Nature.com сайтына кергәнегез өчен рәхмәт.Сез чикләнгән CSS ярдәме белән браузер версиясен кулланасыз.Иң яхшы тәҗрибә өчен без яңартылган браузерны кулланырга киңәш итәбез (яки Internet Explorer'та туры килү режимын сүндерегез).Шул ук вакытта, дәвамлы ярдәмне тәэмин итү өчен, без сайтны стильләр һәм JavaScriptсыз күрсәтәчәкбез.
Берьюлы өч слайд карусельен күрсәтә.Алдагы һәм Киләсе төймәләрне берьюлы өч слайд аша күчерү өчен кулланыгыз, яки ахырда слайдер төймәләрен берьюлы өч слайд аша күчерегез.
Нанотехнологиянең тиз үсеше һәм аның көндәлек кушымталарга интеграцияләнүе әйләнә-тирә мохиткә куркыныч тудырырга мөмкин.Органик пычраткыч матдәләрне деградацияләү өчен яшел ысуллар яхшы урнаштырылган булса да, органик булмаган кристалл пычраткыч матдәләрне торгызу биотрансформациягә түбән сизгерлеге һәм биологик матдәләр белән үзара бәйләнешне аңламау аркасында зур борчылу тудыра.Монда без Nb нигезендәге органик булмаган 2D MXenes моделен кулланабыз, гади форма параметрларын анализлау ысулы белән кушылып, 2D керамик наноматериалларның биоремедиация механизмын яшел микроальга Raphidocelis субкапитата эзләү өчен.Микроалга Nb нигезендәге MXenes-ны физик-химик үзара бәйләнеш аркасында деградацияләвен ачыкладык.Башта, бер катламлы һәм күпкатлы MXene нанофлаклары микроальга өслегенә бәйләнде, бу алга үсешен бераз киметте.Ләкин, өслек белән озак үзара бәйләнештә, микроальга MXene нанофлакларын оксидлаштырды һәм алга таба аларны NbO һәм Nb2O5 эченә таркатты.Бу оксидлар микроальга күзәнәкләренә агулы булмаганга, алар Nb оксиды нанопартикларын үзләштерү механизмы белән кулланалар, бу 72 сәгать су белән эшкәртелгәннән соң микроальганы торгыза.Сүндерү белән бәйле туклыклы матдәләрнең тәэсире күзәнәк күләменең артуында, аларның шома формасында һәм үсеш темпының үзгәрүендә дә чагыла.Бу ачышларга нигезләнеп, без чиста су экосистемаларында Nb нигезендәге MXenesның кыска һәм озак вакытлы булуы әйләнә-тирә мохиткә кечкенә йогынты ясарга мөмкин дигән нәтиҗәгә киләбез.Шунысы игътибарга лаек, ике үлчәмле наноматериалларны модель системасы итеп кулланып, без нечкә бөртекле материалларда да форма үзгәрүен күзәтү мөмкинлеген күрсәтәбез.Гомумән, бу тикшеренү 2D наноматериалларның биоремедиация механизмын йөртүче өслек үзара бәйләнешле процесслар турында мөһим фундаменталь сорауга җавап бирә һәм органик булмаган кристалл наноматериалларның экологик йогынтысын кыска вакытлы һәм озак вакытлы өйрәнү өчен нигез бирә.
Наноматериаллар ачылганнан бирле бик кызыксыну тудырдылар, һәм төрле нанотехнологияләр күптән түгел модернизация этабына керделәр.Кызганычка каршы, наноматериал материалларны көндәлек кушымталарга интеграцияләү дөрес булмаган утильләштерү, игътибарсыз эшкәртү яки куркынычсызлык инфраструктурасы аркасында очраклы чыгарылуга китерергә мөмкин.Шуңа күрә, наноматериаллар, шул исәптән ике үлчәмле (2D) наноматериаллар, табигый мохиткә чыгарылырга мөмкин, аларның тәртибе һәм биологик активлыгы әле аңлашылмаган.Шуңа күрә, экотоксиклылык проблемалары 2D наноматериалларның су системасына агып китү сәләтенә тупланганы гаҗәп түгел2,3,4,5,6.Бу экосистемаларда кайбер 2D наноматериаллар төрле организмнар белән төрле трофик дәрәҗәләрдә, шул исәптән микроальгада, үзара бәйләнештә булырга мөмкин.
Микроальга - чиста суда һәм диңгез экосистемаларында табигый булган примитив организмнар, алар фотосинтез аша төрле химик продуктлар чыгаралар7.Шулай итеп, алар су экосистемалары өчен бик мөһим, 8,9,10,11,12, ләкин шулай ук ​​сизгер, арзан һәм экотоксиклылыкның киң кулланылган күрсәткечләре13,14.Микроальга күзәнәкләре тиз арта һәм төрле кушылмалар булганга тиз җавап бирә, шуңа күрә алар органик матдәләр белән пычранган суны чистарту өчен экологик чиста ысуллар эшләргә вәгъдә бирәләр 15,16.
Алга күзәнәкләре органик булмаган ионнарны биосорпция һәм туплау аша судан чыгарырга мөмкин 17,18.Кайбер алгал төрләре, мәсәлән, Хлорелла, Анабаена инвар, Westiellopsis prolifica, Stigeoclonium tenue һәм Synechococcus sp.Fe2 +, Cu2 +, Zn2 + һәм Mn2 + 19 кебек агулы металл ионнарын йөртү һәм хәтта тукландыру табылды.Башка тикшеренүләр күрсәткәнчә, Cu2 +, Cd2 +, Ni2 +, Zn2 + яки Pb2 + ионнары күзәнәк морфологиясен үзгәртеп һәм аларның хлоропластларын юкка чыгарып, Скенедмус үсешен чиклиләр.
Органик пычраткыч матдәләрне таркату һәм авыр металл ионнарын чыгару өчен яшел ысуллар бөтен дөнья галимнәре һәм инженерлары игътибарын җәлеп итте.Бу, нигездә, бу пычраткыч матдәләрнең сыек фазада җиңел эшкәртелүе белән бәйле.Ләкин, органик булмаган кристалл пычраткыч матдәләр аз суда эрүчәнлеге һәм төрле биотрансформацияләргә түбән сизгерлеге белән характерланалар, бу төзекләндерүдә зур кыенлыклар тудыра, һәм бу өлкәдә аз алгарыш 22,23,24,25,26.Шулай итеп, наноматериалларны ремонтлау өчен экологик чиста карарлар эзләү катлаулы һәм өйрәнелмәгән өлкә булып кала.2D наноматериалларның биотрансформация эффектларына карата билгесезлекнең югары дәрәҗәсе аркасында, кимү вакытында аларның деградацияләнү юлларын табу җиңел түгел.
Бу тикшеренүдә без яшел микроальга органик булмаган керамик материаллар өчен актив су биоремедиациясе агенты буларак кулландык, органик булмаган керамик материаллар вәкиле буларак MXene деградация процессын ситу мониторинглау белән берлектә."MXene" термины Mn + 1XnTx материалының стохиометриясен чагылдыра, монда M - эре металл, X - углерод һәм / яки азот, Tx - өслек терминаторы (мәсәлән, -OH, -F, -Cl), һәм n = 1, 2, 3 яки 427.28.MXenes ачылганнан бирле Нагуиб һ.б.Сенсорика, рак терапиясе һәм мембрананы фильтрлау 27,29,30.Моннан тыш, MXenes искиткеч коллоид тотрыклылыгы һәм мөмкин булган биологик үзара бәйләнешләре аркасында 2D системасы булып каралырга мөмкин31,32,33,34,35,36.
