Asante kwa kutembelea Nature.com. Toleo la kivinjari unachotumia lina usaidizi mdogo wa CSS. Kwa matumizi bora zaidi, tunapendekeza utumie kivinjari kilichosasishwa (au uzime Hali ya Utangamano katika Internet Explorer). Wakati huo huo, ili kuhakikisha usaidizi unaoendelea, tutatoa tovuti bila mitindo na JavaScript.
Kutu kwa vijidudu (MIC) ni tatizo kubwa katika tasnia nyingi, kwani kunaweza kusababisha hasara kubwa za kiuchumi. Chuma cha pua chenye duplex mbili 2707 (2707 HDSS) hutumika katika mazingira ya baharini kutokana na upinzani wake bora wa kemikali. Hata hivyo, upinzani wake kwa MIC haujaonyeshwa kwa majaribio. Utafiti huu ulichunguza tabia ya MIC 2707 HDSS inayosababishwa na bakteria ya aerobic ya baharini Pseudomonas aeruginosa. Uchambuzi wa kielektroniki ulionyesha kuwa mbele ya biofilm ya Pseudomonas aeruginosa katika njia ya 2216E, mabadiliko chanya katika uwezo wa kutu na ongezeko la msongamano wa mkondo wa kutu hutokea. Uchambuzi wa spektroskopia ya picha ya elektroni ya X-ray (XPS) ulionyesha kupungua kwa kiwango cha Cr kwenye uso wa sampuli chini ya biofilm. Uchambuzi wa kuona wa mashimo ulionyesha kuwa biofilm ya P. aeruginosa ilitoa kina cha juu cha shimo cha 0.69 µm wakati wa siku 14 za kuanguliwa. Ingawa hii ni ndogo, inaonyesha kwamba 2707 HDSS haina kinga kabisa kwa MIC ya biofilms za P. aeruginosa.
Vyuma vya pua vya duplex (DSS) hutumika sana katika tasnia mbalimbali kutokana na mchanganyiko kamili wa sifa bora za kiufundi na upinzani dhidi ya kutu1,2. Hata hivyo, mashimo ya ndani bado hutokea na huathiri uadilifu wa chuma hiki3,4. DSS haistahimili kutu kwa vijidudu (MIC)5,6. Licha ya matumizi mbalimbali ya DSS, bado kuna mazingira ambapo upinzani dhidi ya kutu wa DSS hautoshi kwa matumizi ya muda mrefu. Hii ina maana kwamba vifaa vya gharama kubwa zaidi vyenye upinzani dhidi ya kutu wa juu vinahitajika. Jeon et al7 waligundua kuwa hata vyuma vya pua vya duplex (SDSS) vina mapungufu fulani katika suala la upinzani dhidi ya kutu. Kwa hivyo, katika baadhi ya matukio, vyuma vya pua vya duplex (HDSS) vyenye upinzani dhidi ya kutu wa juu vinahitajika. Hii ilisababisha maendeleo ya HDSS iliyochanganywa sana.
Upinzani wa kutu DSS hutegemea uwiano wa awamu za alpha na gamma na imepungua katika maeneo ya Cr, Mo na W 8, 9, 10 karibu na awamu ya pili. HDSS ina kiwango cha juu cha Cr, Mo na N11, kwa hivyo ina upinzani bora wa kutu na thamani kubwa (45-50) ya nambari sawa ya upinzani wa mashimo (PREN) inayoamuliwa na uzito% Cr + 3.3 (uzito% Mo + uzito 0.5% W) + uzito 16% N12. Upinzani wake bora wa kutu hutegemea muundo ulio na uwiano ulio na takriban awamu 50% za feri (α) na 50% za austenitic (γ). HDSS ina sifa bora za kiufundi na upinzani mkubwa wa kutu wa kloridi. Upinzani ulioboreshwa wa kutu huongeza matumizi ya HDSS katika mazingira ya kloridi kali zaidi kama vile mazingira ya baharini.
MIC ni tatizo kubwa katika tasnia nyingi kama vile viwanda vya mafuta na gesi na maji14. MIC huchangia 20% ya uharibifu wote wa kutu15. MIC ni kutu ya kibioelectrochemical ambayo inaweza kuonekana katika mazingira mengi. Biofilms zinazoundwa kwenye nyuso za chuma hubadilisha hali ya kielektrochemical, na hivyo kuathiri mchakato wa kutu. Inaaminika sana kwamba kutu ya MIC husababishwa na biofilms. Vijidudu vya kielektroni hula metali ili kupata nishati wanayohitaji ili kuishi17. Uchunguzi wa hivi karibuni wa MIC umeonyesha kuwa EET (uhamisho wa elektroni nje ya seli) ndio kigezo cha kupunguza kasi ya MIC kinachosababishwa na vijidudu vya kielektroni. Zhang et al. 18 walionyesha kuwa wapatanishi wa elektroni huharakisha uhamishaji wa elektroni kati ya seli za Desulfovibrio sessificans na chuma cha pua 304, na kusababisha shambulio kali zaidi la MIC. Anning et al. 19 na Wenzlaff et al. 20 wameonyesha kuwa biofilms za bakteria wanaopunguza sulfate babuzi (SRBs) zinaweza kunyonya elektroni moja kwa moja kutoka kwa substrates za chuma, na kusababisha shimo kali.
