Nature.com পরিদর্শন করার জন্য আপনাকে ধন্যবাদ.আপনি সীমিত CSS সমর্থন সহ একটি ব্রাউজার সংস্করণ ব্যবহার করছেন।সেরা অভিজ্ঞতার জন্য, আমরা আপনাকে একটি আপডেট করা ব্রাউজার ব্যবহার করার পরামর্শ দিই (অথবা ইন্টারনেট এক্সপ্লোরারে সামঞ্জস্য মোড অক্ষম করুন)৷ইতিমধ্যে, অব্যাহত সমর্থন নিশ্চিত করতে, আমরা স্টাইল এবং জাভাস্ক্রিপ্ট ছাড়াই সাইটটিকে রেন্ডার করব।
একবারে তিনটি স্লাইডের একটি ক্যারোজেল প্রদর্শন করে৷একবারে তিনটি স্লাইডের মধ্য দিয়ে যেতে পূর্ববর্তী এবং পরবর্তী বোতামগুলি ব্যবহার করুন, অথবা একটি সময়ে তিনটি স্লাইডের মধ্য দিয়ে যেতে শেষে স্লাইডার বোতামগুলি ব্যবহার করুন৷
ন্যানো টেকনোলজির দ্রুত বিকাশ এবং দৈনন্দিন ব্যবহারে এর একীকরণ পরিবেশকে হুমকির মুখে ফেলতে পারে।যদিও জৈব দূষকগুলির অবক্ষয়ের জন্য সবুজ পদ্ধতিগুলি সুপ্রতিষ্ঠিত, অজৈব স্ফটিক দূষকগুলির পুনরুদ্ধার প্রধান উদ্বেগের কারণ কারণ তাদের বায়োট্রান্সফরমেশনের প্রতি কম সংবেদনশীলতা এবং জৈবিকগুলির সাথে বস্তুর পৃষ্ঠের মিথস্ক্রিয়া সম্পর্কে বোঝার অভাব।এখানে, আমরা একটি Nb-ভিত্তিক অজৈব 2D MXenes মডেল ব্যবহার করি যা একটি সাধারণ আকৃতির প্যারামিটার বিশ্লেষণ পদ্ধতির সাথে একত্রিত করে সবুজ অণুজীব রাফিডোসেলিস সাবক্যাপিটাটা দ্বারা 2D সিরামিক ন্যানোমেটেরিয়ালের বায়োরিমিডিয়েশন মেকানিজমকে ট্রেস করতে।আমরা দেখতে পেয়েছি যে পৃষ্ঠ-সম্পর্কিত ফিজিকো-রাসায়নিক মিথস্ক্রিয়াগুলির কারণে মাইক্রোঅ্যালজি Nb-ভিত্তিক MXenesকে হ্রাস করে।প্রাথমিকভাবে, একক-স্তর এবং মাল্টিলেয়ার MXene ন্যানোফ্লেকগুলি মাইক্রোঅ্যালগির পৃষ্ঠের সাথে সংযুক্ত ছিল, যা কিছুটা শৈবালের বৃদ্ধি হ্রাস করেছিল।যাইহোক, পৃষ্ঠের সাথে দীর্ঘস্থায়ী মিথস্ক্রিয়ায়, মাইক্রোঅ্যালজি MXene ন্যানোফ্লেক্সকে অক্সিডাইজ করে এবং আরও পচিয়ে NbO এবং Nb2O5 তে পরিণত করে।যেহেতু এই অক্সাইডগুলি মাইক্রোঅ্যালজি কোষের জন্য অ-বিষাক্ত, তাই তারা একটি শোষণ প্রক্রিয়া দ্বারা এনবি অক্সাইড ন্যানো পার্টিকেলগুলি গ্রাস করে যা 72 ঘন্টা জল চিকিত্সার পরে অণুজীবকে পুনরুদ্ধার করে।শোষণের সাথে সম্পর্কিত পুষ্টির প্রভাবগুলি কোষের পরিমাণ বৃদ্ধি, তাদের মসৃণ আকৃতি এবং বৃদ্ধির হারের পরিবর্তনেও প্রতিফলিত হয়।এই ফলাফলগুলির উপর ভিত্তি করে, আমরা উপসংহারে পৌঁছেছি যে মিঠা পানির বাস্তুতন্ত্রে Nb-ভিত্তিক MXenes-এর স্বল্প এবং দীর্ঘমেয়াদী উপস্থিতি শুধুমাত্র ছোটখাটো পরিবেশগত প্রভাব সৃষ্টি করতে পারে।