Шуңа күрә, бу мәкаләдә эшләнгән методика һәм безнең тикшеренү гипотезалары 1 нче рәсемдә күрсәтелгән. Бу гипотеза буенча, микроальга Nb нигезендәге MXenes-ны өскә бәйле физик-химик үзара бәйләнешләр аркасында агулы булмаган кушылмаларга деградацияли, бу алга алга таба торгызырга мөмкинлек бирә.Бу гипотезаны сынап карау өчен, ниобий нигезендәге металл карбидлар һәм / яки нитридлар (MXenes) гаиләсенең ике әгъзасы сайланды, алар Nb2CTx һәм Nb4C3TX.
Тикшеренү методикасы һәм яшел микроальга Raphidocelis субкапитата белән MXene торгызу өчен дәлилләргә нигезләнгән гипотезалар.Зинһар, онытмагыз, бу бары тик дәлилләргә нигезләнгән фаразларның схематик чагылышы.Күл мохите кулланылган туклыклы матдәләр һәм шартлар белән аерылып тора (мәсәлән, көндәлек цикл һәм кирәкле матдәләрнең чикләнүе).BioRender.com белән ясалган.
Шуңа күрә, MXeneны модель система итеп кулланып, без башка гадәти наноматериаллар белән күзәтеп булмый торган төрле биологик эффектларны өйрәнү өчен ишек ачтык.Аерым алганда, без ике үлчәмле наноматериалларның биобемедиация мөмкинлеген күрсәтәбез, мәсәлән, ниобий нигезендәге MXenes, микроальга Рафидокелис субкапитата.Микроальга Nb-MXenesны NbO һәм Nb2O5 агулы булмаган оксидларга деградацияли ала, алар шулай ук ​​ниобий алу механизмы аша туклыклы матдәләр бирә.Гомумән, бу тикшеренү ике үлчәмле наноматериалларны биоремедиация механизмнары белән идарә итүче өслек физикохимик үзара бәйләнешләр белән бәйле процесслар турында мөһим фундаменталь сорауга җавап бирә.Моннан тыш, без 2D наноматериаллар формасындагы нечкә үзгәрешләрне күзәтү өчен гади форма-параметрлы метод эшлибез.Бу органик булмаган кристалл наноматериалларның төрле экологик йогынтысы турында кыска вакытлы һәм озак вакытлы тикшеренүләргә рухландыра.Шулай итеп, безнең өйрәнү материаль өслек белән биологик материал арасындагы үзара бәйләнешне аңлауны арттыра.Без шулай ук ​​кыска сроклы һәм озак вакытлы өйрәнү өчен нигез бирәбез, аларның чиста су экосистемаларына булган йогынтысын, хәзер җиңел тикшереп була.
MXenes кызыклы һәм кызыклы физик һәм химик үзенчәлекләргә ия материалларның кызыклы классын күрсәтә, шуңа күрә бик күп потенциаль кушымталар.Бу үзлекләр күбесенчә аларның стохиометриясенә һәм өслек химиясенә бәйле.Шуңа күрә, безнең тикшерүдә без Nb нигезендәге иерархик бер катлам (SL) MXenes, Nb2CTx һәм Nb4C3TX ике төрне тикшердек, чөнки бу наноматериалларның төрле биологик эффектлары күзәтелергә мөмкин иде.MXenes башлангыч материалларыннан атом ягыннан нечкә MAX-фазалы A-катламнарны өстән-аста сайлап алу ярдәмендә җитештерелә.MAX этап - металл карбидларның "бәйләнгән" блокларыннан һәм Al, Si, Sn кебек MnAXn-1 стохиометриясе белән "А" элементларының нечкә катламнарыннан торган өчьяклы керамика.Башлангыч MAX этапның морфологиясе электрон микроскопияне (SEM) сканерлау белән күзәтелде һәм алдагы тикшеренүләргә туры килде (Өстәмә мәгълүмат, SI, рәсем S1).Күп катламлы (ML) Nb-MXene Al катламын 48% HF (гидрофлор ​​кислотасы) белән бетергәннән соң алынган.ML-Nb2CTx һәм ML-Nb4C3TX морфологиясе электрон микроскопия (SEM) сканерлау белән тикшерелде (S1c һәм S1d рәсемнәр) һәм типик катламлы MXene морфологиясе күзәтелде, озынлыктагы охшаш нанофлакларга охшаган.Nb-MXenesның икесе дә MXene этаплары белән бик охшаш, моңа кадәр кислота эфиры белән синтезланган27,38.MXene структурасын раслагач, без аны тетрабутиламмоний гидроксиды (TBAOH) инкальациясе белән урнаштырдык, аннары юу һәм соникацияләү, аннан соң без бер катлы яки түбән катламлы (SL) 2D Nb-MXene нанофлаклары алдык.
Электрон микроскопия (HRTEM) һәм рентген дифракциясен (XRD) югары резолюция тапшыру кулландык.Кире Тиз Фуриер Трансформасы (IFFT) һәм Тиз Фуриер Трансформасы (FFT) ярдәмендә эшкәртелгән HRTEM нәтиҗәләре 2 нче рәсемдә күрсәтелгән. Nb-MXene нанофлаклары атом катламы структурасын тикшерү һәм планнар араларын үлчәү өчен читкә юнәлтелгән.MXene Nb2CTx һәм Nb4C3TX нанофлакларның HRTEM рәсемнәре аларның атом нечкә катлам табигатен ачтылар (карагыз рәсем 2а1, а2), моннан алда Нагуиб һ.б. 27 һәм Ястрзбска һ.б.Ике күрше Nb2CTx һәм Nb4C3Tx монолайерлары өчен без 0.74 һәм 1,54 нм аралар араларын билгеләдек (2б1, б2 рәсемнәр), бу да безнең алдагы нәтиҗәләр белән килешә38.Моны кире тиз Фурье трансформациясе (2c1, c2 рәсем) һәм Nb2CTx һәм Nb4C3Tx монолайерлары арасын күрсәтүче тиз Фурье трансформациясе (2d1, d2 рәсем) раслады.Рәсемдә ниобий һәм углерод атомнарына туры килгән яктылык һәм кара полосаларның алмашынуы күрсәтелә, бу өйрәнелгән MXenesның катлаулы табигатен раслый.Әйтергә кирәк, Nb2CTx һәм Nb4C3Tx (S2a һәм S2b рәсемнәр) өчен алынган энергия дисперсив рентген спектроскопиясе (EDX) спектры оригиналь MAX фазасының калдыкларын күрсәтмәде, чөнки Al pik табылмады.
SL Nb2CTx һәм Nb4C3Tx MXene нанофлакларына характеристика, шул исәптән (а) югары резолюцияле электрон микроскопия (HRTEM) як-күренеш 2D нанофлейк тасвирламасы һәм аңа туры килгән, (b) интенсивлык режимы, (в) кире Фуриер трансформациясе (IFFT), (d) тиз Фуриер трансформациясе (FFT), (e) Nb-MX.SL 2D Nb2CTx өчен саннар (a1, b1, c1, d1, e1) рәвешендә күрсәтелә.SL 2D Nb4C3Tx өчен саннар күрсәтелә (a2, b2, c2, d2, e1).