DSS inajulikana kuwa rahisi kuathiriwa na MIC katika vyombo vyenye SRB, bakteria wanaopunguza chuma (IRBs), n.k. 21. Bakteria hawa husababisha mashimo ya ndani kwenye uso wa DSS chini ya biofilms22,23. Tofauti na DSS, HDSS24 MIC haijulikani vizuri.
Pseudomonas aeruginosa ni bakteria yenye umbo la fimbo, yenye Gramu hasi, inayoweza kusogea, ambayo imeenea sana katika maumbile25. Pseudomonas aeruginosa pia ni kundi kubwa la vijidudu katika mazingira ya baharini, na kusababisha viwango vya juu vya MIC. Pseudomonas inahusika kikamilifu katika mchakato wa kutu na inatambuliwa kama mkoloni mkuu wakati wa uundaji wa biofilm. Mahat et al. 28 na Yuan et al. 29 walionyesha kuwa Pseudomonas aeruginosa huwa na ongezeko la kiwango cha kutu cha chuma laini na aloi katika mazingira ya majini.
Lengo kuu la kazi hii lilikuwa kuchunguza sifa za MIC 2707 HDSS inayosababishwa na bakteria ya aerobiki ya baharini Pseudomonas aeruginosa kwa kutumia mbinu za kielektroniki, mbinu za uchambuzi wa uso na uchambuzi wa bidhaa za kutu. Uchunguzi wa kielektroniki, ikiwa ni pamoja na uwezo wa mzunguko wazi (OCP), upinzani wa upolarization wa mstari (LPR), spektroskopia ya impedance ya kielektroniki (EIS), na upolarization wa nguvu unaowezekana, ulifanywa ili kusoma tabia ya MIC 2707 HDSS. Uchambuzi wa spektroskopia ya mtawanyiko wa nishati (EDS) ulifanyika ili kugundua vipengele vya kemikali kwenye uso uliotua. Zaidi ya hayo, spektroskopia ya picha ya elektroni ya X-ray (XPS) ilitumika kubaini uthabiti wa upitishaji wa filamu ya oksidi chini ya ushawishi wa mazingira ya baharini yenye Pseudomonas aeruginosa. Kina cha mashimo kilipimwa chini ya darubini ya skanning ya leza ya confocal (CLSM).
Jedwali 1 linaonyesha muundo wa kemikali wa 2707 HDSS. Jedwali 2 linaonyesha kuwa 2707 HDSS ina sifa bora za kiufundi zenye nguvu ya mavuno ya MPa 650. Kwenye mchoro 1 inaonyesha muundo mdogo wa macho wa suluhisho lililotibiwa kwa joto la 2707 HDSS. Katika muundo mdogo ulio na takriban awamu 50 za austenite na 50% za ferrite, bendi ndefu za awamu za austenite na ferrite bila awamu za sekondari zinaonekana.
Kwenye mchoro 2a inaonyesha uwezo wa mzunguko wazi (Eocp) dhidi ya muda wa mfiduo kwa 2707 HDSS katika 2216E abiotic medium na mchuzi wa P. aeruginosa kwa siku 14 kwa 37°C. Inaonyesha kuwa mabadiliko makubwa na muhimu zaidi katika Eocp hutokea ndani ya saa 24 za kwanza. Thamani za Eocp katika visa vyote viwili zilifikia kilele cha -145 mV (ikilinganishwa na SCE) karibu saa 16 na kisha zikashuka kwa kasi, na kufikia -477 mV (ikilinganishwa na SCE) na -236 mV (ikilinganishwa na SCE) kwa sampuli ya abiotic. na kuponi za P Pseudomonas aeruginosa, mtawalia). Baada ya saa 24, thamani ya Eocp 2707 HDSS kwa P. aeruginosa ilikuwa thabiti kiasi kwa -228 mV (ikilinganishwa na SCE), huku thamani inayolingana ya sampuli zisizo za kibiolojia ikiwa takriban -442 mV (ikilinganishwa na SCE). Eocp mbele ya P. aeruginosa ilikuwa chini sana.
Utafiti wa kielektroniki wa sampuli 2707 za HDSS katika mazingira yasiyo ya abiotic na mchuzi wa Pseudomonas aeruginosa kwa nyuzi joto 37:
(a) Eocp kama kigezo cha muda wa mfiduo, (b) mikunjo ya upolarization siku ya 14, (c) Rp kama kigezo cha muda wa mfiduo, na (d) icorr kama kigezo cha muda wa mfiduo.
Jedwali la 3 linaonyesha vigezo vya kutu vya kielektroniki vya sampuli 2707 za HDSS zilizowekwa wazi kwa vyombo vya habari vilivyochanjwa vya abiotic na Pseudomonas aeruginosa kwa kipindi cha siku 14. Viungo vya anodi na mikunjo ya kathodi viliongezwa ili kupata makutano yanayotoa msongamano wa mkondo wa kutu (icorr), uwezo wa kutu (Ecorr) na mteremko wa Tafel (βα na βc) kulingana na mbinu za kawaida30,31.
Kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro 2b, mabadiliko ya juu katika mkunjo wa P. aeruginosa yalisababisha ongezeko la Ecorr ikilinganishwa na mkunjo wa abiotic. Thamani ya icorr, ambayo ni sawia na kiwango cha kutu, iliongezeka hadi 0.328 µA cm-2 katika sampuli ya Pseudomonas aeruginosa, ambayo ni kubwa mara nne kuliko katika sampuli isiyo ya kibiolojia (0.087 µA cm-2).
LPR ni mbinu ya kawaida ya kielektroniki isiyoharibu kwa ajili ya uchambuzi wa haraka wa kutu. Pia imetumika kusoma MIC32. Kwenye mchoro 2c inaonyesha upinzani wa polarizing (Rp) kama kigezo cha muda wa mfiduo. Thamani ya juu ya Rp inamaanisha kutu kidogo. Ndani ya saa 24 za kwanza, Rp 2707 HDSS ilifikia kilele cha 1955 kΩ cm2 kwa sampuli za abiotic na 1429 kΩ cm2 kwa sampuli za Pseudomonas aeruginosa. Mchoro 2c pia unaonyesha kuwa thamani ya Rp ilipungua haraka baada ya siku moja na kisha ikabaki bila kubadilika kwa siku 13 zilizofuata. Thamani ya Rp ya sampuli ya Pseudomonas aeruginosa ni takriban 40 kΩ cm2, ambayo ni chini sana kuliko thamani ya 450 kΩ cm2 ya sampuli isiyo ya kibiolojia.
Thamani ya icorr inalingana na kiwango sawa cha kutu. Thamani yake inaweza kuhesabiwa kutoka kwa mlinganyo ufuatao wa Stern-Giri:
Kulingana na Zoe et al. 33, thamani ya kawaida ya mteremko wa Tafel B katika kazi hii ilichukuliwa kuwa 26 mV/dec. Mchoro 2d unaonyesha kwamba icorr ya sampuli isiyo ya kibiolojia 2707 ilibaki thabiti kiasi, huku sampuli ya P. aeruginosa ikibadilika sana baada ya saa 24 za kwanza. Thamani za icorr za sampuli za P. aeruginosa zilikuwa za kiwango cha juu zaidi kuliko zile za vidhibiti visivyo vya kibiolojia. Mwelekeo huu unaendana na matokeo ya upinzani wa polarization.
EIS ni njia nyingine isiyoharibu inayotumika kubainisha athari za kielektroniki kwenye nyuso zilizoharibika. Spektra ya Impedans na thamani za uwezo zilizohesabiwa za sampuli zilizo wazi kwa mazingira yasiyo ya kibiolojia na suluhisho la Pseudomonas aeruginosa, upinzani wa filamu/biofilm tulivu Rb ulioundwa kwenye uso wa sampuli, upinzani wa uhamisho wa chaji Rct, uwezo wa umeme wa safu mbili Cdl (EDL) na vigezo vya elementi ya Awamu ya QCPE isiyobadilika (CPE). Vigezo hivi vilichambuliwa zaidi kwa kuoanisha data kwa kutumia modeli ya saketi sawa (EEC).
Kwenye mchoro wa 3 inaonyesha michoro ya kawaida ya Nyquist (a na b) na michoro ya Bode (a' na b') kwa sampuli 2707 za HDSS katika vyombo vya habari vya abiotic na mchuzi wa P. aeruginosa kwa nyakati tofauti za kupevuka. Kipenyo cha pete ya Nyquist hupungua mbele ya Pseudomonas aeruginosa. Michoro ya Bode (Mchoro wa 3b') inaonyesha ongezeko la impedansi kamili. Taarifa kuhusu muda wa kupumzika zinaweza kupatikana kutoka kwa kiwango cha juu cha awamu. Kwenye mchoro wa 4 inaonyesha miundo ya kimwili kulingana na safu moja (a) na safu mbili (b) na EEC zinazolingana. CPE inaingizwa katika modeli ya EEC. Uingizaji wake na impedansi imeonyeshwa kama ifuatavyo:
Mifumo miwili ya kimwili na saketi zinazolingana zinazolingana za kufaa wigo wa impedansi wa sampuli 2707 HDSS:
ambapo Y0 ni thamani ya KPI, j ni nambari ya kufikirika au (-1)1/2, ω ni masafa ya angular, n ni faharisi ya nguvu ya KPI chini ya moja35. Ugeuzi wa upinzani wa uhamishaji wa chaji (yaani 1/Rct) unalingana na kiwango cha kutu. Kadiri Rct inavyokuwa ndogo, ndivyo kiwango cha kutu kinavyokuwa juu 27. Baada ya siku 14 za kuanguliwa, Rct ya sampuli za Pseudomonas aeruginosa ilifikia 32 kΩ cm2, ambayo ni chini sana kuliko 489 kΩ cm2 ya sampuli zisizo za kibiolojia (Jedwali 4).