এটি লক্ষণীয় যে, মডেল সিস্টেম হিসাবে দ্বি-মাত্রিক ন্যানোম্যাটেরিয়াল ব্যবহার করে, আমরা সূক্ষ্ম-দানাযুক্ত উপকরণগুলিতেও আকৃতির রূপান্তর ট্র্যাক করার সম্ভাবনা প্রদর্শন করি।সামগ্রিকভাবে, এই অধ্যয়নটি 2D ন্যানোমেটেরিয়ালের বায়োরিমিডিয়েশন মেকানিজমকে চালিত করে পৃষ্ঠের মিথস্ক্রিয়া-সম্পর্কিত প্রক্রিয়া সম্পর্কে একটি গুরুত্বপূর্ণ মৌলিক প্রশ্নের উত্তর দেয় এবং অজৈব স্ফটিক ন্যানোমেটেরিয়ালগুলির পরিবেশগত প্রভাবের আরও স্বল্পমেয়াদী এবং দীর্ঘমেয়াদী অধ্যয়নের জন্য একটি ভিত্তি প্রদান করে।
ন্যানোমেটেরিয়ালগুলি তাদের আবিষ্কারের পর থেকে প্রচুর আগ্রহ তৈরি করেছে এবং বিভিন্ন ন্যানো প্রযুক্তি সম্প্রতি একটি আধুনিকীকরণ পর্যায়ে প্রবেশ করেছে।দুর্ভাগ্যবশত, দৈনন্দিন অ্যাপ্লিকেশনে ন্যানোম্যাটেরিয়ালের একীকরণ ভুল নিষ্পত্তি, অসাবধান হ্যান্ডলিং, বা অপর্যাপ্ত নিরাপত্তা পরিকাঠামোর কারণে দুর্ঘটনাজনিত রিলিজ হতে পারে।অতএব, এটি অনুমান করা যুক্তিসঙ্গত যে দ্বি-মাত্রিক (2D) ন্যানোম্যাটেরিয়াল সহ ন্যানোম্যাটেরিয়ালগুলি প্রাকৃতিক পরিবেশে ছেড়ে দেওয়া যেতে পারে, যার আচরণ এবং জৈবিক কার্যকলাপ এখনও সম্পূর্ণরূপে বোঝা যায় নি।অতএব, এটি আশ্চর্যের কিছু নয় যে ইকোটক্সিসিটি উদ্বেগগুলি 2D ন্যানোম্যাটেরিয়ালের জলজ সিস্টেম 2,3,4,5,6-এ প্রবেশ করার ক্ষমতার উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করেছে।এই ইকোসিস্টেমগুলিতে, কিছু 2D ন্যানোম্যাটেরিয়ালগুলি মাইক্রোঅ্যালজি সহ বিভিন্ন ট্রফিক স্তরে বিভিন্ন জীবের সাথে যোগাযোগ করতে পারে।
Microalgae হল আদিম জীব যা প্রাকৃতিকভাবে স্বাদুপানি এবং সামুদ্রিক বাস্তুতন্ত্রে পাওয়া যায় যা সালোকসংশ্লেষণের মাধ্যমে বিভিন্ন রাসায়নিক দ্রব্য তৈরি করে।যেমন, এগুলি জলজ বাস্তুতন্ত্রের জন্য গুরুত্বপূর্ণ 8,9,10,11,12 কিন্তু এছাড়াও সংবেদনশীল, সস্তা এবং বহুল ব্যবহৃত ইকোটক্সিসিটি 13,14 এর সূচক।যেহেতু অণুজীব কোষগুলি দ্রুত সংখ্যাবৃদ্ধি করে এবং বিভিন্ন যৌগের উপস্থিতিতে দ্রুত প্রতিক্রিয়া জানায়, তাই তারা জৈব পদার্থ দ্বারা দূষিত জলের চিকিত্সার জন্য পরিবেশ বান্ধব পদ্ধতির বিকাশের প্রতিশ্রুতি দিচ্ছে 15,16।