SL Nb2CTx һәм Nb4C3Tx MXenes рентген дифракция үлчәүләре Рәсемнәрдә күрсәтелгән.2e1 һәм e2.Пиклар (002) 4.31 һәм 4.32 алда тасвирланган катлам MXenes Nb2CTx һәм Nb4C3TX38,39,40,41 туры килә.XRD нәтиҗәләре шулай ук ​​кайбер калдыклы ML структуралары һәм MAX этаплары булуын күрсәтә, ләкин күбесенчә SL Nb4C3Tx белән бәйле XRD үрнәкләре (2e2 рәсем).MAX фазасының кечерәк кисәкчәләренең булуы очраклы тупланган Nb4C3Tx катламнары белән чагыштырганда көчлерәк MAX иң югары ноктасын аңлатырга мөмкин.
Алга таба тикшеренүләр R. subcapitata төрләренә караган яшел микроальгага юнәлтелгән.Без микроальга сайладык, чөнки алар төп азык вебларында катнашучы мөһим җитештерүчеләр42.Алар шулай ук ​​азык чылбырының югары дәрәҗәләренә китерелгән агулы матдәләрне чыгару мөмкинлеге аркасында агулануның иң яхшы күрсәткечләренең берсе43.Моннан тыш, Р. субкапитата буенча тикшеренүләр SL Nb-MXenesның гомуми чиста су микроорганизмнарына очраклы токсиклылыгын яктыртырга мөмкин.Моны ачыклау өчен, тикшерүчеләр һәр микробның әйләнә-тирәдә булган агулы кушылмаларга төрле сизгерлеге бар дип фаразладылар.Күпчелек организмнар өчен матдәләрнең аз концентрацияләре аларның үсешенә тәэсир итми, билгеле чиктән арткан концентрацияләр аларны тоткарлый яки хәтта үлемгә китерә ала.Шуңа күрә, микроальга һәм MXenes арасындагы бәйләнешне һәм аның белән торгызуны өйрәнү өчен, без Nb-MXenesның зарарсыз һәм агулы концентрацияләрен сынап карарга булдык.Моның өчен без 0 (белешмә буларак), 0.01, 0,1 һәм 10 мг l-1 MXene концентрацияләрен сынадык, һәм шулай ук ​​бик югары концентрацияле MXene (100 мг л-1 MXene) зарарлы микроальга зарарландык, бу экстремаль һәм үлемгә китерә ала..теләсә нинди биологик мохит өчен.
SL Nb-MXenesның микроальгага тәэсире 3-нче рәсемдә күрсәтелгән, үсеш могҗизасы (+) яки 0 мг л-1 үрнәкләре өчен үлчәнгән тыю (-) процентында күрсәтелгән.Чагыштыру өчен, Nb-MAX фазасы һәм ML Nb-MXenes да сынадылар һәм нәтиҗәләр SIда күрсәтелде (S3 рәсемне кара).Алынган нәтиҗәләр раслады, SL Nb-MXenes түбән концентрацияләр диапазонында токсиклылыктан тулысынча диярлек, 0,01-10 мг / л, рәсемдә күрсәтелгәнчә, 3а, б.Nb2CTx очракта без күрсәтелгән диапазонда 5% тан артык экотоксиклылык күзәтмәдек.
SL (a) Nb2CTx һәм (b) Nb4C3TX MXene булганда микроальга үсешен стимуллаштыру (+) яки тыю (-).24, 48 һәм 72 сәгать MXene-микроальга үзара бәйләнеш анализланды. Мөһим мәгълүматлар (т-тест, б <0.05) йолдыз белән билгеләнде (*). Мөһим мәгълүматлар (т-тест, б <0.05) йолдыз белән билгеләнде (*). Значимые заныйе (т-критерий, б <0,05) отмечены звезооой (*). Мөһим мәгълүматлар (т-тест, б <0.05) йолдыз белән билгеләнәләр (*).重要 数据 （t 检验 ， p <0.05） 用 星 * (*) 标记。重要 数据 （t 检验 ， p <0.05） 用 星 * (*) 标记。 Важные чәннее (т-тест, б <0,05) отмечены звезочойой (*). Мөһим мәгълүматлар (т-тест, б <0.05) йолдызлык (*) белән билгеләнгән.Кызыл уклар ингибитор стимуляциянең юкка чыгуын күрсәтәләр.
Икенче яктан, Nb4C3TX аз концентрацияләре бераз агулы булып чыкты, ләкин 7% тан артык түгел.Көтелгәнчә, без MXenesның токсиклылыгы һәм микроальга үсешенең 100мг L-1 тәэсирендә булуын күрдек.Кызык, материалларның берсе дә MAX яки ML үрнәкләре белән чагыштырганда атоксик / агулы эффектларның бер үк тенденциясен һәм вакытка бәйләнешен күрсәтмәде (детальләр өчен SI карагыз).MAX этап өчен (S3 рәсемен кара) токсиклылыгы якынча 15-25% ка җитте һәм вакыт белән артты, кире тенденция SL Nb2CTx һәм Nb4C3TX MXene өчен күзәтелде.Вакыт узу белән микроальга үсешен тыю кимеде.24 сәгатьтән соң якынча 17% ка җитте һәм 72 сәгатьтән соң 5% тан кимрәк төште (тиешенчә 3а, б).
Иң мөһиме, SL Nb4C3TX өчен, микроальга үсешен тыю 24 сәгатьтән соң якынча 27% ка җитте, ләкин 72 сәгатьтән соң ул 1% ка кадәр кимеде.Шуңа күрә без күзәтелгән эффектны стимулның кире тыюы дип атадык, һәм эффект SL Nb4C3TX MXene өчен көчлерәк иде.Микроальга үсешен стимуллаштыру элегрәк Nb4C3TX белән (10 мг L-1 тәэсире 24 сәг) SL Nb2CTx MXene белән чагыштырганда искә алына.Ингибия-стимуллаштыру кире эффект биомассаның икеләтә тизлек сызыгында да яхшы күрсәтелде (детальләр өчен S4 рәсемен карагыз).Әлегә Ti3C2TX MXene экотоксиклыгы гына төрлечә өйрәнелгән.Зебрафиш яралгыларына агулы түгел44, ләкин Десмодсмус квадрикауда һәм Сорхум сакаратум үсемлекләренә уртача экотоксик45.Аерым эффектларның башка мисалларына рак күзәнәк линияләренә агулану гадәти күзәнәк линияләренә караганда 46,47 керә.Тест шартлары Nb-MXenes булганда күзәтелгән микроальга үсешенең үзгәрүенә тәэсир итәр дип уйларга мөмкин.Мәсәлән, хлоропласт стромасында якынча 8 pH RuBisCO ферментының эффектив эшләве өчен оптималь.Шуңа күрә рН үзгәрүләре фотосинтез тизлегенә тискәре йогынты ясый 48,49.Ләкин, без эксперимент вакытында рНдагы зур үзгәрешләрне күзәтмәдек (детальләр өчен SI, рәсем S5 карагыз).Гомумән, Nb-MXenes белән микроальга культуралары вакыт узу белән эремәнең pH-ны бераз киметтеләр.Ләкин, бу кимү саф уртача pH үзгәрүенә охшаган.Моннан тыш, табылган вариацияләр диапазоны саф микроальга культурасы өчен үлчәнгән охшаш иде (контроль үрнәге).Шулай итеп, без фотосинтез рН үзгәрүенә тәэсир итми дигән нәтиҗәгә киләбез.
