Ташаккур барои боздид аз Nature.com. Версияи браузере, ки шумо истифода мебаред, дастгирии маҳдуди CSS дорад. Барои беҳтарин таҷриба, мо тавсия медиҳем, ки шумо браузери навшударо истифода баред (ё режими мутобиқатро дар Internet Explorer ғайрифаъол кунед). Дар айни замон, барои таъмини дастгирии доимӣ, мо сайтро бе услубҳо ва JavaScript намоиш медиҳем.
Зангзании микробҳо (MIC) дар бисёр соҳаҳо мушкили ҷиддӣ аст, зеро он метавонад ба талафоти бузурги иқтисодӣ оварда расонад. Пӯлоди зангногири супердуплекс 2707 (2707 HDSS) дар муҳити баҳрӣ аз сабаби муқовимати аълои кимиёвии худ истифода мешавад. Аммо, муқовимати он ба MIC ба таври таҷрибавӣ нишон дода нашудааст. Ин таҳқиқот рафтори MIC 2707 HDSS-ро, ки аз ҷониби бактерияи аэробики баҳрӣ Pseudomonas aeruginosa ба вуҷуд омадааст, омӯхтааст. Таҳлили электрохимиявӣ нишон дод, ки дар ҳузури биофилми Pseudomonas aeruginosa дар муҳити 2216E, тағйироти мусбат дар потенсиали зангзанӣ ва афзоиши зичии ҷараёни зангзанӣ ба амал меояд. Таҳлили спектроскопияи фотоэлектронии рентгенӣ (XPS) коҳиши миқдори Cr-ро дар сатҳи намуна дар зери биофилм нишон дод. Таҳлили визуалии чоҳҳо нишон дод, ки биофилми P. aeruginosa дар давоми 14 рӯзи инкубатсия чуқурии максималии чоҳро 0,69 мкм ба вуҷуд овард. Гарчанде ки ин ночиз аст, он нишон медиҳад, ки 2707 HDSS аз MIC-и биофилмҳои P. aeruginosa комилан эмин нест.
Пӯлодҳои зангногири дуплексӣ (DSS) дар соҳаҳои гуногун ба таври васеъ истифода мешаванд, ки ин ба туфайли омезиши комили хосиятҳои аълои механикӣ ва муқовимат ба зангзанӣ1,2 ба вуҷуд меояд. Аммо, пайдоиши чуқурии маҳаллӣ то ҳол ба амал меояд ва ба якпорчагии ин пӯлод таъсир мерасонад3,4. DSS ба зангзании микробӣ (MIC)5,6 тобовар нест. Сарфи назар аз доираи васеи татбиқи DSS, то ҳол муҳитҳое мавҷуданд, ки дар онҳо муқовимати зангзании DSS барои истифодаи дарозмуддат кофӣ нест. Ин маънои онро дорад, ки маводҳои гаронтар бо муқовимати зангзании баландтар лозиманд. Ҷон ва дигарон7 муайян карданд, ки ҳатто пӯлодҳои зангногири супердуплексӣ (SDSS) аз ҷиҳати муқовимат ба зангзанӣ баъзе маҳдудиятҳо доранд. Аз ин рӯ, дар баъзе ҳолатҳо, пӯлодҳои зангногири супердуплексӣ (HDSS) бо муқовимати зангзании баландтар лозиманд. Ин боиси таҳияи HDSS-и хеле хӯладор гардид.
Муқовимати зангзании DSS аз таносуби фазаҳои алфа ва гамма вобаста аст ва дар минтақаҳои Cr, Mo ва W 8, 9, 10, ки дар паҳлӯи фазаи дуюм ҷойгиранд, кам мешавад. HDSS дорои миқдори зиёди Cr, Mo ва N11 мебошад, аз ин рӯ, он дорои муқовимати аълои зангзанӣ ва арзиши баланди (45-50) рақами муқовимати эквиваленти чоҳбандӣ (PREN) мебошад, ки бо вазн.% Cr + 3.3 (вазн.% Mo + 0.5 вазн.%W) + 16% вазн. N12 муайян карда мешавад. Муқовимати аълои зангзании он аз таркиби мутавозин, ки тақрибан 50% фазаҳои ферритӣ (α) ва 50% аустенитӣ (γ) дорад, вобаста аст. HDSS хосиятҳои беҳтари механикӣ ва муқовимати баландтар ба зангзании хлорид дорад. Муқовимати беҳтари зангзанӣ истифодаи HDSS-ро дар муҳитҳои хлориди хашмгинтар, ба монанди муҳитҳои баҳрӣ, васеъ мекунад.
MICҳо дар бисёр соҳаҳо, аз қабили саноати нафт ва газ ва об, мушкилоти асосӣ мебошанд14. MIC 20% тамоми зарари зангзаниро ташкил медиҳад15. MIC як зангзании биоэлектрохимиявӣ аст, ки дар бисёр муҳитҳо мушоҳида мешавад. Биоплёнкаҳое, ки дар сатҳҳои металлӣ пайдо мешаванд, шароити электрохимиявиро тағйир медиҳанд ва бо ин васила ба раванди зангзанӣ таъсир мерасонанд. Ба таври васеъ боварӣ доранд, ки зангзании MIC аз ҷониби биоплёнкаҳо ба вуҷуд меояд. Микроорганизмҳои электрогенӣ металлҳоро барои ба даст овардани энергияи зарурӣ барои зинда мондан мехӯранд17. Тадқиқотҳои ахири MIC нишон доданд, ки EET (интиқоли электронҳои берун аз ҳуҷайра) омили маҳдудкунандаи суръат дар MIC мебошад, ки аз ҷониби микроорганизмҳои электрогенӣ ба вуҷуд омадааст. Zhang et al. 18 нишон доданд, ки миёнаравҳои электрон интиқоли электронҳоро байни ҳуҷайраҳои Desulfovibrio sessificans ва пӯлоди зангногири 304 суръат мебахшанд, ки боиси ҳамлаи шадидтари MIC мегардад. Anning et al. 19 ва Wenzlaff et al. 20 нишон доданд, ки биоплёнкаҳои бактерияҳои зангзанандаи сулфаттаъминкунанда (SRBs) метавонанд электронҳоро мустақиман аз субстратҳои металлӣ ҷаббида, боиси пайдоиши чуқуриҳои шадид шаванд.