শৈবাল কোষগুলি বায়োসোর্পশন এবং সঞ্চয়নের মাধ্যমে 17,18 জল থেকে অজৈব আয়নগুলি অপসারণ করতে পারে।কিছু শৈবাল প্রজাতি যেমন Chlorella, Anabaena invar, Westiellopsis prolifica, Stigeoclonium tenue এবং Synechococcus sp.এটি Fe2+, Cu2+, Zn2+ এবং Mn2+19-এর মতো বিষাক্ত ধাতব আয়ন বহন করে এমনকি পুষ্ট করে।অন্যান্য গবেষণায় দেখা গেছে যে Cu2+, Cd2+, Ni2+, Zn2+ বা Pb2+ আয়ন কোষের আকারবিদ্যা পরিবর্তন করে এবং তাদের ক্লোরোপ্লাস্ট 20,21 ধ্বংস করে Scenedesmus এর বৃদ্ধি সীমিত করে।
জৈব দূষণকারীর পচন এবং ভারী ধাতু আয়ন অপসারণের জন্য সবুজ পদ্ধতি বিশ্বজুড়ে বিজ্ঞানী এবং প্রকৌশলীদের দৃষ্টি আকর্ষণ করেছে।এটি মূলত এই কারণে যে এই দূষকগুলি সহজে তরল পর্যায়ে প্রক্রিয়া করা হয়।যাইহোক, অজৈব স্ফটিক দূষণকারী কম জলে দ্রবণীয়তা এবং বিভিন্ন বায়োট্রান্সফরমেশনের কম সংবেদনশীলতা দ্বারা চিহ্নিত করা হয়, যা প্রতিকারে বড় অসুবিধা সৃষ্টি করে এবং এই ক্ষেত্রে সামান্য অগ্রগতি হয়েছে 22,23,24,25,26৷সুতরাং, ন্যানোম্যাটেরিয়াল মেরামতের জন্য পরিবেশগতভাবে বন্ধুত্বপূর্ণ সমাধানের অনুসন্ধান একটি জটিল এবং অনাবিষ্কৃত এলাকা রয়ে গেছে।2D ন্যানোম্যাটেরিয়ালের বায়োট্রান্সফরমেশন প্রভাব সম্পর্কে উচ্চ মাত্রার অনিশ্চয়তার কারণে, হ্রাসের সময় তাদের অবক্ষয়ের সম্ভাব্য পথগুলি খুঁজে বের করার কোন সহজ উপায় নেই।
এই গবেষণায়, আমরা অজৈব সিরামিক পদার্থের জন্য একটি সক্রিয় জলীয় বায়োরিমিডিয়েশন এজেন্ট হিসাবে সবুজ মাইক্রোঅ্যালগা ব্যবহার করেছি, অজৈব সিরামিক পদার্থের প্রতিনিধি হিসাবে MXene-এর অবক্ষয় প্রক্রিয়ার সিটু পর্যবেক্ষণের সাথে মিলিত।"MXene" শব্দটি Mn+1XnTx উপাদানের স্টোইচিওমেট্রিকে প্রতিফলিত করে, যেখানে M হল একটি প্রাথমিক রূপান্তর ধাতু, X হল কার্বন এবং/অথবা নাইট্রোজেন, Tx হল একটি সারফেস টার্মিনেটর (যেমন, -OH, -F, -Cl), এবং n = 1, 2, 3 বা 427.28৷নাগুইব এট আল দ্বারা MXenes আবিষ্কারের পর থেকে।সেন্সরিক্স, ক্যান্সার থেরাপি এবং মেমব্রেন পরিস্রাবণ 27,29,30।উপরন্তু, MXenes তাদের চমৎকার কলয়েডাল স্থায়িত্ব এবং সম্ভাব্য জৈবিক মিথস্ক্রিয়া 31,32,33,34,35,36 এর কারণে মডেল 2D সিস্টেম হিসাবে বিবেচনা করা যেতে পারে।