Picha za CLSM na picha za SEM katika Mchoro 5 zinaonyesha wazi kwamba mipako ya biofilm kwenye uso wa sampuli ya HDSS 2707 baada ya siku 7 ni mnene. Hata hivyo, baada ya siku 14, eneo la biofilm lilikuwa hafifu na baadhi ya seli zilizokufa zilionekana. Jedwali 5 linaonyesha unene wa biofilm kwenye sampuli 2707 za HDSS baada ya kuathiriwa na P. aeruginosa kwa siku 7 na 14. Unene wa juu zaidi wa biofilm ulibadilika kutoka 23.4 µm baada ya siku 7 hadi 18.9 µm baada ya siku 14. Unene wa wastani wa biofilm pia ulithibitisha mwenendo huu. Ilipungua kutoka 22.2 ± 0.7 μm baada ya siku 7 hadi 17.8 ± 1.0 μm baada ya siku 14.
(a) Picha ya 3-D CLSM katika siku 7, (b) Picha ya 3-D CLSM katika siku 14, (c) Picha ya SEM katika siku 7, na (d) Picha ya SEM katika siku 14.
EMF ilionyesha elementi za kemikali katika biofilms na bidhaa za kutu kwenye sampuli zilizo wazi kwa P. aeruginosa kwa siku 14. Kwenye mchoro. Mchoro 6 unaonyesha kwamba kiwango cha C, N, O, na P katika biofilms na bidhaa za kutu ni kikubwa zaidi kuliko katika metali safi, kwa kuwa elementi hizi zinahusishwa na biofilms na metabolites zao. Vijidudu vinahitaji tu kiasi kidogo cha kromiamu na chuma. Viwango vya juu vya Cr na Fe katika biofilm na bidhaa za kutu kwenye uso wa sampuli vinaonyesha kwamba matrix ya chuma imepoteza elementi kutokana na kutu.
Baada ya siku 14, mashimo yenye na yasiyo na P. aeruginosa yalionekana katika hali ya wastani ya 2216E. Kabla ya kuangushwa, uso wa sampuli ulikuwa laini na usio na kasoro (Mchoro 7a). Baada ya kuangushwa na kuondolewa kwa biofilm na bidhaa za kutu, mashimo ya ndani kabisa kwenye uso wa sampuli yalichunguzwa kwa kutumia CLSM, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 7b na c. Hakuna mashimo dhahiri yaliyopatikana kwenye uso wa vidhibiti visivyo vya kibiolojia (kina cha juu cha mashimo 0.02 µm). Kina cha juu cha shimo kilichosababishwa na P. aeruginosa kilikuwa 0.52 µm kwa siku 7 na 0.69 µm kwa siku 14, kulingana na wastani wa kina cha juu cha shimo kutoka kwa sampuli 3 (kina cha juu cha shimo 10 kilichaguliwa kwa kila sampuli). Mafanikio ya 0.42 ± 0.12 µm na 0.52 ± 0.15 µm, mtawalia (Jedwali 5). Thamani hizi za kina cha shimo ni ndogo lakini ni muhimu.
(a) kabla ya kuambukizwa, (b) siku 14 katika mazingira yasiyo na vijidudu, na (c) siku 14 katika mchuzi wa Pseudomonas aeruginosa.
Kwenye mchoro. Jedwali la 8 linaonyesha spektra za XPS za nyuso mbalimbali za sampuli, na muundo wa kemikali uliochambuliwa kwa kila uso umefupishwa katika Jedwali la 6. Katika Jedwali la 6, asilimia ya atomiki ya Fe na Cr mbele ya P. aeruginosa (sampuli A na B) zilikuwa chini sana kuliko zile za vidhibiti visivyo vya kibiolojia. (sampuli C na D). Kwa sampuli ya P. aeruginosa, mkunjo wa spektra katika kiwango cha kiini cha Cr 2p uliwekwa kwenye vipengele vinne vya kilele vyenye nguvu za kumfunga (BE) za 574.4, 576.6, 578.3 na 586.8 eV, ambazo zinaweza kuhusishwa na Cr, Cr2O3, CrO3. na Cr(OH)3, mtawalia (Mchoro 9a na b). Kwa sampuli zisizo za kibiolojia, wigo wa kiwango kikuu cha Cr 2p una vilele viwili vikuu vya Cr (573.80 eV kwa BE) na Cr2O3 (575.90 eV kwa BE) katika Michoro. 9c na d, mtawalia. Tofauti kubwa zaidi kati ya sampuli za abiotic na sampuli za P. aeruginosa ilikuwa uwepo wa Cr6+ na uwiano mkubwa wa Cr(OH)3 (BE 586.8 eV) chini ya biofilm.
Spektra pana ya XPS ya uso wa sampuli 2707 HDSS katika vyombo viwili ni siku 7 na 14, mtawalia.
(a) Kukabiliana na P. aeruginosa kwa siku 7, (b) Kukabiliana na P. aeruginosa kwa siku 14, (c) Siku 7 katika mazingira yasiyo na vijidudu, na (d) Siku 14 katika mazingira yasiyo na vijidudu.
HDSS inaonyesha kiwango cha juu cha upinzani dhidi ya kutu katika mazingira mengi. Kim na wenzake 2 waliripoti kwamba HDSS UNS S32707 ilitambuliwa kama DSS iliyochanganywa sana yenye PREN kubwa kuliko 45. Thamani ya PREN ya sampuli 2707 HDSS katika kazi hii ilikuwa 49. Hii ni kutokana na kiwango cha juu cha kromiamu na kiwango cha juu cha molybdenum na nikeli, ambazo ni muhimu katika mazingira ya asidi. na mazingira yenye kiwango cha juu cha kloridi. Kwa kuongezea, muundo uliosawazishwa vizuri na muundo mdogo usio na kasoro ni muhimu kwa uthabiti wa kimuundo na upinzani dhidi ya kutu. Hata hivyo, licha ya upinzani wake bora wa kemikali, data ya majaribio katika kazi hii inaonyesha kwamba 2707 HDSS haina kinga kabisa kwa P. aeruginosa biofilm MICs.