Маълум аст, ки DSS дар муҳитҳое, ки дорои SRB, бактерияҳои камкунандаи оҳан (IRB) ва ғайра мебошанд, ба MIC ҳассос аст. 21. Ин бактерияҳо дар сатҳи DSS дар зери биоплёнкаҳо пайдоиши чуқуриҳои маҳаллиро ба вуҷуд меоранд. 22,23. Бар хилофи DSS, HDSS24 MIC хуб маълум нест.
Pseudomonas aeruginosa як бактерияи грам-манфӣ, ҳаракаткунанда ва чӯбшакл аст, ки дар табиат ба таври васеъ паҳн шудааст25. Pseudomonas aeruginosa инчунин як гурӯҳи асосии микробҳо дар муҳити баҳрӣ буда, боиси баланд шудани консентратсияи MIC мегардад. Pseudomonas дар раванди зангзанӣ фаъолона иштирок мекунад ва ҳамчун колонизатори пешрав ҳангоми ташаккули биоплёнка эътироф шудааст. Маҳат ва дигарон 28 ва Юан ва дигарон 29 нишон доданд, ки Pseudomonas aeruginosa майл ба афзоиши суръати зангзании пӯлод ва хӯлаҳои нарм дар муҳити обӣ дорад.
Ҳадафи асосии ин кор омӯзиши хосиятҳои MIC 2707 HDSS буд, ки аз ҷониби бактерияи аэробики баҳрӣ Pseudomonas aeruginosa бо истифода аз усулҳои электрохимиявӣ, усулҳои таҳлили сатҳӣ ва таҳлили маҳсулоти зангзанӣ ба вуҷуд омадаанд. Барои омӯзиши рафтори MIC 2707 HDSS таҳқиқоти электрохимиявӣ, аз ҷумла потенсиали занҷири кушода (OCP), муқовимати поляризатсияи хаттӣ (LPR), спектроскопияи импеданси электрохимиявӣ (EIS) ва поляризатсияи динамикии потенсиалӣ анҷом дода шуданд. Таҳлили спектрометрии парокандагии энергия (EDS) барои муайян кардани унсурҳои кимиёвӣ дар сатҳи зангзада гузаронида шуд. Илова бар ин, спектроскопияи фотоэлектронии рентгенӣ (XPS) барои муайян кардани устувории пассиватсияи плёнкаи оксидӣ таҳти таъсири муҳити баҳрӣ, ки дорои Pseudomonas aeruginosa мебошад, истифода шуд. Чуқурии чоҳҳо таҳти микроскопи сканерии лазерии конфокалӣ (CLSM) чен карда шуд.
Дар Ҷадвали 1 таркиби кимиёвии 2707 HDSS нишон дода шудааст. Дар Ҷадвали 2 нишон дода шудааст, ки 2707 HDSS дорои хосиятҳои аълои механикӣ бо қувваи афзоянда 650 МПа мебошад. Дар расми 1 микросохтори оптикии маҳлули 2707 HDSS, ки бо гармӣ коркард шудааст, нишон дода шудааст. Дар микросохторе, ки тақрибан 50% фазаҳои аустенит ва 50% ферритро дар бар мегирад, тасмаҳои дарозшудаи фазаҳои аустенит ва феррит бе фазаҳои дуюмдараҷа намоёнанд.
Дар расми 2a потенсиали занҷири кушода (Eocp) дар муқоиса бо вақти таъсир барои 2707 HDSS дар муҳити абиотикии 2216E ва шўрбои P. aeruginosa барои 14 рӯз дар ҳарорати 37°C нишон дода шудааст. Он нишон медиҳад, ки бузургтарин ва назаррастарин тағйирот дар Eocp дар давоми 24 соати аввал ба амал меояд. Арзишҳои Eocp дар ҳарду ҳолат тақрибан дар 16 соат ба -145 мВ (дар муқоиса бо SCE) расида, сипас якбора коҳиш ёфтанд ва барои намунаи абиотикӣ мутаносибан ба -477 мВ (дар муқоиса бо SCE) ва -236 мВ (дар муқоиса бо SCE) расиданд. ва купонҳои P Pseudomonas aeruginosa, мутаносибан). Пас аз 24 соат, арзиши Eocp 2707 HDSS барои P. aeruginosa дар -228 мВ (дар муқоиса бо SCE) нисбатан устувор буд, дар ҳоле ки арзиши мувофиқ барои намунаҳои ғайрибиологӣ тақрибан -442 мВ (дар муқоиса бо SCE) буд. Eocp дар ҳузури P. aeruginosa хеле паст буд.
Таҳқиқоти электрохимиявии 2707 намунаи HDSS дар муҳити абиотикӣ ва шўрбои Pseudomonas aeruginosa дар ҳарорати 37 °C:
(а) Eocp ҳамчун функсияи вақти таъсир, (б) каҷхатҳои поляризатсия дар рӯзи 14, (в) Rp ҳамчун функсияи вақти таъсир ва (г) icorr ҳамчун функсияи вақти таъсир.
Дар Ҷадвали 3 параметрҳои зангзании электрохимиявии 2707 намунаи HDSS, ки дар тӯли 14 рӯз ба муҳити абиотикӣ ва Pseudomonas aeruginosa дучор шудаанд, нишон дода шудаанд. Тангенсҳои каҷхаттаҳои анод ва катод барои ба даст овардани буришҳое, ки зичии ҷараёни зангзанӣ (icorr), потенсиали зангзанӣ (Ecorr) ва нишебии Тафел (βα ва βc)-ро мувофиқи усулҳои стандартӣ медиҳанд, экстраполятсия карда шуданд30,31.