Моннан тыш, синтезланган MXenes өслек очларына ия (Tx дип атала).Бу, нигездә, -O, -F һәм -OH функциональ төркемнәр.Ләкин, өслек химиясе синтез ысулы белән турыдан-туры бәйле.Бу төркемнәр очраклы рәвештә өскә таратыла, билгеле, аларның MXene50 үзлекләренә тәэсирен алдан әйтү кыенлаша.Tx ниобийның яктылык белән оксидлашуы өчен катализатор көч булырга мөмкин дип бәхәсләшергә мөмкин.Faceир өсте функциональ төркемнәре чыннан да гетерожункцияләр формалаштыру өчен төп фотокаталистлар өчен берничә якорь сайтлары белән тәэмин итәләр51.Ләкин, уртача композиция эффектив фотокаталист белән тәэмин итмәде (җентекле урта композицияне SI таблицасында табарга мөмкин).Моннан тыш, теләсә нинди өслек модификациясе дә бик мөһим, чөнки MXenes-ның биологик активлыгы катламнан соң эшкәртү, оксидлашу, органик һәм органик булмаган кушылмаларның химик өслеген үзгәртү аркасында үзгәрергә мөмкин52,53,54,55,56 яки өслек корылмасы инженериясе38.Шуңа күрә, ниобий оксидының уртача материаль тотрыксызлык белән бәйләнеше бармы-юкмы икәнлеген тикшерү өчен, без зета (ζ) потенциалын микроальга үсешенең урта һәм деонизацияләнгән суында (чагыштыру өчен) үткәрдек.Безнең нәтиҗәләр шуны күрсәтә: SL Nb-MXenes шактый тотрыклы (MAX һәм ML нәтиҗәләре өчен SI рәсемен карагыз).SL MXenes-ның зета потенциалы якынча -10 мВ.SR Nb2CTx очракта, the кыйммәте Nb4C3Tx бәясенә караганда бераз тискәре.Ζ кыйммәтенең мондый үзгәреше тискәре корылган MXene нанофлакларының өслеге культураның уңай корылган ионнарын сеңдерүен күрсәтергә мөмкин.Зета потенциалын вакытлыча үлчәү һәм Nb-MXenes культурасы үткәрүчәнлеге (тулырак мәгълүмат өчен SIдагы S7 һәм S8 рәсемнәрен карагыз) безнең гипотезаны хуплый кебек.
Ләкин, Nb-MXene SLs икесе дә нульдән минималь үзгәрешләр күрсәттеләр.Бу аларның микроальга үсеш шартларында тотрыклылыгын ачык күрсәтә.Моннан тыш, без яшел микроальга булуыбыз Nb-MXenesның уртача тотрыклылыгына йогынты ясармы дип бәяләдек.MXenes-ның зета потенциалы һәм үткәрүчәнлеге нәтиҗәләрен туклану чараларында һәм культурада микроальга белән үзара бәйләнештән соң SI'да табарга мөмкин (S9 һәм S10 рәсемнәр).Кызык, без микроальга барлыгы MXenesның дисперсиясен тотрыклыландырган кебек күрдек.Nb2CTx SL очракта, зета потенциалы хәтта тискәре кыйммәтләргә бераз кимеде (72 сәгать инкубациядән соң -19.1 мВ каршы -15,8).SL Nb4C3TX-ның зета потенциалы бераз артты, ләкин 72 сәгатьтән соң ул нанофлакларга караганда югары тотрыклылык күрсәтте, микроальга (-18.1 vs.
Без шулай ук ​​Nb-MXene эремәләренең түбән үткәрүчәнлеген таптык, микроальга булганда инкубацияләнгән, туклыклы матдәләрдә ионнарның аз күләмен күрсәтә.Шунысы игътибарга лаек, судагы MXenesның тотрыксызлыгы, нигездә, өслекнең оксидлашуы белән бәйле.Шуңа күрә, без яшел микроальга ничектер Nb-MXene өслегендә барлыкка килгән оксидларны чистартты һәм хәтта аларның килеп чыгуына юл куймады (MXene оксидлашуы).Моны микроальга үзләштергән матдә төрләрен өйрәнеп күрергә мөмкин.
Безнең экотоксикологик тикшеренүләр күрсәткәнчә, микроальга Nb-MXenesның токсиклылыгын һәм стимуллаштырылган үсешнең гадәти булмаган тыюларын җиңә алган, безнең тикшерүнең максаты мөмкин булган механизмнарны тикшерү иде.Алга кебек организмнар кушылмаларга яки экосистемаларына таныш булмаган материалларга эләккәндә, алар төрлечә реакция ясарга мөмкин 58,59.Агулы металл оксидлары булмаганда, микроальга үзләрен тукландыра ала, аларга өзлексез үсәргә мөмкинлек бирә60.Агулы матдәләр ашаганнан соң, форма яки форма үзгәрү кебек оборона механизмнары активлашырга мөмкин.Сеңдерү мөмкинлеге дә каралырга тиеш 58,59.Искәртеп узабыз, оборона механизмының теләсә нинди билгесе - тест кушылмасының токсиклылыгын ачык күрсәтүче күрсәткеч.Шуңа күрә, алдагы эшебездә без SL Nb-MXene нанофлаклары һәм микроальга арасындагы потенциаль үзара бәйләнешне һәм Nb нигезендәге MXene рентген флуоресцент спектроскопия (XRF) белән үзләштерүне тикшердек.Игътибар итегез, SEM һәм XRF анализлары активлыкның агулану проблемаларын чишү өчен MXene-ның иң югары концентрациясендә башкарылды.
SEM нәтиҗәләре 4 нче рәсемдә күрсәтелгән.Тазартылмаган микроальга күзәнәкләре (4а рәсемне кара, белешмә үрнәге) типик Р. субкапитата морфологиясен һәм кроссантка охшаган күзәнәк формасын ачык күрсәттеләр.Күзәнәкләр тигезләнгән һәм бераз тәртипсезләнгән булып күренәләр.Кайбер микроальга күзәнәкләре бер-берсе белән капланган һәм бәйләнгән, ләкин бу, мөгаен, үрнәк әзерләү процессы аркасында килеп чыккандыр.Гомумән, саф микроальга күзәнәкләре шома өслеккә ия булганнар һәм бернинди морфологик үзгәрешләр дә күрсәтмәгәннәр.
Яшел микроальга һәм MXene наношетлары арасында өслекнең үзара тәэсирен күрсәтүче SEM рәсемнәре экстремаль концентрациядә 72 сәгать үзара бәйләнештән соң (100 мг L-1).а) SL (b) Nb2CTx һәм (в) Nb4C3TX MXenes белән үзара бәйләнештән соң эшкәртелмәгән яшел микроальга.Игътибар итегез, Nb-MXene нанофлаклары кызыл уклар белән билгеләнгән.Чагыштыру өчен оптик микроскоптан фотосурәтләр дә өстәлә.
