Waad ku mahadsan tahay booqashada Nature.com. Nooca biraawsarka aad isticmaaleyso wuxuu leeyahay taageero xaddidan oo CSS ah. Waayo-aragnimada ugu fiican, waxaan kugula talineynaa inaad isticmaasho biraawsar la cusbooneysiiyay (ama aad damiso qaabka is-waafajinta ee Internet Explorer). Dhanka kale, si loo hubiyo taageerada joogtada ah, waxaan soo bandhigi doonnaa goobta iyada oo aan lahayn qaabab iyo JavaScript.
Daxalka microbial (MIC) waa dhibaato halis ah oo ka jirta warshado badan maadaama ay sababi karto khasaaro dhaqaale oo aad u weyn.2707 bir aan miridh lahayn oo super duplex ah (2707 HDSS) ayaa loo isticmaalay deegaannada badda sababtoo ah iska caabinta kiimikada ee aadka u fiican. Si kastaba ha ahaatee, iska caabinteeda MIC laguma muujin tijaabo ahaan. Daraasaddan, dhaqanka MIC ee 2707 HDSS oo ay keento bakteeriyada aerobic-ka badda ee Pseudomonas aeruginosa ayaa la baaray. Falanqaynta elektaroonigga ah waxay muujisay in joogitaanka biofilm-ka Pseudomonas aeruginosa ee 2216E, uu jiray isbeddel togan oo ku yimid awoodda daxalka iyo kororka cufnaanta hadda ee daxalka. Falanqaynta sawir-qaadista sawir-qaadista sawir-qaadista (XPS) ee X-ray waxay muujisay hoos u dhac ku yimid nuxurka Cr ee dusha sare ee muunadda ka hooseysa biofilm-ka. Falanqaynta sawir-qaadista ee godadka ayaa muujisay in biofilm-ka P. aeruginosa uu soo saaray qoto dheer god oo ugu badan oo ah 0.69 μm inta lagu jiro 14 maalmood oo la beeray. In kasta oo tani ay yar tahay, waxay tilmaamaysaa in 2707 HDSS uusan si buuxda uga difaacin MIC. filimaanta bayoolojiga ee P. aeruginosa.
Biraha aan la taaban karin ee duplex (DSS) ayaa si weyn loogu isticmaalaa warshado kala duwan si ay isugu darsamaan sifooyinka farsamada ee aadka u fiican iyo iska caabbinta daxalka1,2. Si kastaba ha ahaatee, godka deegaanka ayaa wali dhaca waxayna saameysaa hufnaanta birtan3,4.DSS uma adkaysato daxalka microbial (MIC)5,6.In kasta oo ay jiraan codsiyo badan oo DSS ah, haddana waxaa jira deegaanno ay iska caabbinta daxalka ee DSS aysan ku filnayn isticmaalka muddada dheer.Taasi macnaheedu waa in agab qaali ah oo leh iska caabbinta daxalka sare loo baahan yahay.Jeon et al7 waxay ogaadeen in xitaa birta aan la taaban karin ee duplex (SDSS) ay leeyihiin xaddidaadyo marka loo eego iska caabbinta daxalka.Sidaa darteed, birta aan la taaban karin ee duplex (HDSS) oo leh iska caabbinta daxalka sare ayaa looga baahan yahay codsiyada qaarkood.Tani waxay keentay horumarinta HDSS oo aad u daxalaysan.
Iska caabbinta daxalka ee DSS waxay ku xiran tahay saamiga marxaladaha alfa iyo gamma iyo gobollada Cr, Mo iyo W ee dhammaaday 8, 9, 10 oo ku xiga marxaladda labaad. HDSS waxay ka kooban tahay maaddo sare oo Cr, Mo iyo N11 ah, sidaa darteed waxay leedahay iska caabbinta daxalka oo aad u fiican iyo tiro sare oo ah (45-50) Lambarka Isku-dhafka ah ee Iska caabbinta Daxalka (PREN), oo lagu go'aamiyay wt.% Cr + 3.3 (wt.% Mo + 0.5 wt% W) + 16 wt% N12. Iska caabbinta daxalka ee aadka u fiican waxay ku xiran tahay halabuurka dheellitiran oo ka kooban qiyaastii 50% ferrite (α) iyo 50% austenite (γ), HDSS waxay leedahay sifooyin farsamo oo ka wanaagsan iyo iska caabbin ka sarreeya DSS13-ka caadiga ah. Astaamaha daxalka ee Chloride. Iska caabbinta daxalka ee la hagaajiyay waxay ballaarisaa isticmaalka HDSS ee deegaannada chloride ee daxalka badan, sida deegaannada badda.
MIC-yadu waa dhibaato weyn oo ka jirta warshado badan sida saliidda iyo gaaska iyo adeegyada biyaha14. MIC waxay mas'uul ka tahay 20% dhammaan waxyeelada daxalka15. MIC waa daxalka bayoelectrochemical kaas oo laga arki karo deegaano badan. Filimada bayoelectrochemical ee ka sameysan dusha sare ee birta waxay beddelaan xaaladaha elektiroonigga ah, taasoo saameynaysa habka daxalka. Waxaa si weyn loo aaminsan yahay in daxalka MIC uu sababo biofilms. Microorganisms-ka elektiroonigga ah waxay daxaleeyaan biraha si ay u helaan tamar joogto ah si ay u noolaadaan17. Daraasado dhawaan la sameeyay oo MIC ah ayaa muujiyay in EET (wareejinta elektiroonigga ka baxsan unugyada) ay tahay qodobka xaddidaya heerka MIC ee ay keento microorganisms-ka elektiroonigga ah. Zhang et al. 18 waxay muujiyeen in dhexdhexaadiyeyaasha elektiroonigga ay dardargeliyaan wareejinta elektiroonigga ah ee u dhaxaysa unugyada sessificans ee Desulfovibrio iyo birta aan miridhku lahayn ee 304, taasoo horseedaysa weerar MIC oo aad u daran. Enning et al. 19 iyo Venzlaff et al. 20 waxay muujiyeen in filimmada bayoelectronic sulfate-reducer (SRB) ay si toos ah u nuugi karaan elektiroonigga substrate-ka birta, taasoo keenta daxalka godka oo daran.