Тавре ки дар расми 2b нишон дода шудааст, тағйирёбии болоравии хати каҷи P. aeruginosa боиси афзоиши Ecorr дар муқоиса бо хати абиотикӣ гардид. Арзиши icorr, ки ба суръати зангзанӣ мутаносиб аст, дар намунаи Pseudomonas aeruginosa то 0,328 µA см-2 афзоиш ёфт, ки ин чор маротиба аз намунаи ғайрибиологӣ (0,087 µA см-2) зиёдтар аст.
LPR як усули классикии электрохимиявии ғайривайронкунанда барои таҳлили босуръати зангзанӣ мебошад. Он инчунин барои омӯзиши MIC32 истифода шудааст. Дар расми 2c муқовимати поляризатсия (Rp) ҳамчун функсияи вақти таъсир нишон дода шудааст. Арзиши баландтари Rp маънои камтар шудани зангзаниро дорад. Дар давоми 24 соати аввал, Rp 2707 HDSS барои намунаҳои абиотикӣ ба 1955 кΩ см2 ва барои намунаҳои Pseudomonas aeruginosa ба 1429 кΩ см2 расид. Расми 2c инчунин нишон медиҳад, ки арзиши Rp пас аз як рӯз зуд коҳиш ёфт ва сипас дар тӯли 13 рӯзи оянда нисбатан бетағйир монд. Арзиши Rp-и намунаи Pseudomonas aeruginosa тақрибан 40 кΩ см2 аст, ки аз арзиши 450 кΩ см2-и намунаи ғайрибиологӣ хеле пасттар аст.
Қимати icorr ба суръати якхелаи зангзанӣ мутаносиб аст. Қимати онро аз муодилаи зерини Штерн-Гири ҳисоб кардан мумкин аст:
Мувофиқи маълумоти Зой ва ҳамкорон 33, арзиши маъмулии нишебии Тафел B дар ин кор 26 мВ/дек гирифта шудааст. Расми 2d нишон медиҳад, ки арзиши icorr-и намунаи ғайрибиологӣ 2707 нисбатан устувор боқӣ монд, дар ҳоле ки намунаи P. aeruginosa пас аз 24 соати аввал хеле тағйир ёфт. Арзишҳои icorr-и намунаҳои P. aeruginosa нисбат ба арзишҳои назорати ғайрибиологӣ як тартиби бузургтар буданд. Ин тамоюл бо натиҷаҳои муқовимати поляризатсия мувофиқ аст.
EIS усули дигари ғайривайронкунандаест, ки барои тавсифи реаксияҳои электрохимиявӣ дар сатҳҳои зангзада истифода мешавад. Спектрҳои импеданс ва арзишҳои ҳисобшудаи иқтидори намунаҳое, ки ба муҳити абиотикӣ дучор шудаанд ва маҳлули Pseudomonas aeruginosa, муқовимати филм/биофилми пассивӣ Rb, ки дар сатҳи намуна ташаккул ёфтааст, муқовимати интиқоли заряд Rct, иқтидори дуқабата барқӣ Cdl (EDL) ва параметрҳои элементи фазаи QCPE доимӣ (CPE). Ин параметрҳо минбаъд бо мувофиқ кардани маълумот бо истифода аз модели схемаи эквивалентӣ (EEC) таҳлил карда шуданд.
Дар расми 3 графикҳои маъмулии Найквист (а ва б) ва графикҳои Боде (а' ва б') барои 2707 намунаи HDSS дар муҳити абиотикӣ ва шўрбои P. aeruginosa барои вақтҳои гуногуни инкубатсия нишон дода шудаанд. Диаметри ҳалқаи Найквист дар ҳузури Pseudomonas aeruginosa кам мешавад. Нақшаи Боде (расми 3b') афзоиши импеданси умумиро нишон медиҳад. Маълумот дар бораи доимии вақти релаксатсияро аз максимумҳои фаза гирифтан мумкин аст. Дар расми 4 сохторҳои физикӣ, ки ба якқабата (а) ва дуқабата (б) ва EEC-ҳои мувофиқ асос ёфтаанд, нишон дода шудаанд. CPE ба модели EEC ворид карда шудааст. Вуруд ва импеданси он чунин ифода карда мешаванд:
Ду модели физикӣ ва схемаҳои муодили мувофиқ барои мувофиқ кардани спектри импеданси намунаи 2707 HDSS:
ки дар он Y0 арзиши KPI, j адади хаёлӣ ё (-1)1/2, ω басомади кунҷӣ, n индекси қудрати KPI камтар аз як35 аст. Инверсияи муқовимати интиқоли заряд (яъне 1/Rct) ба суръати зангзанӣ мувофиқат мекунад. Ҳар қадар Rct хурдтар бошад, суръати зангзанӣ ҳамон қадар баландтар аст27. Пас аз 14 рӯзи инкубатсия, Rct намунаҳои Pseudomonas aeruginosa ба 32 кΩ см2 расид, ки аз 489 кΩ см2 намунаҳои ғайрибиологӣ хеле камтар аст (Ҷадвали 4).
Тасвирҳои CLSM ва SEM дар расми 5 ба таври возеҳ нишон медиҳанд, ки пӯшиши биофилм дар сатҳи намунаи HDSS 2707 пас аз 7 рӯз зич аст. Аммо, пас аз 14 рӯз, пӯшиши биофилм суст буд ва баъзе ҳуҷайраҳои мурда пайдо шуданд. Ҷадвали 5 ғафсии биофилмро дар 2707 намунаи HDSS пас аз таъсири P. aeruginosa барои 7 ва 14 рӯз нишон медиҳад. Ғафсии максималии биофилм аз 23,4 µm пас аз 7 рӯз то 18,9 µm пас аз 14 рӯз тағйир ёфт. Ғафсии миёнаи биофилм низ ин тамоюлро тасдиқ кард. Он аз 22,2 ± 0,7 µm пас аз 7 рӯз то 17,8 ± 1,0 µm пас аз 14 рӯз коҳиш ёфт.
(а) Тасвири сеченака CLSM дар 7 рӯз, (б) Тасвири сеченака CLSM дар 14 рӯз, (в) Тасвири SEM дар 7 рӯз ва (г) Тасвири SEM дар 14 рӯз.