Киресенчә, SL Nb-MXene нанофлаклары белән рекламаланган микроальга күзәнәкләре бозылды (4б рәсем, с, кызыл уклар).Nb2CTx MXene (4б рәсем) очракта, микроальга кушылган ике үлчәмле наноскаллар белән үсә, алар морфологиясен үзгәртә ала.Игътибар белән, без бу үзгәрешләрне якты микроскопия астында күзәттек (детальләр өчен SI рәсемен карагыз).Бу морфологик күчү микроальга физиологиясендә нигезле нигезгә ия һәм күзәнәк күләмен арттыру кебек күзәнәк морфологиясен үзгәртеп үзләрен яклау сәләтенә ия.Шуңа күрә, Nb-MXenes белән контактта булган микроальга күзәнәкләренең санын тикшерү мөһим.SEM тикшеренүләре күрсәткәнчә, микроальга күзәнәкләренең якынча 52% Nb-MXenes тәэсирендә булган, ә бу микроальга күзәнәкләренең 48% контакттан кача.SL Nb4C3Tx MXene өчен, микроальга MXene белән контакттан сакланырга тырышалар, шуның белән локальләштерәләр һәм ике үлчәмле наноскалалардан үсәләр (4 нче рәсем).Ләкин, без наноскалларның микроальга күзәнәкләренә үтеп керүен һәм аларның зыянын күзәтмәдек.
Selfз-үзеңне саклау шулай ук ​​күзәнәк өслегендә кисәкчәләрнең adsorbsion һәм күләгәле (күләгәле) эффект дип аталган фотосинтезны блоклау вакытына бәйле реакция.Аңлашыла ки, микроальга белән яктылык чыганагы арасында булган һәрбер объект (мәсәлән, Nb-MXene нанофлаклары) хлоропластлар үзләштергән яктылык күләмен чикли.Ләкин, бу алынган нәтиҗәләргә зур йогынты ясый дип шикләнмибез.Безнең микроскопик күзәтүләр күрсәткәнчә, 2D нанофлаклар тулысынча уралмаган яки микроальга өслегенә ябышмаган, хәтта микроальга күзәнәкләре Nb-MXenes белән контактта булса да.Киресенчә, нанофлаклар өслеген капламыйча, микроальга күзәнәкләренә юнәлтелгән булып чыкты.Мондый нанофлаклар / микроальга җыелмасы микроальга күзәнәкләре үзләштергән яктылык күләмен сизелерлек чикли алмый.Моннан тыш, кайбер тикшеренүләр хәтта фотосинтетик организмнарның яктылык үзләштерүенең ике үлчәмле наноматериаллар булганда 63,64,65,66 булуын күрсәттеләр.
SEM рәсемнәре микробиаль күзәнәкләр белән ниобийның эләгүен турыдан-туры раслый алмаганлыктан, безнең алга таба тикшерү рентген флуоресенциясенә (XRF) һәм рентген фотоэлектрон спектроскопиясенә (XPS) анализ ясады.Шуңа күрә, без MXenes, MXene нанофлаклары, микроалга күзәнәкләре өслегеннән аерылган MXenes белән бәйләнгән микроалга үрнәкләренең Nb иң югары интенсивлыгын чагыштырдык, кушылган MXenes бетерелгәннән соң.Әйтергә кирәк, Nb күтәрелеше булмаса, микроальга күзәнәкләре белән алынган Nb бәясе бәйләнгән наноскалларны бетергәннән соң нуль булырга тиеш.Шуңа күрә, Nb күтәрелеше килеп чыкса, XRF да, XPS нәтиҗәләре дә ачык Nb иң югары ноктасын күрсәтергә тиеш.
XRF спектрында, микроальга үрнәкләре SL Nb2CTx һәм Nb4C3Tx MXene өчен SL Nb2CTx һәм Nb4C3Tx MXene өчен Nb иң югары күрсәткечләрен күрсәттеләр (5а рәсемне карагыз, шулай ук ​​MAX һәм ML MXenes нәтиҗәләре SI, Рәсемнәр S12 - C17).Кызык, Nb чокының интенсивлыгы ике очракта да бер үк (5а рәсемдәге кызыл барлар).Бу алга күбрәк Nb сеңдерә алмавын күрсәтте, һәм Nb туплау өчен максималь сыйдырышлык күзәнәкләрдә ирешелде, ләкин Nb4C3Tx MXene ике тапкыр күбрәк микроальга күзәнәкләренә бәйләнгән булса (5а рәсемдәге зәңгәр барлар).Шунысы игътибарга лаек, микроальганың металлларны үзләштерү сәләте металл оксидларының әйләнә-тирәдәге концентрациясенә бәйле 67,68.Шамшада һ.б.Raize et.68 билгеләп үткәнчә, диңгез үсемлекләренең металлларны үзләштерү сәләте Pb2 + өчен Ni2 + белән чагыштырганда 25% югарырак.
а) SL Nb-MXenes (100 мг L-1) экстремаль концентрациясендә инкубацияләнгән яшел микроальга күзәнәкләре белән базаль Nb алу XRF нәтиҗәләре.Нәтиҗә саф микроальга күзәнәкләрендә α барлыгын күрсәтә (контроль үрнәге, соры баганалар), микроальга күзәнәкләреннән (зәңгәр баганалар) изоляцияләнгән 2D нанофлаклар, һәм 2D нанофлаклар өслектән (кызыл баганалар) аерылганнан соң.Электрон Nb күләме, (b) микроальга органик компонентларының химик составы (C = O һәм CHx / C - O) һәм Nb оксидлары SL Nb-MXenes белән инкубациядән соң булган, (c - e) XPS SL Nb2CTx спектры һәм (fh) SL Nb4C3Tx SL Nb4C3Tx.
Шуңа күрә, Nb алгал күзәнәкләре белән оксидлар рәвешендә үзләштерелергә мөмкин дип көткән идек.Моны сынап карау өчен, без MXenes Nb2CTx һәм Nb4C3TX һәм алга күзәнәкләрендә XPS тикшеренүләре үткәрдек.Алга күзәнәкләреннән изоляцияләнгән микробалкаларның Nb-MXenes һәм MXenes белән үзара тәэсир итү нәтиҗәләре Рәсемнәрдә күрсәтелгән.5б.Көтелгәнчә, без микроалга үрнәкләрендә Nb 3d чокырларын ачыкладык, MXene микроальга өслегеннән чыгарылганнан соң.C = O, CHx / CO, һәм Nb оксидларының санлы билгеләнеше Nb2CTx SL (рәсем 5c - e) һәм Nb4C3Tx SL (5c - e) белән алынган Nb 3d, O 1s, C 1s спектры нигезендә исәпләнде.) инкубацияләнгән микроальгадан алынган.Рәсем 5f - h) MXenes.S1-3 таблицасында иң югары параметрларның детальләре һәм гомуми химия.Шунысы игътибарга лаек: Nb2CTx SL һәм Nb4C3Tx SL (5c, f) Nb 3d регионнары бер Nb2O5 компонентына туры килә.Монда без спектрда MXene белән бәйле иң югары очларны тапмадык, бу микроальга күзәнәкләренең Nb оксид формасын гына үзләштерүен күрсәтә.Моннан тыш, без C 1 s спектрын C - C, CHx / C - O, C = O, һәм –COOH компонентлары белән якынлаштык.CHX / C - O һәм C = O чокырларын микроальга күзәнәкләренең органик өлешенә билгеләдек.Бу органик компонентлар Nb2CTx SL һәм Nb4C3TX SLдагы C 1s чокырларының 36% һәм 41% тәшкил итә.Аннары SL Nb2CTx һәм SL Nb4C3TX O 1s спектрын Nb2O5, микроальга органик компонентлары (CHx / CO) һәм өслектә adsorbed су белән урнаштырдык.