DSS waxaa loo yaqaanaa inay u nugul tahay MIC deegaannada ay ku jiraan SRB, bakteeriyada yareysa birta (IRB), iwm. 21. Bakteeriyadani waxay sababaan god ku yaal dusha sare ee DSS iyadoo la adeegsanayo biofilms22,23. Si ka duwan DSS, MIC ee HDSS24 si liidata ayaa loo yaqaanaa.
Pseudomonas aeruginosa waa bakteeriya qaab ul ah oo gram-negative ah oo si weyn ugu baahsan dabeecadda25. Pseudomonas aeruginosa sidoo kale waa koox microbial ah oo weyn oo ku jirta deegaanka badda, taasoo keenta in MIC uu noqdo bir. Pseudomonas si dhow ayuu ugu lug leeyahay hababka daxalka waxaana loo aqoonsan yahay gumeyste hormuud ah inta lagu jiro sameynta biofilm. Mahat et al. 28 iyo Yuan et al. 29 waxay muujiyeen in Pseudomonas aeruginosa ay u janjeerto inay kordhiso heerka daxalka ee birta khafiifka ah iyo walxaha isku dhafan ee deegaannada biyaha.
Ujeedada ugu weyn ee shaqadan waxay ahayd in la baaro sifooyinka MIC ee 2707 HDSS oo ay keento bakteeriyada aerobic-ga badda ee Pseudomonas aeruginosa iyadoo la adeegsanayo hababka elektiroonigga ah, farsamooyinka falanqaynta dusha sare iyo falanqaynta wax soo saarka daxalka. Daraasadaha elektiroonigga ah oo ay ku jiraan Awoodda Wareegga Furan (OCP), Iska caabinta Kala-goysyada Toosan (LPR), Spectroscopy-ga Impedance ee Electrochemical (EIS), iyo Polarization-ka Firfircoon ee Potential ayaa la sameeyay si loo barto dhaqanka MIC ee 2707 HDSS. Falanqaynta Spectrometer-ka Kala-goysyada Tamarta (EDS) ayaa la sameeyay si loo helo walxaha kiimikada ee dusha sare ee daxalka leh. Intaa waxaa dheer, falanqaynta sawir-qaadista sawir-qaadista sawir-qaadista (XPS) ee X-ray ayaa loo isticmaalay in lagu go'aamiyo xasilloonida passivation-ka filimka oksaydhka iyadoo la saamaynayo deegaanka badda oo ka kooban Pseudomonas aeruginosa. Qoto dheerta godka waxaa lagu cabiray mikroskoobka sawir-qaadista laser-ka ee confocal (CLSM).
Shaxda 1 waxay taxaysaa halabuurka kiimikada ee 2707 HDSS. Shaxda 2 waxay muujinaysaa in 2707 HDSS uu leeyahay sifooyin farsamo oo aad u fiican oo leh xoog wax soo saar oo ah 650 MPa. Jaantuska 1 wuxuu muujinayaa qaab-dhismeedka indhaha ee kulaylka lagu daweeyay xalka 2707 HDSS. Xargaha dhaadheer ee marxaladaha austenite iyo ferrite oo aan lahayn marxaladaha labaad ayaa lagu arki karaa qaab-dhismeedka yar oo ka kooban qiyaastii 50% marxaladaha austenite iyo 50% ferrite.
Jaantuska 2a wuxuu muujinayaa awoodda wareegga furan (Eocp) marka la barbar dhigo xogta waqtiga soo-gaadhista ee 2707 HDSS ee maraqa dhexdhexaadka ah ee abiotic 2216E iyo P. aeruginosa muddo 14 maalmood ah heerkul ah 37 °C. Waxay muujinaysaa in isbeddelka ugu weyn uguna muhiimsan ee Eocp uu dhaco 24-kii saacadood ee ugu horreeyay gudahood. Qiimaha Eocp labada xaaladoodba wuxuu gaaray heerka ugu sarreeya -145 mV (marka loo eego SCE) qiyaastii 16 saacadood ka dibna si xoog leh ayuu hoos ugu dhacay, isagoo gaaray -477 mV (marka loo eego SCE) iyo -236 mV (marka loo eego SCE) muunadda abiotic iyo P, siday u kala horreeyaan). Kuuboonada Pseudomonas aeruginosa, siday u kala horreeyaan. 24 saacadood ka dib, qiimaha Eocp ee 2707 HDSS ee P. aeruginosa wuxuu ahaa mid deggan -228 mV (marka loo eego SCE), halka qiimaha u dhigma ee muunadaha aan noolaha ahayn uu ahaa qiyaastii -442 mV (marka loo eego SCE). Eocp joogitaanka P. aeruginosa wuxuu ahaa mid aad u hooseeya.