EMF унсурҳои кимиёвиро дар намунаҳое, ки ба P. aeruginosa барои 14 рӯз дучор шудаанд, дар биофилмҳо ва маҳсулоти зангзанӣ ошкор кард. Дар расми 6 нишон дода шудааст, ки миқдори C, N, O ва P дар биофилмҳо ва маҳсулоти зангзанӣ нисбат ба металлҳои холис хеле баландтар аст, зеро ин унсурҳо бо биофилмҳо ва метаболитҳои онҳо алоқаманданд. Микробҳо танҳо ба миқдори ками хром ва оҳан ниёз доранд. Сатҳи баланди Cr ва Fe дар биофилм ва маҳсулоти зангзанӣ дар сатҳи намунаҳо нишон медиҳад, ки матритсаи металлӣ аз сабаби зангзанӣ унсурҳоро гум кардааст.
Пас аз 14 рӯз, дар муҳити 2216E чоҳҳо бо ва бе P. aeruginosa мушоҳида шуданд. Пеш аз инкубатсия, сатҳи намунаҳо ҳамвор ва бе нуқсон буд (Расми 7a). Пас аз инкубатсия ва хориҷ кардани биофилм ва маҳсулоти зангзанӣ, чуқуртарин чоҳҳо дар сатҳи намунаҳо бо истифода аз CLSM, тавре ки дар расми 7b ва c нишон дода шудааст, тафтиш карда шуданд. Дар сатҳи назорати ғайрибиологӣ ягон чоҳшавии возеҳ пайдо нашуд (умқи максималии чоҳшавӣ 0,02 мкм). Чуқурии максималии чоҳе, ки аз ҷониби P. aeruginosa ба вуҷуд омадааст, дар 7 рӯз 0,52 мкм ва дар 14 рӯз 0,69 мкм буд, ки бар асоси умқи миёнаи максималии чоҳ аз 3 намуна (барои ҳар як намуна 10 умқи максималии чоҳ интихоб карда шуданд), ба даст оварда шуд. Ба даст овардани мутаносибан 0,42 ± 0,12 мкм ва 0,52 ± 0,15 мкм (Ҷадвали 5). Ин арзишҳои умқи сӯрох хурд, вале муҳиманд.
(а) пеш аз таъсир, (б) 14 рӯз дар муҳити абиотикӣ ва (в) 14 рӯз дар шўрбои Pseudomonas aeruginosa.
Дар расми 8, ҷадвали 8 спектрҳои XPS-и сатҳҳои гуногуни намунаро нишон медиҳад ва таркиби кимиёвии таҳлилшуда барои ҳар як сатҳ дар ҷадвали 6 ҷамъбаст шудааст. Дар ҷадвали 6, фоизи атомии Fe ва Cr дар ҳузури P. aeruginosa (намунаҳои A ва B) нисбат ба фоизи назоратии ғайрибиологӣ (намунаҳои C ва D) хеле пасттар буданд. Барои намунаи P. aeruginosa, каҷи спектрӣ дар сатҳи ядрои Cr 2p ба чор ҷузъи қулла бо энергияҳои пайвастшавӣ (BE) 574.4, 576.6, 578.3 ва 586.8 eV мувофиқ карда шуд, ки онҳоро мутаносибан ба Cr, Cr2O3, CrO3 ва Cr(OH)3 нисбат додан мумкин аст (Расми 9a ва b). Барои намунаҳои ғайрибиологӣ, спектри сатҳи асосии Cr 2p мутаносибан ду қуллаи асосиро барои Cr (573.80 eV барои BE) ва Cr2O3 (575.90 eV барои BE) дар расмҳои 9c ва d дар бар мегирад. Тафовути назаррастарин байни намунаҳои абиотикӣ ва намунаҳои P. aeruginosa мавҷудияти Cr6+ ва таносуби нисбии баландтари Cr(OH)3 (BE 586.8 eV) дар зери биофилм буд.
Спектрҳои васеи XPS-и сатҳи намунаи 2707 HDSS дар ду муҳит мутаносибан 7 ва 14 рӯзро ташкил медиҳанд.
(а) 7 рӯз таъсири P. aeruginosa, (б) 14 рӯз таъсири P. aeruginosa, (в) 7 рӯз дар муҳити абиотикӣ ва (г) 14 рӯз дар муҳити абиотикӣ.
HDSS дар аксари муҳитҳо сатҳи баланди муқовимати зангзаниро нишон медиҳад. Ким ва ҳамкоронаш2 гузориш доданд, ки HDSS UNS S32707 ҳамчун DSS-и хеле хӯладор бо PREN аз 45 зиёдтар муайян карда шудааст. Арзиши PREN-и намунаи 2707 HDSS дар ин кор 49 буд. Ин аз миқдори зиёди хром ва миқдори зиёди молибден ва никел вобаста аст, ки дар муҳитҳои туршӣ ва муҳитҳо бо миқдори зиёди хлорид муфиданд. Илова бар ин, таркиби хуб мутавозин ва микросохтори бе нуқсон барои устувории сохторӣ ва муқовимати зангзанӣ муфид аст. Аммо, сарфи назар аз муқовимати аълои химиявии он, маълумоти таҷрибавӣ дар ин кор нишон медиҳанд, ки 2707 HDSS аз MIC-ҳои биофилми P. aeruginosa комилан эмин нест.