অতএব, এই নিবন্ধে বিকশিত পদ্ধতি এবং আমাদের গবেষণা অনুমানগুলি চিত্র 1-এ দেখানো হয়েছে। এই অনুমান অনুসারে, পৃষ্ঠ-সম্পর্কিত ফিজিকো-রাসায়নিক মিথস্ক্রিয়াগুলির কারণে মাইক্রোএ্যালজি Nb-ভিত্তিক MXenesকে অ-বিষাক্ত যৌগগুলিতে পরিণত করে, যা শেওলাকে আরও পুনরুদ্ধার করতে দেয়।এই অনুমানটি পরীক্ষা করার জন্য, প্রাথমিক নিওবিয়াম-ভিত্তিক ট্রানজিশন মেটাল কার্বাইড এবং/অথবা নাইট্রাইডস (এমএক্সেনস) পরিবারের দুই সদস্যকে, যথা Nb2CTx এবং Nb4C3TX, নির্বাচন করা হয়েছিল।
সবুজ অণুজীব রাফিডোসেলিস সাবক্যাপিটাটা দ্বারা MXene পুনরুদ্ধারের জন্য গবেষণা পদ্ধতি এবং প্রমাণ-ভিত্তিক অনুমান।দয়া করে মনে রাখবেন এটি প্রমাণ-ভিত্তিক অনুমানের একটি পরিকল্পিত উপস্থাপনা মাত্র।হ্রদের পরিবেশ ব্যবহৃত পুষ্টির মাধ্যম এবং অবস্থার মধ্যে পার্থক্য (যেমন, দৈনিক চক্র এবং উপলব্ধ প্রয়োজনীয় পুষ্টির সীমাবদ্ধতা)।BioRender.com দিয়ে তৈরি।
অতএব, একটি মডেল সিস্টেম হিসাবে MXene ব্যবহার করে, আমরা বিভিন্ন জৈবিক প্রভাবগুলির অধ্যয়নের দরজা খুলে দিয়েছি যা অন্যান্য প্রচলিত ন্যানোম্যাটেরিয়ালগুলির সাথে লক্ষ্য করা যায় না।বিশেষত, আমরা মাইক্রোঅ্যালজি রাফিডোসেলিস সাবক্যাপিটাটা দ্বারা দ্বি-মাত্রিক ন্যানোম্যাটেরিয়াল, যেমন নাইওবিয়াম-ভিত্তিক এমএক্সেনসের জৈব-সংক্রান্ত সম্ভাবনা প্রদর্শন করি।মাইক্রোঅ্যালগি Nb-MXenesকে অ-বিষাক্ত অক্সাইড NbO এবং Nb2O5-এ অবনমিত করতে সক্ষম, যা নাইওবিয়াম গ্রহণ প্রক্রিয়ার মাধ্যমে পুষ্টি সরবরাহ করে।সামগ্রিকভাবে, এই অধ্যয়নটি পৃষ্ঠের ভৌত রাসায়নিক মিথস্ক্রিয়াগুলির সাথে সম্পর্কিত প্রক্রিয়াগুলি সম্পর্কে একটি গুরুত্বপূর্ণ মৌলিক প্রশ্নের উত্তর দেয় যা দ্বি-মাত্রিক ন্যানোম্যাটেরিয়ালগুলির জৈব-সংশ্লেষণের প্রক্রিয়াগুলি পরিচালনা করে।উপরন্তু, আমরা 2D ন্যানোমেটেরিয়ালের আকারে সূক্ষ্ম পরিবর্তনগুলি ট্র্যাক করার জন্য একটি সাধারণ আকৃতি-প্যারামিটার-ভিত্তিক পদ্ধতি তৈরি করছি।এটি অজৈব স্ফটিক ন্যানোম্যাটেরিয়ালের বিভিন্ন পরিবেশগত প্রভাবগুলির আরও স্বল্পমেয়াদী এবং দীর্ঘমেয়াদী গবেষণাকে অনুপ্রাণিত করে।এইভাবে, আমাদের অধ্যয়ন উপাদান পৃষ্ঠ এবং জৈবিক উপাদান মধ্যে মিথস্ক্রিয়া বোঝার বৃদ্ধি.আমরা মিঠা পানির বাস্তুতন্ত্রের উপর তাদের সম্ভাব্য প্রভাবগুলির সম্প্রসারিত স্বল্প-মেয়াদী এবং দীর্ঘমেয়াদী গবেষণার ভিত্তিও প্রদান করছি, যা এখন সহজেই যাচাই করা যেতে পারে।