Matokeo ya kielektroniki yalionyesha kuwa kiwango cha kutu cha 2707 HDSS katika mchuzi wa P. aeruginosa kiliongezeka sana baada ya siku 14 ikilinganishwa na mazingira yasiyo ya kibiolojia. Katika Mchoro 2a, kupungua kwa Eocp kulionekana katika mazingira ya abiotic na katika mchuzi wa P. aeruginosa wakati wa saa 24 za kwanza. Baada ya hapo, biofilm hufunika kabisa uso wa sampuli, na Eocp inakuwa thabiti kiasi. Hata hivyo, kiwango cha kibiolojia cha Eocp kilikuwa cha juu zaidi kuliko kiwango cha Eocp kisicho cha kibiolojia. Kuna sababu za kuamini kwamba tofauti hii inahusishwa na uundaji wa biofilms za P. aeruginosa. Kwenye mchoro 2d mbele ya P. aeruginosa, thamani ya icorr 2707 HDSS ilifikia 0.627 μA cm-2, ambayo ni mpangilio wa ukubwa wa juu zaidi kuliko ule wa udhibiti wa abiotic (0.063 μA cm-2), ambayo ilikuwa sambamba na thamani ya Rct iliyopimwa na EIS. Katika siku chache za kwanza, thamani za impedansi katika mchuzi wa P. aeruginosa ziliongezeka kutokana na kushikamana kwa seli za P. aeruginosa na kuundwa kwa biofilms. Hata hivyo, biofilm inapofunika kabisa uso wa sampuli, impedansi hupungua. Safu ya kinga inashambuliwa hasa kutokana na kuundwa kwa biofilms na metabolites za biofilm. Kwa hivyo, upinzani wa kutu ulipungua baada ya muda na kushikamana kwa P. aeruginosa kulisababisha kutu wa ndani. Mitindo katika mazingira ya abiotic ilikuwa tofauti. Upinzani wa kutu wa udhibiti usio wa kibiolojia ulikuwa juu zaidi kuliko thamani inayolingana ya sampuli zilizo wazi kwa mchuzi wa P. aeruginosa. Kwa kuongezea, kwa nyongeza za abiotic, thamani ya Rct 2707 HDSS ilifikia 489 kΩ cm2 siku ya 14, ambayo ni mara 15 zaidi kuliko thamani ya Rct (32 kΩ cm2) mbele ya P. aeruginosa. Kwa hivyo, 2707 HDSS ina upinzani bora wa kutu katika mazingira tasa, lakini haistahimili MIC kutoka kwa biofilms za P. aeruginosa.
Matokeo haya yanaweza pia kuonekana kutoka kwa mikunjo ya upolarishaji katika Mchoro 2b. Matawi ya anodi yamehusishwa na uundaji wa biofilm ya Pseudomonas aeruginosa na athari za oksidi ya metali. Katika hali hii, mmenyuko wa kathodi ni kupungua kwa oksijeni. Uwepo wa P. aeruginosa uliongeza kwa kiasi kikubwa msongamano wa mkondo wa kutu, karibu mpangilio wa ukubwa wa juu kuliko katika udhibiti wa abiotic. Hii inaonyesha kwamba biofilm ya P. aeruginosa huongeza kutu wa ndani wa 2707 HDSS. Yuan na wenzake 29 waligundua kuwa msongamano wa mkondo wa kutu wa aloi ya Cu-Ni 70/30 uliongezeka chini ya kitendo cha biofilm ya P. aeruginosa. Hii inaweza kuwa kutokana na biocatalysis ya upunguzaji wa oksijeni na biofilms za Pseudomonas aeruginosa. Uchunguzi huu unaweza pia kuelezea MIC 2707 HDSS katika kazi hii. Kunaweza pia kuwa na oksijeni kidogo chini ya biofilms za aerobic. Kwa hivyo, kukataa kupitisha tena uso wa chuma na oksijeni kunaweza kuwa sababu inayochangia MIC katika kazi hii.
Dickinson na wenzake 38 walipendekeza kwamba kiwango cha athari za kemikali na kielektroniki kinaweza kuathiriwa moja kwa moja na shughuli ya kimetaboliki ya bakteria wanaozeeka kwenye uso wa sampuli na asili ya bidhaa za kutu. Kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 5 na Jedwali 5, idadi ya seli na unene wa biofilm ilipungua baada ya siku 14. Hii inaweza kuelezewa kimantiki na ukweli kwamba baada ya siku 14, seli nyingi zinazozeeka kwenye uso wa 2707 HDSS zilikufa kutokana na kupungua kwa virutubisho katika njia ya 2216E au kutolewa kwa ioni za metali zenye sumu kutoka kwa matrix ya 2707 HDSS. Huu ni kikomo cha majaribio ya kundi.