Натиҷаҳои электрохимиявӣ нишон доданд, ки суръати зангзании 2707 HDSS дар шўрбои P. aeruginosa пас аз 14 рӯз дар муқоиса бо муҳити ғайрибиологӣ ба таври назаррас афзоиш ёфт. Дар расми 2a, дар давоми 24 соати аввал коҳиши Eocp ҳам дар муҳити абиотикӣ ва ҳам дар шўрбои P. aeruginosa мушоҳида шуд. Пас аз ин, биоплёнка сатҳи намунаро пурра мепӯшонад ва Eocp нисбатан устувор мешавад36. Аммо, сатҳи биологии Eocp нисбат ба сатҳи ғайрибиологии Eocp хеле баландтар буд. Сабабҳое вуҷуд доранд, ки бовар кунем, ки ин фарқият бо ташаккули биоплёнкаҳои P. aeruginosa алоқаманд аст. Дар расми 2d дар ҳузури P. aeruginosa, арзиши icorr 2707 HDSS ба 0,627 μA см-2 расид, ки ин нисбат ба назорати абиотикӣ (0,063 μA см-2) як тартиби бузургтар аст, ки бо арзиши Rct, ки аз ҷониби EIS чен карда шудааст, мувофиқ буд. Дар тӯли чанд рӯзи аввал, арзишҳои импеданс дар шўрбои P. aeruginosa аз сабаби пайвастшавии ҳуҷайраҳои P. aeruginosa ва ташаккули биофилмҳо афзоиш ёфтанд. Аммо, вақте ки биофилм сатҳи намунаро пурра мепӯшонад, импеданс коҳиш меёбад. Қабати муҳофизатӣ асосан аз сабаби пайдоиши биофилмҳо ва метаболитҳои биофилм мавриди ҳамла қарор мегирад. Дар натиҷа, муқовимати зангзанӣ бо мурури замон коҳиш ёфт ва пайвастшавии P. aeruginosa боиси зангзании маҳаллӣ гардид. Тамоюлҳо дар муҳитҳои абиотикӣ гуногун буданд. Муқовимати зангзании назорати ғайрибиологӣ аз арзиши мувофиқи намунаҳое, ки ба шўрбои P. aeruginosa дучор шудаанд, хеле баландтар буд. Илова бар ин, барои намунаҳои абиотикӣ, арзиши Rct 2707 HDSS дар рӯзи 14 ба 489 кΩ см2 расид, ки 15 маротиба аз арзиши Rct (32 кΩ см2) дар ҳузури P. aeruginosa зиёдтар аст. Ҳамин тариқ, 2707 HDSS дар муҳити стерилӣ муқовимати аълои зангзанӣ дорад, аммо ба MIC-ҳои биофилмҳои P. aeruginosa тобовар нест.
Ин натиҷаҳоро инчунин аз каҷхатҳои поляризатсия дар расмҳои 2b мушоҳида кардан мумкин аст. Шохабандии анодӣ бо ташаккули биофилми Pseudomonas aeruginosa ва реаксияҳои оксидшавии металл алоқаманд аст. Дар ин ҳолат, реаксияи катодӣ коҳиши оксиген аст. Мавҷудияти P. aeruginosa зичии ҷараёни зангзаниро ба таври назаррас афзоиш дод, ки тақрибан як тартиби бузургтар аз назорати абиотикӣ аст. Ин нишон медиҳад, ки биофилми P. aeruginosa зангзании маҳаллии 2707 HDSS-ро афзоиш медиҳад. Юан ва ҳамкорони 29 муайян карданд, ки зичии ҷараёни зангзании хӯлаи Cu-Ni 70/30 таҳти таъсири биофилми P. aeruginosa афзоиш ёфтааст. Ин метавонад аз сабаби биокатализии коҳиши оксиген аз ҷониби биофилмҳои Pseudomonas aeruginosa бошад. Ин мушоҳида инчунин метавонад MIC 2707 HDSS-ро дар ин кор шарҳ диҳад. Инчунин метавонад дар зери биофилмҳои аэробӣ оксиген камтар бошад. Аз ин рӯ, рад кардани аз нав пассив кардани сатҳи металл бо оксиген метавонад омиле бошад, ки ба MIC дар ин кор мусоидат мекунад.
Дикинсон ва ҳамкоронаш 38 пешниҳод карданд, ки суръати реаксияҳои кимиёвӣ ва электрохимиявӣ метавонад мустақиман аз фаъолияти метаболикии бактерияҳои нишаста дар сатҳи намуна ва хусусияти маҳсулоти зангзанӣ таъсир расонад. Тавре ки дар расми 5 ва ҷадвали 5 нишон дода шудааст, шумораи ҳуҷайраҳо ва ғафсии биоплёнка пас аз 14 рӯз коҳиш ёфт. Инро метавон бо он далел шарҳ дод, ки пас аз 14 рӯз аксари ҳуҷайраҳои нишаста дар сатҳи 2707 HDSS аз сабаби кам шудани маводи ғизоӣ дар муҳити 2216E ё хориҷ шудани ионҳои металлии заҳролуд аз матритсаи 2707 HDSS мурданд. Ин маҳдудияти таҷрибаҳои партиявӣ мебошад.
Дар ин кор, биоплёнкаи P. aeruginosa ба камшавии маҳаллии Cr ва Fe дар зери биоплёнка дар сатҳи 2707 HDSS мусоидат кард (Расми 6). Ҷадвали 6 коҳиши Fe ва Cr-ро дар намунаи D дар муқоиса бо намунаи C нишон медиҳад, ки нишон медиҳад, ки Fe ва Cr-и ҳалшуда, ки аз ҷониби биоплёнкаи P. aeruginosa ба вуҷуд омадаанд, дар 7 рӯзи аввал боқӣ мондааст. Муҳити 2216E барои тақлид кардани муҳити баҳрӣ истифода мешавад. Он дорои 17700 ppm Cl- мебошад, ки бо миқдори он дар оби табиии баҳр қобили муқоиса аст. Мавҷудияти 17700 ppm Cl- сабаби асосии коҳиши Cr дар намунаҳои абиотикии 7 ва 14-рӯза буд, ки аз ҷониби XPS таҳлил карда шуданд. Дар муқоиса бо намунаҳои P. aeruginosa, парокандашавии Cr дар намунаҳои абиотикӣ аз сабаби муқовимати қавии 2707 HDSS ба хлор дар шароити абиотикӣ хеле камтар буд. Дар расми 9 мавҷудияти Cr6+-ро дар плёнкаи пассивкунанда нишон медиҳад. Он метавонад дар тоза кардани хром аз сатҳҳои пӯлод тавассути биофилмҳои P. aeruginosa, тавре ки Чен ва Клейтон пешниҳод кардаанд, иштирок кунад.