Tijaabada elektiroonigga ah ee 2707 muunadaha HDSS ee ku jira maraq aan dabiici ahayn iyo maraq Pseudomonas aeruginosa ah oo heerkulkiisu yahay 37 °C:
(a) Eocp oo ah shaqo ka mid ah wakhtiga soo-gaadhista, (b) qaloocyada kala-goynta maalinta 14, (c) Rp oo ah shaqo ka mid ah wakhtiga soo-gaadhista iyo (d) icorr oo ah shaqo ka mid ah wakhtiga soo-gaadhista.
Shaxda 3aad waxay taxaysaa qiimayaasha halbeegga daxalka elektiroonigga ah ee 2707 muunadood oo HDSS ah oo loo soo bandhigay dhexdhexaad abiotic ah iyo dhexdhexaadka Pseudomonas aeruginosa oo la tallaalay muddo 14 maalmood ah. Tangent-yada qaloocyada anodic iyo cathodic ayaa la soo saaray si ay u gaaraan isgoysyada oo keenaya cufnaanta hadda ee daxalka (icorr), awoodda daxalka (Ecorr) iyo jiirada Tafel (βα iyo βc) sida waafaqsan hababka caadiga ah30,31.
Sida ku cad Jaantuska 2b, isbeddelka kor u kaca ee qalooca P. aeruginosa wuxuu keenay koror ku yimaada Ecorr marka la barbar dhigo qalooca abiotic. Qiimaha icorr, oo u dhigma heerka daxalka, ayaa kordhay 0.328 μA cm-2 ee muunadda Pseudomonas aeruginosa, afar jeer ka badan muunadda aan noolaha ahayn (0.087 μA cm-2).
LPR waa hab elektaroonik ah oo aan burburin oo caadi ah oo loogu talagalay falanqaynta daxalka degdega ah. Waxaa sidoo kale loo isticmaalay in lagu barto MIC32. Jaantuska 2c wuxuu muujinayaa iska caabbinta polarization (Rp) iyadoo loo eegayo waqtiga soo-gaadhista. Qiimaha Rp ee sare macnaheedu waa daxalka oo yar. 24-kii saacadood ee ugu horreeyay gudahood, Rp-ka 2707 HDSS wuxuu gaaray qiimaha ugu badan ee 1955 kΩ cm2 ee muunadaha abiotic-ga iyo 1429 kΩ cm2 ee muunadaha Pseudomonas aeruginosa. Jaantuska 2c wuxuu sidoo kale muujinayaa in qiimaha Rp uu si degdeg ah hoos ugu dhacay hal maalin ka dib ka dibna uu ahaa mid aan isbeddelin 13-ka maalmood ee xigay. Qiimaha Rp ee muunadda Pseudomonas aeruginosa waa qiyaastii 40 kΩ cm2, kaas oo aad uga hooseeya qiimaha 450 kΩ cm2 ee muunadda aan bayoolojiga ahayn.
Qiimaha icorr wuxuu u dhigmaa heerka daxalka isku midka ah. Qiimihiisa waxaa laga xisaabin karaa isla'egta Stern-Geary ee soo socota,
Ka dib Zou et al. 33, qiimaha caadiga ah ee jiirada Tafel B ee shaqadan waxaa loo qaatay inuu yahay 26 mV/dec. Jaantuska 2d wuxuu muujinayaa in isbeddelka muunadda aan noolaha ahayn ee 2707 uu ahaa mid deggan, halka muunadda P. aeruginosa ay si weyn isu beddeshay 24-kii saacadood ee ugu horreeyay ka dib. Qiimaha isbeddelka muunadaha P. aeruginosa waxay ahaayeen kuwo ka sarreeya kantaroolada aan noolaha ahayn. Isbeddelkani wuxuu la jaan qaadayaa natiijooyinka iska caabbinta kala-goysyada.
EIS waa farsamo kale oo aan burburin oo loo isticmaalo in lagu garto falgallada elektiroonigga ah ee is-dhexgalka daxalaystay. Muuqaallada Impedance iyo qiimayaasha awoodda la xisaabiyay ee muunadaha loo soo bandhigay warbaahinta abiotic iyo xalka Pseudomonas aeruginosa, iska caabbinta Rb ee filimka aan firfircoonayn/biofilm-ka ee lagu sameeyay dusha sare ee muunadda, iska caabbinta wareejinta dallacaadda Rct, awoodda labajibbaaran ee korantada Cdl (EDL) iyo xuduudaha QCPE Constant Phase Element (CPE). Xuduudahaan waxaa si dheeraad ah loo falanqeeyay iyadoo la waafajinayo xogta iyadoo la adeegsanayo qaab wareeg oo u dhigma (EEC).
Jaantuska 3aad wuxuu muujinayaa jaantusyada caadiga ah ee Nyquist (a iyo b) iyo jaantusyada Bode (a' iyo b') ee 2707 muunado HDSS ah oo ku jira maraq aan dabiici ahayn iyo maraq P. aeruginosa ah waqtiyada kala duwan ee la beero. Dhexroorka giraanta Nyquist wuxuu hoos u dhacaa marka uu jiro Pseudomonas aeruginosa. Sawirka Bode (Jaantuska 3b') wuxuu muujinayaa koror ku yimid baaxadda isku-dhafka guud. Macluumaadka ku saabsan joogteynta waqtiga nasashada waxaa lagu bixin karaa marxaladda ugu sarreysa. Jaantuska 4aad wuxuu muujinayaa qaab-dhismeedka jireed ee ku salaysan lakabka (a) iyo laba-lakabka (b) iyo EEC-yadooda u dhigma. CPE waxaa lagu soo bandhigay qaabka EEC. Gelitaankiisa iyo is-hortaaggiisa waxaa lagu muujiyay sidan soo socota:
Laba moodal oo jireed iyo wareegyo u dhigma oo u dhigma si loogu habeeyo spectrum-ka impedance ee muunadda 2707 HDSS:
halkaasoo Y0 uu yahay baaxadda CPE, j waa lambarka male-awaalka ah ama (-1) 1/2, ω waa soo noqnoqoshada xagasha, n-na waa tusmada awoodda CPE oo ka yar midnimada35. Ka soo horjeedka iska caabbinta wareejinta dallacaadda (tusaale ahaan 1/Rct) waxay u dhigantaa heerka daxalka. Rct-ka yar wuxuu ka dhigan yahay heerka daxalka oo dhakhso badan27. Ka dib 14 maalmood oo la isku daray, Rct-ka muunadaha Pseudomonas aeruginosa waxay gaareen 32 kΩ cm2, oo aad uga yar 489 kΩ cm2 ee muunadaha aan bayoolojiga ahayn (Jadwalka 4).