Katika kazi hii, biofilm ya P. aeruginosa ilichangia kupungua kwa Cr na Fe chini ya biofilm kwenye uso wa 2707 HDSS (Mchoro 6). Jedwali 6 linaonyesha kupungua kwa Fe na Cr katika sampuli D ikilinganishwa na sampuli C, ikionyesha kuwa Fe na Cr iliyoyeyushwa iliyosababishwa na biofilm ya P. aeruginosa iliendelea kwa siku 7 za kwanza. Mazingira ya 2216E yanatumika kuiga mazingira ya baharini. Ina 17700 ppm Cl-, ambayo inalingana na kiwango chake katika maji ya bahari ya asili. Uwepo wa 17700 ppm Cl- ulikuwa sababu kuu ya kupungua kwa Cr katika sampuli za abiotic za siku 7 na 14 zilizochambuliwa na XPS. Ikilinganishwa na sampuli za P. aeruginosa, kuyeyuka kwa Cr katika sampuli za abiotic kulikuwa kidogo sana kutokana na upinzani mkubwa wa 2707 HDSS kwa klorini chini ya hali ya abiotic. Kwenye mchoro 9 inaonyesha uwepo wa Cr6+ katika filamu ya kutuliza. Huenda ikahusika katika kuondolewa kwa kromiamu kutoka kwenye nyuso za chuma na biofilms za P. aeruginosa, kama ilivyopendekezwa na Chen na Clayton.
Kutokana na ukuaji wa bakteria, thamani za pH za kati kabla na baada ya kilimo zilikuwa 7.4 na 8.2, mtawalia. Hivyo, chini ya biofilm ya P. aeruginosa, kutu ya asidi kikaboni haiwezekani kuchangia kazi hii kutokana na pH ya juu kiasi katika kati ya wingi. pH ya kati ya udhibiti isiyo ya kibiolojia haikubadilika sana (kutoka 7.4 ya awali hadi 7.5 ya mwisho) wakati wa kipindi cha majaribio cha siku 14. Ongezeko la pH katika kati ya mbegu baada ya kuanguliwa lilitokana na shughuli ya kimetaboliki ya P. aeruginosa na iligundulika kuwa na athari sawa kwa pH bila kukosekana kwa vipande vya majaribio.
Kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 7, kina cha juu zaidi cha shimo kilichosababishwa na biofilm ya P. aeruginosa kilikuwa 0.69 µm, ambacho ni kikubwa zaidi kuliko kile cha kati ya abiotic (0.02 µm). Hii inaendana na data ya elektrokemikali iliyoelezwa hapo juu. Kina cha shimo cha 0.69 µm ni kidogo zaidi ya mara kumi kuliko thamani ya 9.5 µm iliyoripotiwa kwa 2205 DSS chini ya hali sawa. Data hizi zinaonyesha kuwa 2707 HDSS inaonyesha upinzani bora kwa MICs kuliko 2205 DSS. Hii haipaswi kushangaza kwani 2707 HDSS ina viwango vya juu vya Cr ambavyo hutoa upitishaji mrefu, ni vigumu zaidi kuiondoa P. aeruginosa, na kwa sababu ya muundo wake wa awamu uliosawazishwa bila mvua ya sekondari yenye madhara husababisha upitishaji.
Kwa kumalizia, mashimo ya MIC yalipatikana kwenye uso wa 2707 HDSS katika mchuzi wa P. aeruginosa ikilinganishwa na mashimo yasiyo na maana katika mazingira yasiyo na uhai. Kazi hii inaonyesha kwamba 2707 HDSS ina upinzani bora kwa MIC kuliko 2205 DSS, lakini si kinga kabisa kwa MIC kutokana na biofilm ya P. aeruginosa. Matokeo haya husaidia katika uteuzi wa vyuma vya pua vinavyofaa na matarajio ya maisha kwa mazingira ya baharini.
Kuponi ya 2707 HDSS iliyotolewa na Shule ya Madini ya Chuo Kikuu cha Northeastern (NEU) huko Shenyang, Uchina. Muundo wa elementi wa 2707 HDSS umeonyeshwa katika Jedwali la 1, ambalo lilichambuliwa na Idara ya Uchambuzi na Upimaji wa Vifaa vya NEU. Sampuli zote zilitibiwa kwa myeyusho imara kwa 1180°C kwa saa 1. Kabla ya upimaji wa kutu, 2707 HDSS yenye umbo la sarafu yenye eneo la juu la uso wazi la 1 cm2 ilisuguliwa hadi grit 2000 kwa kutumia sandpaper ya silicon carbide na kisha kusuguliwa kwa tope la unga wa Al2O3 wa 0.05 µm. Pande na chini zinalindwa na rangi isiyo na rangi. Baada ya kukausha, sampuli zilioshwa kwa maji tasa yaliyosafishwa na kusuguliwa kwa ethanoli 75% (v/v) kwa saa 0.5. Kisha zikaushwa kwa hewa chini ya mwanga wa urujuanimno (UV) kwa saa 0.5 kabla ya matumizi.