Аз сабаби афзоиши бактерияҳо, арзишҳои рН-и муҳити зист пеш ва баъд аз кишт мутаносибан 7,4 ва 8,2 буданд. Ҳамин тариқ, дар зери биофилми P. aeruginosa, зангзании кислотаи органикӣ эҳтимолан ба ин кор мусоидат намекунад, зеро рН-и нисбатан баланд дар муҳити калонҳаҷм аст. РН-и муҳити назоратии ғайрибиологӣ дар давраи озмоишии 14-рӯза ба таври назаррас тағйир наёфт (аз 7,4 ибтидоӣ то 7,5 ниҳоӣ). Афзоиши рН дар муҳити тухмӣ пас аз инкубатсия аз фаъолияти мубодилаи моддаҳои P. aeruginosa вобаста буд ва муайян карда шуд, ки дар сурати набудани тасмаҳои санҷишӣ ба рН ҳамон таъсир мерасонад.
Тавре ки дар расми 7 нишон дода шудааст, чуқурии максималии чоҳе, ки аз ҷониби биофилми P. aeruginosa ба вуҷуд омадааст, 0,69 мкм буд, ки аз муҳити абиотикӣ (0,02 мкм) хеле зиёдтар аст. Ин бо маълумоти электрохимиявии дар боло тавсифшуда мувофиқ аст. Чуқурии чоҳ 0,69 мкм аз арзиши 9,5 мкм, ки барои 2205 DSS дар ҳамон шароит гузориш шудааст, беш аз даҳ маротиба хурдтар аст. Ин маълумотҳо нишон медиҳанд, ки 2707 HDSS нисбат ба 2205 DSS муқовимати беҳтар ба MIC-ҳо нишон медиҳад. Ин набояд ҳайратовар бошад, зеро 2707 HDSS сатҳи баланди Cr дорад, ки пассиватсияи дарозтарро таъмин мекунад, депассиватсияи P. aeruginosa душвортар аст ва аз сабаби сохтори мутавозини фазаи худ бидуни боришоти дуюмдараҷаи зараровар боиси пайдоиши чоҳ мегардад.
Хулоса, дар сатҳи 2707 HDSS дар шўрбои P. aeruginosa чоҳҳои MIC дар муқоиса бо чоҳҳои ночиз дар муҳити абиотикӣ пайдо шуданд. Ин кор нишон медиҳад, ки 2707 HDSS нисбат ба 2205 DSS муқовимати беҳтар ба MIC дорад, аммо он аз сабаби биофилми P. aeruginosa аз MIC комилан эмин нест. Ин натиҷаҳо ба интихоби пӯлодҳои зангногири мувофиқ ва давомнокии умр барои муҳити баҳрӣ мусоидат мекунанд.
Купон барои 2707 HDSS, ки аз ҷониби Мактаби металлургияи Донишгоҳи Шимолу Шарқӣ (NEU) дар Шенян, Чин пешниҳод шудааст. Таркиби элементии 2707 HDSS дар Ҷадвали 1 нишон дода шудааст, ки аз ҷониби Департаменти таҳлил ва санҷиши маводҳои NEU таҳлил шудааст. Ҳамаи намунаҳо дар ҳарорати 1180°C барои 1 соат барои маҳлули сахт коркард карда шуданд. Пеш аз санҷиши зангзанӣ, 2707 HDSS-и шакли танга бо масоҳати болоии кушодаи 1 см2 бо коғази регдори силикон карбид то 2000 грит сайқал дода шуд ва сипас бо маҳлули хокаи Al2O3 бо миқдори 0,05 мкм сайқал дода шуд. Тарафҳо ва поён бо ранги инертӣ муҳофизат карда шуданд. Пас аз хушккунӣ, намунаҳо бо оби деионизатсияшудаи стерилизатсияшуда шуста шуданд ва бо этаноли 75% (v/v) барои 0,5 соат стерилизатсия карда шуданд. Сипас, онҳо пеш аз истифода дар ҳаво барои 0,5 соат дар зери нури ултрабунафш (UV) хушк карда шуданд.
Штамми баҳрии Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 аз Маркази ҷамъоварии фарҳанги баҳрии Сямэн (MCCC), Чин харидорӣ карда шуд. Pseudomonas aeruginosa дар шароити аэробӣ дар ҳарорати 37°C дар колбаҳои 250 мл ва ҳуҷайраҳои электрохимиявии шишагии 500 мл бо истифода аз муҳити моеъи Marine 2216E (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Циндао, Чин) парвариш карда шуд. Муҳити зист дорои (г/л): 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 пептон, 1.0 экстракти хамиртуруш ва 0.1 цитрати оҳан мебошад. Пеш аз эмгузаронӣ дар ҳарорати 121°C барои 20 дақиқа автоклав кунед. Ҳуҷайраҳои нишаста ва планктониро бо гемоцитометр дар зери микроскопи рӯшноӣ бо бузургии 400x ҳисоб кунед. Консентратсияи ибтидоии планктонии Pseudomonas aeruginosa фавран пас аз эмгузаронӣ тақрибан 106 ҳуҷайра/мл буд.