Sawirada CLSM iyo sawirada SEM ee Jaantuska 5aad waxay si cad u muujinayaan in daboolka biofilm-ka ee dusha sare ee muunadda 2707 HDSS ka dib 7 maalmood uu cufan yahay. Si kastaba ha ahaatee, ka dib 14 maalmood, daboolka biofilm-ka wuu yaraa qaarna unugyada dhintay ayaa soo muuqday. Shaxda 5aad waxay muujinaysaa dhumucda biofilm-ka ee 2707 muunadaha HDSS ka dib markii la soo gaadhsiiyay P. aeruginosa muddo 7 iyo 14 maalmood ah. Dhumucda ugu badan ee biofilm-ka ayaa ka beddeshay 23.4 μm ka dib 7 maalmood ilaa 18.9 μm ka dib 14 maalmood. Dhumucda biofilm-ka celceliska ayaa sidoo kale xaqiijisay isbeddelkan. Waxay hoos uga dhacday 22.2 ± 0.7 μm ka dib 7 maalmood ilaa 17.8 ± 1.0 μm ka dib 14 maalmood.
(a) Sawirka CLSM ee 3-D ka dib 7 maalmood, (b) Sawirka CLSM ee 3-D ka dib 14 maalmood, (c) Sawirka SEM ka dib 7 maalmood iyo (d) Sawirka SEM ka dib 14 maalmood.
EDS waxay shaaca ka qaadday walxo kiimiko ah oo ku jira biofilms iyo alaabada daxalka muunadaha lagu soo bandhigay P. aeruginosa muddo 14 maalmood ah. Jaantuska 6aad wuxuu muujinayaa in waxa ku jira C, N, O, iyo P ee biofilms iyo alaabada daxalka ay aad uga badan yihiin kuwa ku jira biraha qaawan, sababtoo ah walxahan waxay la xiriiraan biofilms iyo dheef-shiid kiimikaadkooda. Microbes-ku waxay u baahan yihiin oo keliya xaddi raad ah oo chromium iyo bir ah. Heerarka sare ee Cr iyo Fe ee biofilm-ka iyo alaabada daxalka ee dusha sare ee muunadaha waxay muujinayaan in matrix-ka birta uu leeyahay walxo lumay sababtoo ah daxalka.
14 maalmood ka dib, waxaa lagu arkay P. aeruginosa oo leh iyo iyada oo aan lahayn P. aeruginosa bartamaha 2216E. Kahor inta aan la gelin, dusha muunaddu waxay ahayd mid siman oo aan cillad lahayn (Jaantuska 7a). Ka dib markii la geliyay oo laga saaray bayofilm-ka iyo waxyaabaha daxalka leh, godadka ugu qoto dheer ee dusha muunadaha waxaa lagu baaray CLSM, sida ku cad Jaantuska 7b iyo c. Ma jirin godad muuqda oo laga helay dusha muunadaha xakamaynta aan bayoolojiga ahayn (qoto dheer ee godka ugu badan 0.02 μm). Qoto dheer ee godka ugu badan ee uu sababay Pseudomonas aeruginosa wuxuu ahaa 0.52 μm ka dib 7 maalmood iyo 0.69 μm ka dib 14 maalmood, iyadoo lagu saleynayo celceliska qoto dheer ee godka ugu badan ee 3 muunad (10 qiimaha qoto dheer ee godka ugu badan ayaa loo xushay muunad kasta) waxay gaareen 0.42 ± 0.12 μm iyo 0.52 ± 0.15 μm, siday u kala horreeyaan (Jadwalka 5). Qiimaha qoto dheer ee godka waa yar yihiin laakiin waa muhiim.
(a) Kahor inta aan la soo bandhigin, (b) 14 maalmood oo ku jira meel aan dabiici ahayn iyo (c) 14 maalmood oo ku jira maraq Pseudomonas aeruginosa ah.
Jaantuska 8 wuxuu muujinayaa muuqaalka XPS ee dusha sare ee muunadaha kala duwan, isku-darka kiimikada ee lagu falanqeeyay dusha sare kastana waxaa lagu soo koobay Shaxda 6. Shaxda 6, boqolleyda atamka ee Fe iyo Cr marka la joogo P. aeruginosa (muunadaha A iyo B) aad bay uga hooseeyeen kuwa muunadaha xakamaynta aan bayoolojiga ahayn (muunadaha C iyo D). Muunadda P. aeruginosa, qalooca spectral-ka heerka dhexe ee Cr 2p waxaa lagu rakibay afar qaybood oo ugu sarreeya oo leh qiimayaal tamar isku xidha (BE) oo ah 574.4, 576.6, 578.3 iyo 586.8 eV, kuwaas oo loo aaneyn karo Cr, Cr2O3, CrO3 iyo Cr(OH)3, siday u kala horreeyaan (Jaantuska 9a iyo b). Muunadaha aan bayoolojiga ahayn, spectrum-ka heerka dhexe ee Cr 2p wuxuu ka kooban yahay laba meelood oo ugu muhiimsan Cr (573.80 eV ee BE) iyo Cr2O3 (575.90 eV ee BE) Sawirka. 9c iyo d, siday u kala horreeyaan. Farqiga ugu yaabka badan ee u dhexeeya muunadaha abiotic iyo P. aeruginosa wuxuu ahaa joogitaanka Cr6+ iyo jajab qaraabo sare oo Cr(OH)3 ah (BE ee 586.8 eV) oo ka hooseeya filimka biofilm-ka.