Ниһаять, XPS нәтиҗәләре Nb формасын ачык күрсәтте, аның булуын гына түгел.Nb 3d сигналының торышы һәм деконволюция нәтиҗәләре буенча, без Nbның ион яки MXene түгел, ә оксидлар рәвешендә сеңгәнен раслыйбыз.Моннан тыш, XPS нәтиҗәләре күрсәткәнчә, микроальга күзәнәкләре Nb оксидларын SL Nb2CTx SL Nb4C3TX MXene белән чагыштырганда зуррак сәләткә ия.
Безнең Nb алу нәтиҗәләре тәэсирле һәм безгә MXene деградациясен ачыкларга мөмкинлек бирсә дә, 2D нанофлакларда бәйләнгән морфологик үзгәрешләрне күзәтү ысулы юк.Шуңа күрә, без шулай ук ​​2D Nb-MXene нанофлаклары һәм микроальга күзәнәкләрендә булган үзгәрешләргә турыдан-туры җавап бирә алырлык ысул эшләргә булдык.Әйтергә кирәк, үзара бәйләнештә торучы төрләр үзгәрүләр, черүләр яки дефрагментацияләр кичерсәләр, бу тиз форма параметрларының үзгәрүе кебек күренергә тиеш, мәсәлән, эквивалент түгәрәк мәйданның диаметры, түгәрәклеге, Ферет киңлеге яки Ферет озынлыгы.Бу параметрлар озын кисәкчәләрне яки ике үлчәмле нанофлакларны сурәтләү өчен яраклы булганлыктан, аларны динамик кисәкчәләр формасы анализы белән күзәтү безгә кыскарту вакытында SL Nb-MXene нанофлакларының морфологик үзгәреше турында кыйммәтле мәгълүмат бирәчәк.
Алынган нәтиҗәләр 6-нчы рәсемдә күрсәтелгән. Чагыштыру өчен без шулай ук ​​оригиналь MAX фазасын һәм ML-MXenesны сынадык (карагыз SI Рәсемнәр S18 һәм S19).Кисәкчәләр формасының динамик анализы күрсәткәнчә, ике Nb-MXene SL-ның барлык форма параметрлары микроальга белән үзара бәйләнештән соң сизелерлек үзгәргән.Эквивалент түгәрәк мәйдан диаметры параметры күрсәткәнчә (6а, б), зур нанофлаклар фракциясенең иң югары интенсивлыгы аларның кечерәк фрагментларга таркалуларын күрсәтә.Инҗирдә.6c, d плиталарның трансверс зурлыгы (нанофлакларның озынлыгы) белән бәйле биеклекләрнең кимүен күрсәтә, бу 2D нанофлакларның кисәкчәләргә охшаган формага күчүен күрсәтә.Феретның киңлеген һәм озынлыгын күрсәтүче рәсем 6e-h.Ферет киңлеге һәм озынлыгы бер-берсен тулыландыручы параметрлар, шуңа күрә бергә каралырга тиеш.2D Nb-MXene нанофлаклары инкубацияләнгәннән соң, микроальга булганда, аларның Ферет корреляция чокырлары күчте һәм интенсивлыгы кимеде.Бу нәтиҗәләргә нигезләнеп, морфология, XRF һәм XPS белән берлектә, без күзәтелгән үзгәрешләр оксидлашу белән нык бәйле, дигән нәтиҗә ясадык, чөнки оксидлашкан MXenes бөртекләнә һәм фрагментларга һәм сферик оксид кисәкчәләренә бүленә69,70.
Яшел микроальга белән үзара бәйләнештән соң MXene трансформациясенә анализ.Динамик кисәкчәләр формасын анализлау (a, b) эквивалент түгәрәк мәйданның диаметры, (в, г) түгәрәклек, (e, f) Ферет киңлеге һәм (g, h) Ферет озынлыгы кебек параметрларны исәпкә ала.Бу максаттан, беренчел SL Nb2CTx һәм SL Nb4C3Tx MXenes, SL Nb2CTx һәм SL Nb4C3Tx MXenes, бозылган микроальга һәм SL Nb2CTx һәм SL Nb4C3Tx MXenes белән берлектә ике белешмә микроальга үрнәге анализланды.Кызыл уклар өйрәнелгән ике үлчәмле нанофлакларның форма параметрларының күчүен күрсәтәләр.
Форма параметрларын анализлау бик ышанычлы булганлыктан, ул шулай ук ​​микроальга күзәнәкләрендә морфологик үзгәрешләрне ачыклый ала.Шуңа күрә, без 2D Nb нанофлаклары белән үзара тәэсир иткәннән соң, эквивалент түгәрәк мәйданның диаметрын, түгәрәклеген, һәм Ферет киңлеген / саф микроальга күзәнәкләренең һәм күзәнәкләрен анализладык.Инҗирдә.6а - с алга күзәнәкләренең форма параметрларының үзгәрүен күрсәтә, моны интенсивлыкның кимүе һәм максиманың югары кыйммәтләргә күчүе раслый.Аерым алганда, күзәнәкнең түгәрәк параметрлары озын күзәнәкләрнең кимүен һәм сферик күзәнәкләрнең артуын күрсәттеләр (6а рәсем, б).Моннан тыш, SL Nb2CTx MXene (6-нчы рәсем) белән үзара бәйләнештә булганнан соң, Ферет күзәнәк киңлеге берничә микрометрга артты (6-нчы рәсем).Бу Nb оксидларын Nb2CTx SR белән үзара бәйләнештә микроальга белән көчле алу аркасында булырга мөмкин дип шикләнәбез.Nb плиткаларын аларның өслегенә азрак бәйләү минималь күләгәле эффект белән күзәнәк үсешенә китерергә мөмкин.
Микроальга формасының һәм зурлыгының үзгәрүләрен безнең күзәтүләр башка тикшеренүләрне тулыландыра.Яшел микроальга морфологиясен экологик стресска җавап итеп күзәнәк күләмен, формасын яки метаболизмын үзгәртә ала.Мәсәлән, күзәнәкләрнең зурлыгын үзгәртү туклыклы матдәләрнең үзләштерелүен җиңеләйтә71.Кечкенә алга күзәнәкләре туклыкның аз булуын һәм үсеш темпларының бозылуын күрсәтәләр.Киресенчә, зуррак күзәнәкләр күбрәк туклыклы матдәләр ашыйлар, аннары күзәнәкләр эчендә урнаштырыла72,73.Махадо һәм Соарес фунгицид триклосанының күзәнәк күләмен арттыра алуын ачыкладылар.Алар шулай ук ​​алга формасында тирән үзгәрешләр таптылар.Моннан тыш, Yin et al.9 шулай ук ​​графен оксиды нанокомпозитларының тәэсиреннән соң алгадагы морфологик үзгәрешләрне ачыклады.Шуңа күрә, микроальга үзгәртелгән зурлык / форма параметрлары MXene булу аркасында килеп чыкканлыгы аңлашыла.Бу зурлык һәм формадагы үзгәрү туклыклы матдәләр үзгәрүенең күрсәткече булганлыктан, вакыт узу белән зурлык һәм форма параметрларын анализлау Nob-MXenes булганда микробиаллар белән ниобий оксидын алуын күрсәтә ала дип саныйбыз.