Aina ya Marine Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 ilinunuliwa kutoka Kituo cha Ukusanyaji wa Utamaduni wa Baharini cha Xiamen (MCCC), Uchina. Pseudomonas aeruginosa ilipandwa chini ya hali ya hewa kwenye 37°C. katika chupa za mililita 250 na seli za elektrokemikali za glasi za mililita 500 kwa kutumia njia ya kioevu ya Marine 2216E (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Uchina). Kati ina (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 peptoni, dondoo 1.0 ya chachu na 0.1 citrate ya chuma. Igandishwe kwenye 121°C kwa dakika 20 kabla ya kuchanjwa. Hesabu seli za sessile na planktoniki kwa kutumia hemocytomita nyepesi kwa ukuzaji wa mara 400. Mkusanyiko wa awali wa planktoniki Pseudomonas aeruginosa mara tu baada ya kuchanjwa ulikuwa takriban seli 106/ml.
Vipimo vya kielektronikikemikali vilifanywa katika seli ya kioo ya kawaida yenye elektrodi tatu yenye ujazo wa wastani wa mililita 500. Karatasi ya platinamu na elektrodi ya kalomeli iliyojaa (SAE) viliunganishwa na kinu kupitia kapilari za Luggin zilizojazwa madaraja ya chumvi, ambayo yalitumika kama elektrodi za kukabiliana na marejeleo, mtawalia. Kwa ajili ya utengenezaji wa elektrodi zinazofanya kazi, waya wa shaba uliotengenezwa kwa mpira uliunganishwa kwenye kila sampuli na kufunikwa na resini ya epoksi, na kuacha takriban sentimita 1 ya eneo lisilolindwa kwa elektrodi inayofanya kazi upande mmoja. Wakati wa vipimo vya kielektronikikemikali, sampuli ziliwekwa katika hali ya kati ya 2216E na kuwekwa kwenye halijoto ya kuanguliwa (37°C) katika bafu ya maji. Data ya OCP, LPR, EIS na uwezo wa upolarization wa nguvu zilipimwa kwa kutumia Autolab potentiostat (Rejeleo 600TM, Gamry Instruments, Inc., Marekani). Vipimo vya LPR vilirekodiwa kwa kiwango cha kuchanganua cha 0.125 mV s-1 katika kiwango cha -5 hadi 5 mV na Eocp na kiwango cha sampuli cha 1 Hz. EIS ilifanywa kwa kutumia wimbi la sine juu ya masafa ya 0.01 hadi 10,000 Hz kwa kutumia volteji iliyotumika ya 5 mV katika hali thabiti ya Eocp. Kabla ya kufagia kwa uwezo, elektrodi zilikuwa katika hali ya kutofanya kazi hadi thamani thabiti ya uwezo wa kutu huru ilipofikiwa. Mikunjo ya upolarishaji ilipimwa kutoka -0.2 hadi 1.5 V kama kigezo cha Eocp kwa kiwango cha kuchanganua cha 0.166 mV/s. Kila jaribio lilirudiwa mara 3 na na bila P. aeruginosa.
Sampuli za uchambuzi wa metallografiki zilisuguliwa kwa kutumia karatasi ya SiC yenye mchanga 2000 na kisha kusuguliwa zaidi kwa kutumia unga wa Al2O3 wa 0.05 µm kwa ajili ya uchunguzi wa macho. Uchambuzi wa metallografiki ulifanywa kwa kutumia darubini ya macho. Sampuli zilichongwa kwa kutumia mmumunyo wa 10% wa hidroksidi ya potasiamu 43.
Baada ya kuanguliwa, sampuli zilioshwa mara 3 kwa kutumia saline ya fosfeti iliyohifadhiwa (PBS) (pH 7.4 ± 0.2) na kisha zikawekwa na 2.5% (v/v) glutaraldehyde kwa saa 10 ili kurekebisha biofilms. Kisha zilikaushwa na ethanoli iliyochanganywa (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% na 100% kwa ujazo) kabla ya kukaushwa kwa hewa. Hatimaye, filamu ya dhahabu huwekwa kwenye uso wa sampuli ili kutoa upitishaji kwa uchunguzi wa SEM. Picha za SEM zililenga kwenye madoa yenye seli za P. aeruginosa zilizochoka zaidi kwenye uso wa kila sampuli. Fanya uchambuzi wa EDS ili kupata vipengele vya kemikali. Darubini ya skanning ya leza ya confocal ya Zeiss (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Ujerumani) ilitumika kupima kina cha shimo. Ili kuchunguza mashimo ya kutu chini ya biofilm, sampuli ya jaribio ilisafishwa kwanza kulingana na Kiwango cha Kitaifa cha Kichina (CNS) GB/T4334.4-2000 ili kuondoa bidhaa za kutu na biofilm kutoka kwenye uso wa sampuli ya jaribio.
Uchambuzi wa spektroskopia ya picha ya elektroni ya X (XPS, mfumo wa uchambuzi wa uso wa ESCALAB250, Thermo VG, Marekani) ulifanywa kwa kutumia chanzo cha eksirei ya monochromatic (mstari wa Aluminium Kα wenye nishati ya 1500 eV na nguvu ya 150 W) katika aina mbalimbali za nishati ya kufunga 0 chini ya hali ya kawaida ya -1350 eV. Spektroskopia zenye ubora wa juu zilirekodiwa kwa kutumia nishati ya upitishaji ya 50 eV na hatua ya 0.2 eV.