Санҷишҳои электрохимиявӣ дар як ҳуҷайраи шишагии сеэлектродии классикӣ бо ҳаҷми миёнаи 500 мл гузаронида шуданд. Варақаи платина ва электроди каломелии сершуда (SAE) тавассути капиллярҳои Луггин, ки бо пулҳои намак пур карда шуда буданд, ки мутаносибан ҳамчун электродҳои муқобил ва истинодӣ хизмат мекарданд, ба реактор пайваст карда шуданд. Барои истеҳсоли электродҳои корӣ, сими мисии резинӣ ба ҳар як намуна пайваст карда шуда, бо қатрони эпоксидӣ пӯшонида шуд ва тақрибан 1 см2 минтақаи муҳофизатнашуда барои электроди корӣ дар як тараф боқӣ монд. Ҳангоми андозагирии электрохимиявӣ, намунаҳо дар муҳити 2216E ҷойгир карда шуданд ва дар ҳарорати доимии инкубатсия (37°C) дар ваннаи обӣ нигоҳ дошта шуданд. OCP, LPR, EIS ва маълумоти поляризатсияи динамикии потенсиалӣ бо истифода аз потенсиостати Autolab (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., USA) чен карда шуданд. Санҷишҳои LPR бо суръати сканкунии 0,125 мВ с-1 дар диапазони -5 то 5 мВ бо Eocp ва суръати намунагирии 1 Гц сабт карда шуданд. EIS бо мавҷи синусӣ дар диапазони басомади аз 0,01 то 10,000 Гц бо истифода аз шиддати татбиқшудаи 5 мВ дар Eocp ҳолати устувор анҷом дода шуд. Пеш аз тозакунии потенсиал, электродҳо то расидан ба арзиши устувори потенсиали зангзании озод дар ҳолати бекорӣ буданд. Сипас, каҷхатҳои поляризатсия аз -0,2 то 1,5 В ҳамчун функсияи Eocp бо суръати сканкунии 0,166 мВ/с чен карда шуданд. Ҳар як санҷиш 3 маротиба бо ва бе P. aeruginosa такрор карда шуд.
Намунаҳо барои таҳлили металлографӣ бо коғази тар бо 2000-грити SiC ба таври механикӣ сайқал дода шуданд ва сипас бо суспензияи хокаи 0,05 мкм Al2O3 барои мушоҳидаи оптикӣ сайқал дода шуданд. Таҳлили металлографӣ бо истифода аз микроскопи оптикӣ анҷом дода шуд. Намунаҳо бо маҳлули 10% вазнии гидроксиди калий 43 кандакорӣ карда шуданд.
Пас аз инкубатсия, намунаҳо 3 маротиба бо маҳлули фосфатии буферӣ (PBS) (рН 7.4 ± 0.2) шуста шуданд ва сипас бо 2.5% (v/v) глутаральдегид барои 10 соат фиксатсия карда шуданд, то биоплёнкаҳоро фиксатсия кунанд. Сипас, он пеш аз хушк кардани ҳаво бо этаноли омехта (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% ва 100% аз рӯи ҳаҷм) хушк карда шуд. Дар ниҳоят, плёнкаи тиллоӣ ба рӯи намуна гузошта мешавад, то гузаронандагии мушоҳидаи SEM-ро таъмин кунад. Тасвирҳои SEM ба нуқтаҳое равона карда шуданд, ки дар сатҳи ҳар як намуна ҳуҷайраҳои аз ҳама сусти P. aeruginosa ҷойгир буданд. Барои ёфтани унсурҳои кимиёвӣ таҳлили EDS анҷом диҳед. Барои чен кардани чуқурии чоҳ микроскопи сканерии лазерии конфокалии Zeiss (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Олмон) истифода шуд. Барои мушоҳидаи чоҳҳои зангзанӣ дар зери биоплёнка, намунаи озмоишӣ аввал мувофиқи Стандарти миллии Чин (CNS) GB/T4334.4-2000 тоза карда шуд, то маҳсулоти зангзанӣ ва биоплёнка аз сатҳи намунаи озмоишӣ тоза карда шаванд.
Таҳлили спектроскопияи фотоэлектронии рентгенӣ (XPS, системаи таҳлили сатҳӣ ESCALAB250, Thermo VG, ИМА) бо истифода аз манбаи рентгении монохроматӣ (хати алюминийи Kα бо энергияи 1500 эВ ва қудрати 150 Вт) дар диапазони васеи энергияҳои пайвастшавӣ 0 дар шароити стандартии –1350 эВ анҷом дода шуд. Спектрҳои баландсифат бо истифода аз энергияи интиқоли 50 эВ ва қадами 0,2 эВ сабт карда шуданд.
Намунаҳои инкубатсияшуда гирифта шуда, бо PBS (рН 7.4 ± 0.2) барои 15 с45 нарм шуста шуданд. Барои мушоҳидаи қобилияти зинда мондани бактериявии биофилмҳо дар намунаҳо, биофилмҳо бо истифода аз маҷмӯаи зинда мондани бактериявии LIVE/DEAD BacLight (Invitrogen, Юджин, OR, ИМА) ранг карда шуданд. Маҷмӯа ду ранги флуоресцентиро дар бар мегирад: ранги флуоресцентии сабзи SYTO-9 ва ранги флуоресцентии сурхи пропидий йодид (PI). Дар CLSM, нуқтаҳои сабз ва сурхи флуоресцентӣ мутаносибан ҳуҷайраҳои зинда ва мурдаро ифода мекунанд. Барои рангкунӣ, 1 мл омехтае, ки дорои 3 мкл SYTO-9 ва 3 мкл маҳлули PI буд, барои 20 дақиқа дар ҳарорати хонагӣ (23°C) дар торикӣ инкубатсия карда шуд. Пас аз он, намунаҳои рангкардашуда бо истифода аз дастгоҳи Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Ҷопон) бо ду дарозии мавҷ (488 нм барои ҳуҷайраҳои зинда ва 559 нм барои ҳуҷайраҳои мурда) тафтиш карда шуданд. Ғафсии биофилм дар ҳолати сканкунии 3D чен карда шуд.