MXenes অনন্য এবং আকর্ষণীয় ভৌত এবং রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য এবং তাই অনেক সম্ভাব্য অ্যাপ্লিকেশন সহ উপকরণের একটি আকর্ষণীয় শ্রেণীর প্রতিনিধিত্ব করে।এই বৈশিষ্ট্যগুলি মূলত তাদের স্টোইচিওমেট্রি এবং পৃষ্ঠের রসায়নের উপর নির্ভরশীল।অতএব, আমাদের গবেষণায়, আমরা দুই ধরনের Nb-ভিত্তিক হায়ারার্কিক্যাল একক-স্তর (SL) MXenes, Nb2CTx এবং Nb4C3TX তদন্ত করেছি, যেহেতু এই ন্যানোম্যাটেরিয়ালগুলির বিভিন্ন জৈবিক প্রভাব লক্ষ্য করা যেতে পারে।পারমাণবিকভাবে পাতলা MAX-ফেজ A-স্তরগুলির উপরে-নিচে নির্বাচনী এচিং দ্বারা MXenes তাদের প্রারম্ভিক উপকরণ থেকে উত্পাদিত হয়।MAX ফেজ হল ট্রানজিশন মেটাল কার্বাইডের "বন্ডেড" ব্লক এবং MnAXn-1 স্টোইচিওমেট্রি সহ Al, Si এবং Sn-এর মতো "A" উপাদানগুলির পাতলা স্তরগুলির সমন্বয়ে গঠিত একটি ত্রিমুখী সিরামিক৷প্রাথমিক MAX পর্বের রূপবিদ্যা ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি (SEM) স্ক্যান করে পর্যবেক্ষণ করা হয়েছিল এবং পূর্ববর্তী গবেষণার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ ছিল (পরিপূরক তথ্য, SI, চিত্র S1 দেখুন)।মাল্টিলেয়ার (এমএল) Nb-MXene 48% HF (হাইড্রোফ্লুরিক অ্যাসিড) দিয়ে আল স্তর অপসারণের পরে প্রাপ্ত হয়েছিল।ML-Nb2CTx এবং ML-Nb4C3TX-এর রূপবিদ্যা ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি (SEM) (যথাক্রমে S1c এবং S1d) স্ক্যান করে পরীক্ষা করা হয়েছিল এবং একটি সাধারণ স্তরযুক্ত MXene morphology পরিলক্ষিত হয়েছিল, যা প্রসারিত পোর-সদৃশ ন্যানোফ্লেকের মধ্য দিয়ে যাওয়া দ্বি-মাত্রিক ন্যানোফ্লেকের মতো।উভয় Nb-MXene-এর মধ্যে MXene পর্যায়গুলির সাথে অনেক মিল রয়েছে যা পূর্বে অ্যাসিড এচিং দ্বারা সংশ্লেষিত হয়েছিল 27,38।MXene-এর গঠন নিশ্চিত করার পরে, আমরা এটিকে টেট্রাবুটাইল্যামোনিয়াম হাইড্রোক্সাইড (TBAOH) এর ইন্টারক্যালেশনের মাধ্যমে স্তর দিয়েছি এবং তারপরে ওয়াশিং এবং সোনিকেশন করেছি, তারপরে আমরা একক-স্তর বা নিম্ন-স্তর (SL) 2D Nb-MXene ন্যানোফ্লেক্স পেয়েছি।
আমরা উচ্চ রেজোলিউশন ট্রান্সমিশন ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি (HRTEM) এবং এক্স-রে ডিফ্র্যাকশন (XRD) ব্যবহার করেছি এচিং এবং আরও পিলিং এর দক্ষতা পরীক্ষা করার জন্য।ইনভার্স ফাস্ট ফুরিয়ার ট্রান্সফর্ম (IFFT) এবং ফাস্ট ফুরিয়ার ট্রান্সফর্ম (FFT) ব্যবহার করে প্রক্রিয়া করা HRTEM ফলাফলগুলি চিত্র 2-এ দেখানো হয়েছে। Nb-MXene ন্যানোফ্লেক্সগুলি পারমাণবিক স্তরের গঠন পরীক্ষা করতে এবং আন্তঃপ্লানার দূরত্ব পরিমাপ করার জন্য ভিত্তিক প্রান্ত ছিল।