Muuqaalka ballaaran ee XPS ee dusha sare ee muunadda 2707 HDSS ee labada warbaahin waa 7 maalmood iyo 14 maalmood, siday u kala horreeyaan.
(a) 7 maalmood oo lagu qaado P. aeruginosa, (b) 14 maalmood oo lagu qaado P. aeruginosa, (c) 7 maalmood oo lagu qaado P. aeruginosa iyo (d) 14 maalmood oo lagu qaado P. abiotic.
HDSS waxay muujisaa heerar sare oo iska caabin daxaleed ah inta badan deegaannada. Kim et al. 2 waxay soo sheegeen in UNS S32707 HDSS loo qeexay DSS aad u dahaarsan oo leh PREN oo ka badan 45. Qiimaha PREN ee muunadda 2707 HDSS ee shaqadan ku jirta waxay ahayd 49. Tani waxay sabab u tahay maadada chromium-ka ee sare iyo heerarka molybdenum iyo Ni ee sare, kuwaas oo faa'iido u leh deegaannada aashitada iyo koloriin sare. Intaa waxaa dheer, halabuurka si fiican u dheellitiran iyo qaab-dhismeedka micro-ka ee aan cillad lahayn ayaa faa'iido u leh xasilloonida qaab-dhismeedka iyo iska caabbinta daxalka. Si kastaba ha ahaatee, inkastoo ay leedahay iska caabbinta kiimikada ee aadka u fiican, xogta tijaabada ah ee ku jirta shaqadan waxay soo jeedinaysaa in 2707 HDSS uusan si buuxda uga difaacin MIC-ga biofilms-ka P. aeruginosa.
Natiijooyinka elektiroonigga ah waxay muujiyeen in heerka daxalka ee 2707 HDSS ee maraqa P. aeruginosa uu si weyn u kordhay 14 maalmood ka dib marka la barbar dhigo kuwa aan bayoolojiga ahayn. Jaantuska 2a, hoos u dhac ku yimid Eocp ayaa lagu arkay labadaba maraqa abiotic iyo maraqa P. aeruginosa 24-kii saacadood ee ugu horreeyay. Ka dib, bayofilm-ka ayaa dhammaystiray daboolida dusha sare ee muunadda Eocp-na wuxuu noqdaa mid deggan 36. Si kastaba ha ahaatee, heerka Eocp-ka bayoolojiga ah wuxuu aad uga sarreeyay kan Eocp-ka aan bayoolojiga ahayn. Waxaa jira sabab loo rumaysto in farqigani uu sabab u yahay sameynta filimka P. aeruginosa. Jaantuska 2d, joogitaanka P. aeruginosa, qiimaha icorr ee 2707 HDSS wuxuu gaaray 0.627 μA cm-2, kaas oo ahaa amar baaxad leh oo ka sarreeya kan xakamaynta abiotic-ga (0.063 μA cm-2), kaas oo la jaanqaaday qiimaha Rct ee lagu cabbiray EIS. Maalmihii ugu horreeyay, qiimayaasha impedance-ka ee Maraq P. aeruginosa ayaa kordhay sababtoo ah ku xirnaanta unugyada P. aeruginosa iyo sameynta filimada biofilms. Si kastaba ha ahaatee, marka filimku uu si buuxda u daboolo dusha sare ee muunadda, iska caabinta ayaa hoos u dhacda. Lakabka ilaalinta ayaa marka hore la weeraraa sababtoo ah sameynta filimada biofilms iyo metabolites-ka biofilm-ka. Sidaa darteed, iska caabinta daxalka ayaa hoos u dhacday waqti ka dib, ku xirnaanta P. aeruginosa waxay keentay daxalka maxalliga ah. Isbeddellada warbaahinta abiotic-ga way ka duwanaayeen. Iska caabbinta daxalka ee xakamaynta aan bayoolojiga ahayn ayaa aad uga sarreysay qiimaha u dhigma ee muunadaha lagu soo bandhigay maraq P. aeruginosa. Intaa waxaa dheer, muunadaha abiotic-ga, qiimaha Rct-ka ee 2707 HDSS wuxuu gaaray 489 kΩ cm2 maalintii 14aad, taas oo ahayd 15 jeer qiimaha Rct-ka (32 kΩ cm2) joogitaanka P. aeruginosa. Sidaa darteed, 2707 HDSS waxay leedahay iska caabin daxalka oo aad u fiican jawi nadiif ah, laakiin ma aha mid u adkaysata weerarka MIC ee filimada P. aeruginosa.