Чӣ тавр ин мақоларо иқтибос кардан мумкин аст: Ли, Х. ва дигарон. Захншавии микробии пӯлоди зангногири супердуплекси 2707 аз ҷониби Pseudomonas aeruginosa marine biofilm. илм. 6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Занотто, Ф., Грасси, В., Балбо, А., Монтичелли, К. ва Зукки, Ф. Шикастани фишори зангзании пӯлоди зангногири дуплексии LDX 2101 дар маҳлулҳои хлорид дар ҳузури тиосульфат. Занотто, Ф., Грасси, В., Балбо, А., Монтичелли, К. ва Зукки, Ф. Шикастани фишори зангзании пӯлоди зангногири дуплексии LDX 2101 дар маҳлулҳои хлорид дар ҳузури тиосульфат. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Коррозионное растрескивание зери напряжением дуплексной нержавеющей стали LDX 2101 дар растворах хлоридов дар истихроҷи тиосульфата. Занотто, Ф., Грасси, В., Балбо, А., Монтичелли, К. ва Зукки, Ф. Шикастани зангзании фишори пӯлоди зангногири дуплекс LDX 2101 дар маҳлулҳои хлорид дар ҳузури тиосульфат. Занотто, Ф., Грасси, В., Балбо, А., Монтиселли, К. ва Зукки, Ф. LDX 2101双相不锈钢在硫代硫酸盐存在下氯化物溶液中的应力腐蚀开裂。 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Коррозионное растрескивание дар зери напряжением дуплексной нержавеющей стали LDX 2101 дар растворе хлорида дар пайдоиши тиосульфата. Занотто, Ф., Грасси, В., Балбо, А., Монтичелли, К. ва Зукки, Ф. Шикастани зангзании фишори пӯлоди зангногири дуплекс LDX 2101 дар маҳлули хлорид дар ҳузури тиосульфат.илми корос 80, 205–212 (2014).
Ким, СТ, Ҷанг, Ш.Ҳ., Ли, ИС ва Парк, Й.С. Таъсири коркарди гармии маҳлул ва нитроген дар гази муҳофизатӣ ба муқовимат ба зангзании чоҳҳои кафшерӣ бо пӯлоди зангногири гипердуплексӣ. Ким, СТ, Ҷанг, Ш.Ҳ., Ли, ИС ва Парк, Й.С. Таъсири коркарди гармии маҳлул ва нитроген дар гази муҳофизатӣ ба муқовимат ба зангзании чоҳҳои кафшерӣ бо пӯлоди зангногири гипердуплексӣ.Ким, СТ, Ҷанг, Ш.Ҳ., Ли, ИС ва Парк, Й.С. Таъсири коркарди гармии маҳлул ва нитроген дар гази муҳофизатӣ ба муқовимати зангзании кафшерҳои гипердуплексии пӯлоди зангногир. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS. Ким, СТ, Ҷанг, ШХ, Ли, ИС ва Парк, ЙСКим, СТ, Ҷанг, Ш.Ҳ., Ли, ИС ва Парк, Й.С. Таъсири коркарди гармии маҳлул ва нитроген дар гази муҳофизатӣ ба муқовимати зангзании чоҳбандии кафшерҳои супердуплексии пӯлоди зангногир.Корос. илм. 53, 1939–1947 (2011).
Ши, Х., Авчи, Р., Гейзер, М. ва Левандовский, З. Таҳқиқоти муқоисавӣ дар химияи пайдоиши чоҳҳои аз ҷиҳати микробӣ ва электрохимиявӣ ба вуҷуд омадаи пӯлоди зангногири 316L. Ши, Х., Авчи, Р., Гейзер, М. ва Левандовский, З. Таҳқиқоти муқоисавӣ дар химияи пайдоиши чоҳҳои аз ҷиҳати микробӣ ва электрохимиявӣ ба вуҷуд омадаи пӯлоди зангногири 316L.Ши, Х., Авчи, Р., Гейзер, М. ва Левандовский, З. Таҳқиқоти муқоисавии кимиёвии пайдоиши микробиологӣ ва электрохимиявии пӯлоди зангногири 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砂砂砂 Ши, Х., Авчи, Р., Гейзер, М. ва Левандовский, З.Ши, Х., Авчи, Р., Гейзер, М. ва Левандовский, З. Таҳқиқоти муқоисавии кимиёвии пайдоиши чоҳҳои микробиологӣ ва электрохимиявӣ дар пӯлоди зангногири 316L.Корос. илм. 45, 2577–2595 (2003).
Луо, Х., Донг, CF, Ли, XG ва Сяо, К. Рафтори электрохимиявии пӯлоди зангногири дуплексии 2205 дар маҳлулҳои ишқорӣ бо рН-и гуногун дар ҳузури хлорид. Луо, Х., Донг, CF, Ли, XG ва Сяо, К. Рафтори электрохимиявии пӯлоди зангногири дуплексии 2205 дар маҳлулҳои ишқорӣ бо рН-и гуногун дар ҳузури хлорид.Луо Х., Донг К.Ф., Ли Х.Г. ва Сяо К. Рафтори электрохимиявии пӯлоди зангногири дуплексии 2205 дар маҳлулҳои ишқорӣ бо рН-и гуногун дар ҳузури хлорид. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 双相不锈钢在氯化物存在下不同pH 碱性溶液中的甀匂中的甀匂 Луо, Х., Донг, CF, Ли, XG ва Сяо, К. 2205 Рафтори электрохимиявии пӯлоди зангногири пӯлод дар ҳузури хлорид дар рН-и гуногун дар маҳлули ишқорӣ.Луо Х., Донг К.Ф., Ли Х.Г. ва Сяо К. Рафтори электрохимиявии пӯлоди зангногири дуплексии 2205 дар маҳлулҳои ишқорӣ бо рН-и гуногун дар ҳузури хлорид.Маҷаллаи Электрохимия. 64, 211–220 (2012).
Литтл, БҶ, Ли, ҶС ва Рей, РИ Таъсири биофилмҳои баҳрӣ ба зангзанӣ: Шарҳи мухтасар. Литтл, БҶ, Ли, ҶС ва Рей, РИ Таъсири биофилмҳои баҳрӣ ба зангзанӣ: Шарҳи мухтасар.Литтл, БҶ, Ли, ҶС ва Рей, РИ Таъсири биофилмҳои баҳрӣ ба зангзанӣ: Шарҳи мухтасар. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI 海洋生物膜对腐蚀的影响:简明综述。 Литтл, БҶ, Ли, ҶС ва Рей, РИЛиттл, БҶ, Ли, ҶС ва Рей, РИ Таъсири биофилмҳои баҳрӣ ба зангзанӣ: Шарҳи мухтасар.Маҷаллаи Электрохимӣ. 54, 2-7 (2008).