MXene Nb2CTx এবং Nb4C3TX ন্যানোফ্লেকের HRTEM চিত্রগুলি তাদের পারমাণবিকভাবে পাতলা স্তরযুক্ত প্রকৃতি প্রকাশ করেছে (চিত্র 2a1, a2 দেখুন), যেমনটি পূর্বে Naguib et al.27 এবং Jastrzębska et al.38 দ্বারা রিপোর্ট করা হয়েছিল।দুটি সংলগ্ন Nb2CTx এবং Nb4C3Tx মনোলেয়ারের জন্য, আমরা যথাক্রমে 0.74 এবং 1.54 nm ইন্টারলেয়ার দূরত্ব নির্ধারণ করেছি (চিত্র 2b1, b2), যা আমাদের পূর্ববর্তী ফলাফলের সাথেও একমত।এটি বিপরীত ফাস্ট ফুরিয়ার ট্রান্সফর্ম (চিত্র 2c1, c2) এবং দ্রুত ফুরিয়ার ট্রান্সফর্ম (চিত্র 2d1, d2) দ্বারা Nb2CTx এবং Nb4C3Tx মনোলেয়ারের মধ্যে দূরত্বের দ্বারা আরও নিশ্চিত করা হয়েছিল।চিত্রটি নিওবিয়াম এবং কার্বন পরমাণুর সাথে সম্পর্কিত আলো এবং অন্ধকার ব্যান্ডগুলির একটি পরিবর্তন দেখায়, যা অধ্যয়ন করা MXenes এর স্তরযুক্ত প্রকৃতিকে নিশ্চিত করে।এটি লক্ষ করা গুরুত্বপূর্ণ যে Nb2CTx এবং Nb4C3Tx (চিত্র S2a এবং S2b) এর জন্য প্রাপ্ত শক্তি বিচ্ছুরণকারী এক্স-রে স্পেকট্রোস্কোপি (EDX) স্পেকট্রা মূল MAX পর্বের কোন অবশিষ্টাংশ দেখায়নি, যেহেতু কোন আল শিখর সনাক্ত করা হয়নি।
SL Nb2CTx এবং Nb4C3Tx MXene ন্যানোফ্লেক্সের বৈশিষ্ট্য, যার মধ্যে রয়েছে (a) উচ্চ রেজোলিউশন ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি (HRTEM) সাইড-ভিউ 2D ন্যানোফ্লেক ইমেজিং এবং সংশ্লিষ্ট, (b) তীব্রতা মোড, (c) ইনভার্স ফাস্ট ফুরিয়ার ট্রান্সফর্ম (IFFT), (d) ফাস্ট ফোরিয়ার প্যাটার্ন (এক্সএফটি-এক্স-এক্স-এক্স)।SL 2D Nb2CTx এর জন্য, সংখ্যাগুলিকে (a1, b1, c1, d1, e1) হিসাবে প্রকাশ করা হয়।SL 2D Nb4C3Tx এর জন্য, সংখ্যাগুলিকে (a2, b2, c2, d2, e1) হিসাবে প্রকাশ করা হয়।
SL Nb2CTx এবং Nb4C3Tx MXenes-এর এক্স-রে ডিফ্র্যাকশন পরিমাপ ডুমুরে দেখানো হয়েছে।যথাক্রমে 2e1 এবং e2।4.31 এবং 4.32-এ পিকগুলি (002) যথাক্রমে পূর্বে বর্ণিত স্তরযুক্ত MXenes Nb2CTx এবং Nb4C3TX38,39,40,41 এর সাথে মিলে যায়।XRD ফলাফলগুলি কিছু অবশিষ্ট ML কাঠামো এবং MAX পর্যায়গুলির উপস্থিতিও নির্দেশ করে, তবে বেশিরভাগ XRD প্যাটার্নগুলি SL Nb4C3Tx (চিত্র 2e2) এর সাথে যুক্ত।MAX পর্বের ছোট কণার উপস্থিতি এলোমেলোভাবে স্ট্যাক করা Nb4C3Tx স্তরগুলির তুলনায় শক্তিশালী MAX শিখর ব্যাখ্যা করতে পারে।