Natiijooyinkan waxaa sidoo kale laga arki karaa qaloocyada kala-goynta ee Jaantuska 2b. Laanqeynta anodic waxaa loo aaneeyay sameynta biofilm-ka Pseudomonas aeruginosa iyo falcelinta oksaydhka birta. Isla mar ahaantaana, falcelinta kathodic waa yareynta oksijiinta. Joogitaanka P. aeruginosa si weyn ayuu u kordhiyay cufnaanta hadda ee daxalka, qiyaastii heer cabbir ka sarreeya kantaroolka abiotic-ga. Tani waxay muujinaysaa in biofilm-ka P. aeruginosa uu kordhiyo daxalka maxalliga ah ee 2707 HDSS. Yuan et al29 waxay ogaadeen in cufnaanta hadda ee daxalka ee 70/30 Cu-Ni ay korodhay iyadoo caqabad ku ah biofilm-ka P. aeruginosa. Tani waxay sabab u noqon kartaa biocatalysis-ka dhimista oksijiinta ee Pseudomonas aeruginosa biofilms. Aragtidani waxay sidoo kale sharxi kartaa MIC-ga 2707 HDSS ee shaqadan. Biofilm-yada aerobic-ga ayaa sidoo kale laga yaabaa inay leeyihiin oksijiin yar oo ka hooseeya. Sidaa darteed, ku guuldareysiga dib-u-soo-celinta dusha sare ee birta iyadoo la adeegsanayo oksijiin waxay noqon kartaa arrin wax ku ool ah oo ku lug leh MIC-ga shaqadan.
Dickinson et al. 38 waxay soo jeediyeen in heerarka falgallada kiimikada iyo elektiroonigga ah ay si toos ah u saameyn karaan dhaqdhaqaaqa dheef-shiid kiimikaadka ee bakteeriyada sessile-ka ee dusha sare ee muunadda iyo dabeecadda alaabada daxalka. Sida ku cad Jaantuska 5 iyo Shaxda 5, labadaba tirada unugyada iyo dhumucda biofilm-ka ayaa hoos u dhacday 14 maalmood ka dib. Tan waxaa si macquul ah loo sharxi karaa in 14 maalmood ka dib, inta badan unugyada sessile-ka ee dusha sare ee 2707 HDSS ay dhinteen sababtoo ah yaraanta nafaqada ee ku jirta bartamaha 2216E ama sii deynta ion-yada birta sunta ah ee ka imanaya matrix-ka 2707 HDSS. Tani waa xaddidaadda tijaabooyinka dufcadda.
Shaqadan, biofilm-ka P. aeruginosa wuxuu kor u qaaday hoos u dhaca deegaanka ee Cr iyo Fe ee ka hooseeya biofilm-ka dusha sare ee 2707 HDSS (Jaantuska 6). Shaxda 6, hoos u dhaca Fe iyo Cr ee muunadda D marka la barbar dhigo muunadda C, taasoo muujinaysa in Fe iyo Cr milmay oo uu sababay biofilm-ka P. aeruginosa ay sii socdeen wixii ka dambeeyay 7-dii maalmood ee ugu horreeyay. 2216E-ga waxaa loo isticmaalaa in lagu daydo deegaannada badda. Waxa uu ka kooban yahay 17700 ppm Cl-, kaas oo la mid ah kan laga helo biyaha badda dabiiciga ah. Joogitaanka 17700 ppm Cl- wuxuu ahaa sababta ugu weyn ee hoos u dhaca Cr ee muunadaha abiotic-ga ee 7- iyo 14-ka maalmood ah ee ay falanqeeyeen XPS. Marka la barbardhigo muunadaha P. aeruginosa, kala dirista Cr ee muunadaha abiotic-ga aad ayuu uga yaraa sababtoo ah iska caabbinta Cl- ee xooggan ee 2707 HDSS ee deegaannada abiotic-ga. Jaantuska 9 wuxuu muujinayaa joogitaanka Cr6+ ee filimka passivation. Waxaa laga yaabaa inay ku lug yeelato ka saarista Cr laga bilaabo dusha sare ee birta oo ay sameeyeen filimaanta noolaha ee P. aeruginosa, sida ay soo jeediyeen Chen iyo Clayton.
Kobaca bakteeriyada awgeed, qiimaha pH ee dhexdhexaadka ka hor iyo ka dib beerista waxay ahaayeen 7.4 iyo 8.2, siday u kala horreeyaan. Sidaa darteed, ka hooseeya biofilm-ka P. aeruginosa, daxalka aashitada dabiiciga ah uma badna inuu noqdo qodob wax ku ool ah shaqadan sababtoo ah pH-ga aadka u sarreeya ee dhexdhexaadka badan. pH-ga dhexdhexaadka aan bayoolojiga ahayn si weyn isuma beddelin (laga bilaabo 7.4 bilowga ilaa 7.5 kama dambaysta ah) muddada baaritaanka 14-ka maalmood ah. Kordhinta pH ee dhexdhexaadka tallaalka ka dib markii la beeray waxay sabab u ahayd dhaqdhaqaaqa dheef-shiid kiimikaadka ee P. aeruginosa waxaana la ogaaday inay saameyn isku mid ah ku leedahay pH-ka maqnaanshaha xariijimaha tijaabada.
Sida ku cad Jaantuska 7, qoto dheer ee godka ugu badan ee uu sababay biofilm-ka P. aeruginosa wuxuu ahaa 0.69 μm, kaas oo aad uga weynaa kan dhexdhexaadka abiotic (0.02 μm). Tani waxay la jaanqaadaysaa xogta electrochemical ee kor lagu sharaxay. Qoto dheer ee godka 0.69 μm wuxuu ka badan yahay toban jeer qiimaha 9.5 μm ee lagu soo warramey 2205 DSS xaaladahaas oo kale. Xogtani waxay muujinaysaa in 2707 HDSS ay muujinayso iska caabin MIC oo ka wanaagsan marka loo eego 2205 DSS. Tani waa inaysan noqon wax lala yaabo, maadaama 2707 HDSS ay leedahay chromium ka sarreeya, taasoo bixinaysa passivation waarta oo dheer, sababtoo ah qaab-dhismeedka wejiga dheellitiran iyada oo aan lahayn roobab labaad oo waxyeello leh, taasoo ka dhigaysa mid adag in P. aeruginosa uu ka baxo oo uu bilaabo qorrax-dhaca dhibcaha.