Моннан тыш, MXenes алга булганда оксидлашырга мөмкин.Dalai et al.75 нано-TiO2 һәм Al2O376 тәэсирендә яшел алга морфологиясенең бертөрле булмавын күзәттеләр.Безнең күзәтүләр хәзерге өйрәнүгә охшаш булса да, ул нанопартиклар түгел, 2D нанофлаклар булганда, MXene деградация продуктлары ягыннан биоремедиациянең тәэсирен өйрәнү өчен актуаль.MXenes металл оксидларына төшә алганлыктан, 31,32,77,78 безнең Nb нанофлаклары шулай ук ​​микроальга күзәнәкләре белән үзара бәйләнештә булганнан соң Nb оксидларын барлыкка китерә ала дип уйларга ярый.
Оксидлаштыру процессы нигезендә черү механизмы аша 2D-Nb нанофлакларның кимүен аңлату өчен, без югары резолюцияле электрон микроскопия (HRTEM) (7а рәсем, б) һәм рентген фотоэлектрон спектроскопия (XPS) ярдәмендә тикшеренүләр үткәрдек.7c-i һәм S4-5 таблицалары).Ике ысул да 2D материалларның оксидлашуын өйрәнү һәм бер-берсен тулыландыру өчен яраклы.HRTEM ике үлчәмле катламлы структураларның деградациясен һәм металл оксиды нанопартикларының соңрак күренешен анализлый ала, ә XPS өслек бәйләнешләренә сизгер.Моның өчен без микроальга күзәнәкләренең дисперсиясеннән алынган 2D Nb-MXene нанофлакларын сынадык, ягъни микроальга күзәнәкләре белән үзара бәйләнештән соң аларның формасы (7 нче рәсемне кара).
Оксидлаштырылган (a) SL Nb2CTx һәм (b) SL Nb4C3Tx MXenes морфологиясен күрсәтүче HRTEM рәсемнәре, кыскартылганнан соң оксид продуктларының составын күрсәтүче XPS анализ нәтиҗәләре, (d - f) SL Nb2CTx һәм (g– i) Nb4C3Tx SL белән яшел ремонтланган.
HRTEM тикшеренүләре Nb-MXene нанофлакларының ике төренең оксидлашуын раслады.Нанофлаклар ике үлчәмле морфологияне күпмедер дәрәҗәдә саклап калсалар да, оксидлашу нәтиҗәсендә MXene нанофлаклары өслеген каплаган күп нанопартиклар барлыкка килде (7а рәсем, б).C Nb 3d һәм O 1s сигналларына XPS анализы Nb оксидларының ике очракта да барлыкка килгәнен күрсәтте.Рәсем 7c күрсәткәнчә, 2D MXene Nb2CTx һәм Nb4C3TX NbO һәм Nb2O5 оксидларының булуын күрсәтүче Nb 3d сигналларына ия, ә O 1s сигналлары 2D нанофлейк өслегенең функциональләшүе белән бәйле O - Nb бәйләнешләренең санын күрсәтә.Nb оксиды өлеше Nb-C һәм Nb3 + -O белән чагыштырганда өстенлек иткәнен күрдек.
Инҗирдә.7g - i рәсемнәрендә Nb 3d, C 1s, һәм O 1s SL Nb2CTx (7d - f рәсемнәрен карагыз) һәм SL Nb4C3TX MXene микроальга күзәнәкләреннән изоляцияләнгән XPS спектры күрсәтелә.Nb-MXenes иң югары параметрлары турында S4–5 таблицаларында китерелгән.Без башта Nb 3d составын анализладык.Микроальга күзәнәкләре сеңдергән Nbдан аермалы буларак, MXene микроальга күзәнәкләреннән изоляцияләнгән, Nb2O5дан кала, башка компонентлар табылды.Nb2CTx SLда без Nb3 + -O өлешен 15% күләмендә күзәттек, калган Nb 3d спектрында Nb2O5 (85%) өстенлек итте.Моннан тыш, SL Nb4C3TX үрнәгендә Nb-C (9%) һәм Nb2O5 (91%) компонентлары бар.Монда Nb-C Nb4C3Tx SR металл карбидның ике эчке атом катламыннан килә.Аннары без C 1s спектрын дүрт төрле компонентка карта ясыйбыз, эчке үрнәкләрдә булган кебек.Көтелгәнчә, C 1s спектрында график углерод өстенлек итә, аннары органик кисәкчәләр (CHx / CO һәм C = O) микроальга күзәнәкләреннән кертемнәр.Моннан тыш, O 1s спектрында без микроальга күзәнәкләренең, ниобий оксидының һәм adsorbed суның органик формаларының өлешен күзәттек.
Моннан тыш, без Nb-MXenes ярылуының туклыклы урта һәм / яки микроальга күзәнәкләрендә реактив кислород төрләренең (ROS) булуы белән бәйләнешен тикшердек.Бу максаттан без культураның урта һәм күзәнәкләр эчендәге глютатиондагы бердәнбер кислород (1O2) дәрәҗәсен бәяләдек, микроальгада антиоксидант ролен үти торган тиол.Нәтиҗәләр SIда күрсәтелгән (S20 һәм S21 рәсемнәр).SL Nb2CTx һәм Nb4C3TX MXenes булган культуралар 1O2 күләменең кимүе белән характерланган (S20 рәсемне кара).SL Nb2CTx очракта, MXene 1O2 якынча 83% ка кадәр киметелә.SL кулланган микроальга культуралары өчен Nb4C3TX 1O2 тагын да кимеде, 73% ка.Кызык, 1O2 үзгәреше элек күзәтелгән ингибитор-стимулятор эффект белән бер үк тенденция күрсәтте (3 нче рәсемне кара).Якты яктылыкта инкубация фотооксидацияне үзгәртә ала дип бәхәсләшергә мөмкин.Ләкин, контроль анализ нәтиҗәләре эксперимент вакытында даими диярлек 1O2 дәрәҗәсен күрсәтте (S22 рәсем).Күзәнә күзәнәк ROS дәрәҗәсендә без дә шул ук түбән тенденцияне күзәттек (рәсемне кара S21).Башта, Nb2CTx һәм Nb4C3Tx SLs булганда культуралы микроалга күзәнәкләрендә ROS дәрәҗәсе микроальга саф культураларында булган дәрәҗәләрдән артты.Ахырда, шулай да, микроальга Nb-MXenesның икесенә дә яраклашкан булып күренде, чөнки ROS дәрәҗәсе тиешенчә SL Nb2CTx һәм Nb4C3TX белән прививкаланган микроальга саф культураларында үлчәнгән дәрәҗәләрнең 85% һәм 91% ка кадәр кимеде.Бу микроальга Nb-MXene булганда вакыт узу белән уңайлырак булуын күрсәтергә мөмкин.
