ تصويري تجزيي کي استعمال ڪندي، اسان تصديق ڪريون ٿا ته هي اثر ٻه طرفي Nb-MXene نانوفلڪس کي وڌيڪ گولائي ذرڙن ۾ تبديل ڪرڻ جو سبب بڻجندو آهي، انهي ڪري اهو ظاهر ڪري ٿو ته نانوفلڪس جو سڙڻ انهن جي آڪسائيڊيشن سان لاڳاپيل آهي. اسان جي مفروضي کي جانچڻ لاءِ، اسان مواد ۽ بايو ڪيميڪل مطالعي جو هڪ سلسلو ڪيو. جانچ ڪرڻ کان پوءِ، نانوفلڪس بتدريج آڪسائيڊ ٿي ويا ۽ NbO ۽ Nb2O5 شين ۾ سڙي ويا، جيڪي سائي مائڪروالگي لاءِ خطرو نه بڻيا. FTIR مشاهدي کي استعمال ڪندي، اسان 2D Nb-MXene نانوفلڪس جي موجودگي ۾ انڪيوبيٽ ٿيل مائڪروالگي جي ڪيميائي ساخت ۾ ڪا خاص تبديلي نه ڏٺي. مائڪروالگي پاران نائوبيم آڪسائيڊ جي جذب جي امڪان کي نظر ۾ رکندي، اسان هڪ ايڪس ري فلوروسينس تجزيو ڪيو. اهي نتيجا واضح طور تي ڏيکارين ٿا ته مطالعي ڪيل مائڪروالگي نائوبيم آڪسائيڊ (NbO ۽ Nb2O5) تي کارائيندا آهن، جيڪي مطالعي ڪيل مائڪروالگي لاءِ غير زهر آهن.