Gunaanadkii, MIC pitting waxaa laga helay dusha sare ee 2707 HDSS ee maraqa P. aeruginosa marka la barbar dhigo god yar oo ku jira warbaahinta abiotic-ga. Shaqadani waxay muujinaysaa in 2707 HDSS uu leeyahay iska caabin MIC oo ka wanaagsan 2205 DSS, laakiin si buuxda uma difaacdo MIC sababtoo ah biofilm-ka P. aeruginosa. Natiijooyinkani waxay gacan ka geystaan ​​​​xulashada birta aan miridhku ku habboonayn iyo cimriga adeegga ee lagu qiyaasay deegaanka badda.
Kuuboonka 2707 HDSS waxaa bixiya Dugsiga Metallurgy ee Jaamacadda Waqooyi-bari (NEU) ee Shenyang, Shiinaha. Halabuurka aasaasiga ah ee 2707 HDSS waxaa lagu muujiyay Shaxda 1, kaas oo ay falanqeeyeen Waaxda Falanqaynta iyo Tijaabada Qalabka NEU. Dhammaan muunadaha waxaa lagu daweeyay 1180 °C muddo 1 saac ah. Kahor tijaabada daxalka, 2707 HDSS oo qaab qadaadiic ah leh oo leh dusha sare ee la soo bandhigay oo ah 1 cm2 ayaa lagu nadiyay 2000 grit warqad silicon carbide ah ka dibna waxaa lagu nadiyay budo Al2O3 ah oo 0.05 μm ah. Dhinacyada iyo hoose waxaa lagu ilaaliyaa rinji aan firfircoonayn. Ka dib markii la qalajiyo, muunadaha waxaa lagu nadiyay biyo nadiif ah oo la nadiifiyay waxaana lagu nadifeeyay ethanol 75% (v/v) muddo 0.5 saacadood ah. Kadib waxaa lagu qalajiyay hawo iyadoo la adeegsanayo iftiinka ultraviolet (UV) muddo 0.5 saacadood ah ka hor inta aan la isticmaalin.
Nooca Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 waxaa laga soo iibsaday Xarunta Ururinta Dhaqanka Badda ee Xiamen (MCCC), Shiinaha. Pseudomonas aeruginosa waxaa lagu beeray aerobic ahaan heerkul ah 37°C 250 ml oo dhalooyin ah iyo 500 ml oo unugyo galaas oo elektrokemikal ah iyadoo la isticmaalayo dhexdhexaad dareere ah oo Marine 2216E ah (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Shiinaha). Dhexdhexaad (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 NH3, 0016 NaH2PO4, 5.0 peptone, 1.0 soosaar khamiir iyo 0.1 ferric citrate. Autoclave heerkulkiisu yahay 121°C muddo 20 daqiiqo ah ka hor tallaalka. Tiri unugyada sessile iyo planktonic adoo isticmaalaya hemocytometer hoostiisa mikroskoob fudud oo ah 400X weyneyn. Fiirsashada unugyada bilowga ah ee planktonic Pseudomonas aeruginosa isla markiiba ka dib tallaalka waxay ahayd qiyaastii 106 unug/ml.
Tijaabooyinka korontada ku shaqeeya waxaa lagu sameeyay unug galaas oo saddex-elektrode ah oo caadi ah oo leh mug dhexdhexaad ah oo ah 500 ml. Warqad platinum ah iyo elektrode calomel buuxa (SCE) ayaa lagu xiray fal-galiyaha iyada oo loo marayo xididdada Luggin oo ay ka buuxaan buundooyin cusbo ah, iyagoo u adeegaya sidii elektrode-yada miiska iyo tixraaca, siday u kala horreeyaan. Si loo sameeyo elektrode-yada shaqeeya, silig naxaas ah oo caag lagu dahaadhay ayaa lagu dhejiyay muunad kasta waxaana lagu daboolay epoxy, taasoo ka tagtay qiyaastii 1 cm2 oo ah meel dusha sare ah oo hal dhinac ah oo loogu talagalay elektrode-ka shaqeeya. Inta lagu jiro cabbiraadaha elektrokemikalka, muunado ayaa la dhigay dhexdhexaadka 2216E waxaana lagu hayay heerkul joogto ah oo ku-meel-gaar ah (37 °C) qubeys biyo ah. OCP, LPR, EIS iyo xogta polarization-ka firfircoon ee suurtagalka ah waxaa lagu cabbiray iyadoo la adeegsanayo Autolab potentiostat (Tixraaca 600TM, Gamry Instruments, Inc., USA). Tijaabooyinka LPR waxaa lagu duubay heer sawir ah oo ah 0.125 mV s-1 inta u dhaxaysa -5 iyo 5 mV oo leh Eocp iyo soo noqnoqoshada muunad qaadashada oo ah 1 Hz. EIS waxaa lagu sameeyay mowjad sine ah oo ku jirta soo noqnoqoshada. Kala duwanaanshaha 0.01 ilaa 10,000 Hz iyadoo la isticmaalayo danab 5 mV ah oo lagu dabaqay xaalad deggan Eocp. Kahor inta aan la tirtirin awoodda, elektroodhyadu waxay ku jireen qaab wareeg furan ilaa laga gaarayo qiimo xasilloon oo daxal xor ah. Qaloocyada Polarization-ka ayaa markaa laga socodsiiyay -0.2 ilaa 1.5 V marka loo eego Eocp iyadoo lagu cabirayo 0.166 mV/s. Tijaabo kasta waxaa lagu celceliyay 3 jeer iyadoo la isticmaalayo iyo iyadoo aan lahayn P. aeruginosa.