Sampuli zilizowekwa kwenye incubation ziliondolewa na kuoshwa kwa upole na PBS (pH 7.4 ± 0.2) kwa sekunde 1545. Ili kuona uhai wa bakteria wa biofilms kwenye sampuli, biofilms zilitiwa rangi kwa kutumia Kitengo cha Uhai wa Bakteria cha LIVE/DEAD BacLight (Invitrogen, Eugene, OR, USA). Kitengo kina rangi mbili za fluorescent: rangi ya kijani ya fluorescent ya SYTO-9 na rangi nyekundu ya fluorescent ya propidium iodidi (PI). Katika CLSM, nukta za kijani za fluorescent na nyekundu zinawakilisha seli hai na zilizokufa, mtawalia. Kwa ajili ya kuweka rangi, 1 ml ya mchanganyiko ulio na 3 µl ya SYTO-9 na 3 µl ya myeyusho wa PI uliwekwa kwenye incubation kwa dakika 20 kwenye joto la kawaida (23°C) gizani. Baada ya hapo, sampuli zilizotiwa rangi zilichunguzwa kwa urefu wa mawimbi mawili (488 nm kwa seli hai na 559 nm kwa seli zilizokufa) kwa kutumia kifaa cha Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Japani). Unene wa biofilm ulipimwa katika hali ya skanning ya 3D.
Jinsi ya kunukuu makala haya: Li, H. et al. Kutu kwa vijidudu vya chuma cha pua cha 2707 super duplex na Pseudomonas aeruginosa marine biofilm. the science. 6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Kuvunjika kwa kutu kwa chuma cha pua cha duplex cha LDX 2101 katika myeyusho wa kloridi mbele ya thiosulfate. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Kuvunjika kwa kutu kwa chuma cha pua cha duplex cha LDX 2101 katika myeyusho wa kloridi mbele ya thiosulfate. 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. Kuvunjika kwa kutu kwa chuma cha pua cha duplex LDX 2101 katika myeyusho wa kloridi mbele ya thiosulfate. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 双相 chuma cha pua在福代sulfate分下下南性性生于图僅剧剧。 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. Kupasuka kwa kutu kwa chuma cha pua cha duplex LDX 2101 katika myeyusho wa kloridi mbele ya thiosulfate.coros science 80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Athari za matibabu ya joto ya suluhisho na nitrojeni katika gesi ya kinga kwenye upinzani dhidi ya kutu unaosababishwa na welds za chuma cha pua zenye duplex nyingi. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Athari za matibabu ya joto ya suluhisho na nitrojeni katika gesi ya kinga kwenye upinzani dhidi ya kutu unaosababishwa na welds za chuma cha pua zenye duplex nyingi.Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS na Park, YS Athari ya matibabu ya joto ya myeyusho na nitrojeni katika gesi ya kinga kwenye upinzani wa kutu unaotokana na weld za chuma cha pua zenye haidrupleksi nyingi. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS na Park, YSKim, ST, Jang, SH, Lee, IS na Park, YS Athari ya matibabu ya joto ya suluhisho na nitrojeni katika gesi ya kinga kwenye upinzani wa kutu unaotokana na welds za chuma cha pua zenye duplex nyingi.koros. sayansi. 53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Utafiti wa kulinganisha katika kemia ya mashimo ya chuma cha pua ya lita 316 yanayosababishwa na vijidudu na kemikali. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Utafiti wa kulinganisha katika kemia ya mashimo ya chuma cha pua ya lita 316 yanayosababishwa na vijidudu na kemikali.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. na Lewandowski, Z. Utafiti wa kemikali linganishi wa mashimo ya vijidudu na kielektroniki ya chuma cha pua cha 316L. 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. na Lewandowski, Z. Utafiti wa kemikali linganishi wa mashimo yanayosababishwa na vijidudu na kielektroniki katika chuma cha pua cha 316L.koros. sayansi. 45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Tabia ya kielektroniki ya chuma cha pua cha duplex 2205 katika myeyusho wa alkali yenye pH tofauti mbele ya kloridi. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Tabia ya kielektroniki ya chuma cha pua cha duplex 2205 katika myeyusho wa alkali yenye pH tofauti mbele ya kloridi.Luo H., Dong KF, Lee HG na Xiao K. Tabia ya kielektroniki ya chuma cha pua cha duplex 2205 katika myeyusho wa alkali yenye pH tofauti mbele ya kloridi. 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 Tabia ya kielektroniki ya chuma cha pua mbele ya kloridi kwenye pH tofauti katika myeyusho wa alkali.Luo H., Dong KF, Lee HG na Xiao K. Tabia ya kielektroniki ya chuma cha pua cha duplex 2205 katika myeyusho wa alkali yenye pH tofauti mbele ya kloridi.Jarida la Electrochem. 64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Ushawishi wa biofilms za baharini kwenye kutu: Mapitio mafupi. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Ushawishi wa biofilms za baharini kwenye kutu: Mapitio mafupi.Little, BJ, Lee, JS na Ray, RI Athari za Biofilms za Baharini kwenye Kutu: Mapitio Mafupi. 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 na Ray, RILittle, BJ, Lee, JS na Ray, RI Athari za Biofilms za Baharini kwenye Kutu: Mapitio Mafupi.Jarida la Electrochem. 54, 2-7 (2008).