আরও গবেষণা R. সাবক্যাপিটাটা প্রজাতির সবুজ অণুজীবের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করেছে।আমরা মাইক্রোঅ্যালজি বেছে নিয়েছি কারণ তারা প্রধান খাদ্য জালের সাথে জড়িত গুরুত্বপূর্ণ উৎপাদক।এগুলি খাদ্য শৃঙ্খলের উচ্চ স্তরে বহন করা বিষাক্ত পদার্থগুলিকে অপসারণের ক্ষমতার কারণে বিষাক্ততার সেরা সূচকগুলির মধ্যে একটি।উপরন্তু, R. সাবক্যাপিটাটার উপর গবেষণা সাধারণ স্বাদু পানির অণুজীবের SL Nb-MXenes-এর আনুষঙ্গিক বিষাক্ততার উপর আলোকপাত করতে পারে।এটি ব্যাখ্যা করার জন্য, গবেষকরা অনুমান করেছিলেন যে প্রতিটি জীবাণুর পরিবেশে উপস্থিত বিষাক্ত যৌগের প্রতি আলাদা সংবেদনশীলতা রয়েছে।বেশিরভাগ জীবের জন্য, পদার্থের কম ঘনত্ব তাদের বৃদ্ধিকে প্রভাবিত করে না, যখন একটি নির্দিষ্ট সীমার উপরে ঘনত্ব তাদের বাধা দিতে পারে বা এমনকি মৃত্যুর কারণ হতে পারে।অতএব, মাইক্রোঅ্যালগি এবং এমএক্সেনের মধ্যে পৃষ্ঠের মিথস্ক্রিয়া এবং সংশ্লিষ্ট পুনরুদ্ধারের বিষয়ে আমাদের অধ্যয়নের জন্য, আমরা Nb-MXenes-এর ক্ষতিকারক এবং বিষাক্ত ঘনত্ব পরীক্ষা করার সিদ্ধান্ত নিয়েছি।এটি করার জন্য, আমরা 0 এর ঘনত্ব পরীক্ষা করেছি (রেফারেন্স হিসাবে), 0.01, 0.1 এবং 10 মিলিগ্রাম l-1 MXene এবং অতিরিক্তভাবে সংক্রামিত মাইক্রোঅ্যালজির খুব উচ্চ ঘনত্বের MXene (100 mg l-1 MXene), যা চরম এবং প্রাণঘাতী হতে পারে।.যে কোন জৈবিক পরিবেশের জন্য।
মাইক্রোঅ্যালগির উপর SL Nb-MXenes-এর প্রভাব চিত্র 3-এ দেখানো হয়েছে, 0 মিলিগ্রাম l-1 নমুনার জন্য পরিমাপ করা বৃদ্ধির (+) বা বাধা (-) শতাংশ হিসাবে প্রকাশ করা হয়েছে।তুলনা করার জন্য, Nb-MAX ফেজ এবং ML Nb-MXenesও পরীক্ষা করা হয়েছিল এবং ফলাফলগুলি SI-তে দেখানো হয়েছে (চিত্র দেখুন S3)।প্রাপ্ত ফলাফল নিশ্চিত করেছে যে SL Nb-MXenes 0.01 থেকে 10 mg/l পর্যন্ত কম ঘনত্বের পরিসরে প্রায় সম্পূর্ণ বিষাক্ততা বর্জিত, যেমন চিত্র 3a,b-তে দেখানো হয়েছে।Nb2CTx এর ক্ষেত্রে, আমরা নির্দিষ্ট পরিসরে 5% এর বেশি ইকোটক্সিসিটি লক্ষ্য করিনি।
SL (a) Nb2CTx এবং (b) Nb4C3TX MXene উপস্থিতিতে অণু শৈবাল বৃদ্ধির উদ্দীপনা (+) বা বাধা (-)।24, 48 এবং 72 ঘন্টা MXene-microalgae মিথস্ক্রিয়া বিশ্লেষণ করা হয়েছিল। উল্লেখযোগ্য ডেটা (টি-টেস্ট, পি <0.05) একটি তারকাচিহ্ন (*) দিয়ে চিহ্নিত করা হয়েছিল। উল্লেখযোগ্য ডেটা (টি-টেস্ট, পি <0.05) একটি তারকাচিহ্ন (*) দিয়ে চিহ্নিত করা হয়েছিল। Значимые данные (t-критерий, p < 0,05) отмечены звездочкой (*)। উল্লেখযোগ্য ডেটা (t-টেস্ট, p <0.05) একটি তারকাচিহ্ন (*) দিয়ে চিহ্নিত করা হয়েছে।