Микроальга - фотосинтетик организмнарның төрле төркеме.Фотосинтез вакытында алар атмосферадагы углерод газын (CO2) органик углеродка әйләндерәләр.Фотосинтез продуктлары глюкоза һәм кислород79.Шулай итеп формалашкан кислород Nb-MXenesның оксидлашуында мөһим роль уйный дип шикләнәбез.Моның бер мөмкин аңлатмасы - дифференциаль аэрация параметры Nb-MXene нанофлакларының тышында һәм эчендә кислородның түбән һәм югары өлешчә басымында барлыкка килә.Димәк, кислородның төрле өлешчә басым өлкәләре булган җирдә иң түбән дәрәҗәдәге мәйдан 80, 81, 82 анодын барлыкка китерәчәк. Монда микроальга MXene плиталары өслегендә дифференциаль газланган күзәнәкләр барлыкка китерергә ярдәм итә, алар фотосинтетик үзлекләре аркасында кислород җитештерәләр.Нәтиҗәдә, биокрозия продуктлары (бу очракта ниобий оксидлары) барлыкка килә.Тагын бер ягы - микроальга суда чыгарылган органик кислоталар чыгара ала83,84.Шуңа күрә, агрессив мохит барлыкка килә, шуның белән Nb-MXenes үзгәрә.Моннан тыш, микроальга углекислый газның үзләштерүе аркасында әйләнә-тирәнең рНын эшкәртүгә үзгәртә ала, ул шулай ук ​​коррозиягә китерергә мөмкин.
Иң мөһиме, безнең тикшерүдә кулланылган кара / якты фотопериод алынган нәтиҗәләрне аңлау өчен бик мөһим.Бу аспект Джемай-Зоглаче һ.б.да җентекләп сурәтләнгән.85 Алар белә торып 12/12 сәгать фотопериод кулландылар, кызыл микроальга Порфиридиум пуруреумы белән биофулинг белән бәйле биокрозияне күрсәттеләр.Алар фотопериодның биокоррозиясез потенциал эволюциясе белән бәйле булуын күрсәтәләр, үзен псевдопериодик осилиналар итеп күрсәтәләр.Бу күзәтүләр Dowling һ.б. тарафыннан расланды.86 Алар Анабаенаның цианобактерия фотосинтетик биофильмнарын күрсәттеләр.Эретелгән кислород яктылык тәэсирендә барлыкка килә, бу ирекле биокрозия потенциалының үзгәрүе яки үзгәрүе белән бәйле.Фотопериодның мөһимлеге биокоррозия өчен ирекле потенциалның яктылык фазасында артуы һәм караңгы этапта кимүе белән ассызыклана.Бу фотосинтетик микроальга җитештергән кислород белән бәйле, ул электродлар янында барлыкка килгән өлешчә басым аша катод реакциясенә тәэсир итә.
Моннан тыш, Фурье трансформацион инфракызыл спектроскопия (FTIR) Nb-MXenes белән үзара бәйләнештән соң микроальга күзәнәкләренең химик составында ниндидер үзгәрешләр булганын ачыклау өчен башкарылды.Бу алынган нәтиҗәләр катлаулы һәм без аларны SI'да тәкъдим итәбез (MA23 этап һәм ML MXenes нәтиҗәләрен кертеп, S23-S25 рәсемнәр).Кыскасы, алынган микроальга спектры безгә бу организмнарның химик үзенчәлекләре турында мөһим мәгълүмат бирә.Бу ихтимал тибрәнүләр 1060 см-1 (СО), 1540 см-1, 1640 см-1 (С = С), 1730 см-1 (С = О), 2850 см-1, 2920 см-1 ешлыкларында урнашкан.бер.1 1 (C - H) һәм 3280 см - 1 (O - H).SL Nb-MXenes өчен, без CH-bond сузылган имзаны таптык, бу алдагы өйрәнүебезгә туры килә38.Ләкин, без C = C һәм CH бәйләнешләре белән бәйле кайбер өстәмә биеклекләрнең юкка чыгуын күрдек.Бу шуны күрсәтә: SL Nb-MXenes белән үзара бәйләнеш аркасында микроальга химик составы кечкенә үзгәрешләр кичерергә мөмкин.
Микроальга биохимиясендә булган үзгәрешләрне исәпкә алганда, ниобий оксиды кебек органик булмаган оксидлар туплануы яңадан каралырга тиеш59.Ул күзәнәк өслегендә металлларны алуда, аларны цитоплазмага ташуда, күзәнәкләр эчендәге карбоксил төркемнәре белән бәйләнештә, һәм микроальга полифосфосомаларында туплануда катнаша20,88,89,90.Моннан тыш, микроальга һәм металл арасындагы бәйләнеш күзәнәкләрнең функциональ төркемнәре белән саклана.Шуңа күрә, үзләштерү шулай ук ​​микроальга өслеге химиясенә бәйле, бу бик катлаулы9,91.Гомумән, көтелгәнчә, яшел микроальга химик составы Nb оксидының үзләштерүе аркасында бераз үзгәрде.
Шунысы кызык, микроальга күзәтелгән башлангыч тыю вакыт узу белән кире кайта иде.Күргәнебезчә, микроальга әйләнә-тирә мохит үзгәрүен җиңде һәм ахыр чиктә гадәти үсеш темпларына кайтты һәм хәтта артты.Зета потенциалын өйрәнү туклыклы медиага кертелгәндә югары тотрыклылык күрсәтә.Шулай итеп, киметү экспериментлары вакытында микроальга күзәнәкләре һәм Nb-MXene нанофлаклары арасындагы өслек үзара бәйләнеш сакланган.Алга таба анализ ясаганда, без микроальганың бу искиткеч тәртибе нигезендә эшнең төп механизмнарын гомумиләштерәбез.
SEM күзәтүләре күрсәткәнчә, микроальга Nb-MXenes белән бәйләнә.Динамик сурәт анализы кулланып, без раслыйбыз, бу эффект ике үлчәмле Nb-MXene нанофлакларын күбрәк сферик кисәкчәләргә әверелдерә, шуның белән нанофлакларның бозылуы аларның оксидлашуы белән бәйле.Безнең гипотезаны сынап карау өчен, без берничә материал һәм биохимик тикшеренүләр үткәрдек.Тест үткәргәннән соң, нанофлаклар әкренләп оксидлаштылар һәм NbO һәм Nb2O5 продуктларына таркалдылар, бу яшел микроальгага куркыныч тудырмады.FTIR күзәтүен кулланып, без 2D Nb-MXene нанофлаклары булганда инкубацияләнгән микроальга химик составында зур үзгәрешләр тапмадык.Ниобий оксидын микроальга үзләштерү мөмкинлеген исәпкә алып, без рентген флуоресцент анализ ясадык.Бу нәтиҗәләр шуны күрсәтә: өйрәнелгән микроальга ниобий оксидлары белән туклана (NbO һәм Nb2O5), алар өйрәнелгән микроальга өчен агулы түгел.