Shaybaarada falanqaynta birta waxaa si farsamo ahaan loogu safeeyey warqad SiC qoyan oo 2000 ah ka dibna waxaa lagu safeeyey budo Al2O3 ah oo 0.05 μm ah si loogu fiirsado indhaha. Falanqaynta birta waxaa lagu sameeyay mikroskoobo indhaha ah. Shaybaarada waxaa lagu xardhay 10 wt.% xal potassium hydroxide ah 43.
Ka dib markii la beero, muunado waxaa lagu dhaqay 3 jeer xal saline ah oo fosfate-buffered (PBS) ah (pH 7.4 ± 0.2) ka dibna lagu hagaajiyay glutaraldehyde 2.5% (v/v) muddo 10 saacadood ah si loo hagaajiyo biofilms-ka. Ka dib waxaa lagu qalajiyey taxane la qiimeeyay (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% iyo 100% v/v) oo ethanol ah ka hor inta aan la qalajin hawada. Ugu dambeyntii, dusha sare ee muunadda waxaa lagu shubay filim dahab ah si loo bixiyo socodka daawashada SEM. Sawirrada SEM waxaa diiradda lagu saaray meelaha leh unugyada P. aeruginosa ee ugu fadhiisiga badan dusha sare ee muunad kasta. Samee falanqaynta EDS si aad u hesho walxaha kiimikada. Microscope-ka Sawirka Laser-ka ee Zeiss Confocal (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Jarmalka) ayaa loo isticmaalay in lagu cabbiro qoto dheer ee godka. Si loo daawado godadka daxalka ee hoos yimaada biofilm-ka, qaybta tijaabada waxaa marka hore la nadiifiyay iyadoo la raacayo Heerka Qaranka Shiinaha. (CNS) GB/T4334.4-2000 si looga saaro waxyaabaha daxalka iyo biofilm-ka dusha sare ee qaybta tijaabada.
Falanqaynta sawir-qaadista sawir-qaadista sawir-qaadista (XPS, nidaamka falanqaynta dusha sare ee ESCALAB250, Thermo VG, USA) waxaa lagu sameeyay iyadoo la adeegsanayo isha raajada monochromatic (khadka aluminiumka Kα ee tamarta 1500 eV iyo awoodda 150 W) oo ku saabsan baaxadda tamarta isku xidhka ballaaran ee 0 xaaladaha caadiga ah –1350 eV. Muuqaallada xallinta sare leh waxaa lagu duubay iyadoo la isticmaalayo tamarta gudbinta 50 eV iyo cabbirka tallaabada 0.2 eV.
Shaybaarrada la dahaadhay ayaa laga saaray oo si tartiib ah loogu raaciyay PBS (pH 7.4 ± 0.2) muddo 15 s45 ah. Si loo arko awoodda bakteeriyada ee filimaanta bayoolojiga ee ku jira muunadaha, filimaanta bayoolojiga waxaa lagu rinjiyeeyay iyadoo la isticmaalayo Qalabka Noolaha BacLight BacLight Bacryal Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, USA). Qalabku wuxuu leeyahay laba midab oo fluorescent ah, midab cagaar ah oo fluorescent ah SYTO-9 iyo midab casaan ah oo fluorescent ah oo propidium iodide (PI). CLSM hoosteeda, dhibco leh cagaar fluorescent ah iyo casaan ayaa matalaya unugyada nool iyo kuwa dhintay, siday u kala horreeyaan. Midabaynta, isku darka 1 ml oo ka kooban 3 μl SYTO-9 iyo 3 μl PI ayaa lagu kululeeyay 20 daqiiqo heerkulka qolka (23 oC) mugdiga. Ka dib, muunadaha la rinjiyeeyay waxaa lagu arkay laba mowjadood (488 nm unugyada nool iyo 559 nm unugyada dhintay) iyadoo la isticmaalayo mashiinka Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Japan). Dhumucda filimaanta bayoolojiga waxaa lagu cabbiray qaabka sawir-qaadista 3-D.
Sida loo soo xigto maqaalkan: Li, H. et al. Daxalka microbial ee birta aan miridhku lahayn ee 2707 super duplex oo ay samaysay badda Pseudomonas aeruginosa biofilm.science.Rep. 6, 20190; doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Dildilaaca daxalka ee birta aan daxalka lahayn ee LDX 2101 ee ku jirta xalka koloriinta marka ay joogaan thiosulfate.coros.science.80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Saamaynta daaweynta kulaylka xalka iyo nitrogen ee gaaska gaashaanka ku ah iska caabbinta daxalka ee welds bir ah oo aan daxal lahayn oo aad u sarreeya.coros.science.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Daraasad Kiimiko oo Isbarbardhig ah oo ku saabsan Daxalka Microbial iyo Elektrokiimiko ee ku jira 316L Bir aan lahayn Bir.coros.science.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Dhaqanka elektaroonigga ah ee birta aan daxalka lahayn ee 2205 duplex ee xalalka alkaline ee pH kala duwan marka ay joogaan koloriin.Electrochim.Journal.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Saamaynta filimaanta bayoolojiga badda ay ku leeyihiin daxalka: dib u eegis kooban.Electrochim.Journal.54, 2-7 (2008).