重要数据（t 检验,p <0.05）用星号(*) 标记।重要数据（t 检验,p <0.05）用星号(*) 标记। Важные данные (t-টেস্ট, p < 0,05) отмечены звездочкой (*)। গুরুত্বপূর্ণ ডেটা (t-টেস্ট, p <0.05) একটি তারকাচিহ্ন (*) দিয়ে চিহ্নিত করা হয়েছে।লাল তীরগুলি প্রতিষেধক উদ্দীপনার বিলুপ্তি নির্দেশ করে।
অন্যদিকে, Nb4C3TX এর কম ঘনত্ব কিছুটা বেশি বিষাক্ত বলে প্রমাণিত হয়েছে, তবে 7% এর বেশি নয়।প্রত্যাশিত হিসাবে, আমরা লক্ষ্য করেছি যে MXenes 100mg L-1 এ উচ্চতর বিষাক্ততা এবং মাইক্রোঅ্যালজি বৃদ্ধির বাধা ছিল।মজার বিষয় হল, MAX বা ML নমুনার তুলনায় কোনো উপাদানই একই প্রবণতা এবং অ্যাটক্সিক/বিষাক্ত প্রভাবের সময় নির্ভরতা দেখায়নি (বিশদ বিবরণের জন্য SI দেখুন)।MAX পর্যায়ের জন্য (চিত্র S3 দেখুন) বিষাক্ততা প্রায় 15-25% পর্যন্ত পৌঁছেছে এবং সময়ের সাথে সাথে বৃদ্ধি পেয়েছে, বিপরীত প্রবণতা SL Nb2CTx এবং Nb4C3TX MXene-এর জন্য পরিলক্ষিত হয়েছে।সময়ের সাথে সাথে মাইক্রোঅ্যালগি বৃদ্ধির বাধা হ্রাস পায়।এটি 24 ঘন্টা পরে আনুমানিক 17% এ পৌঁছেছে এবং 72 ঘন্টা পরে 5% এরও কম হয়েছে (চিত্র 3a, b, যথাক্রমে)।
আরও গুরুত্বপূর্ণভাবে, SL Nb4C3TX-এর জন্য, 24 ঘন্টা পরে মাইক্রোঅ্যালগা বৃদ্ধির বাধা প্রায় 27% এ পৌঁছেছে, কিন্তু 72 ঘন্টা পরে এটি প্রায় 1% এ নেমে এসেছে।অতএব, আমরা পরিলক্ষিত প্রভাবটিকে উদ্দীপনার বিপরীত বাধা হিসাবে লেবেল দিয়েছি, এবং প্রভাবটি SL Nb4C3TX MXene-এর জন্য আরও শক্তিশালী ছিল।SL Nb2CTx MXene-এর তুলনায় Nb4C3TX (24 ঘন্টার জন্য 10 মিলিগ্রাম L-1 এ মিথস্ক্রিয়া) এর সাথে মাইক্রোঅ্যালগি বৃদ্ধির উদ্দীপনা আগে লক্ষ করা হয়েছিল।বায়োমাস দ্বিগুণ হারের বক্ররেখাতে বাধা-উদ্দীপনা বিপরীত প্রভাবও ভালভাবে দেখানো হয়েছে (বিশদ বিবরণের জন্য চিত্র S4 দেখুন)।এখন পর্যন্ত, শুধুমাত্র Ti3C2TX MXene এর ইকোটক্সিসিটি বিভিন্ন উপায়ে অধ্যয়ন করা হয়েছে।এটি জেব্রাফিশ ভ্রূণের জন্য বিষাক্ত নয়44 তবে মাইক্রোএ্যালগি ডেসমোডেসমাস কোয়াড্রিকডা এবং সোরঘাম স্যাকার্যাটাম উদ্ভিদের জন্য মাঝারিভাবে ইকোটক্সিক।নির্দিষ্ট প্রভাবের অন্যান্য উদাহরণের মধ্যে রয়েছে সাধারণ সেল লাইনের তুলনায় ক্যান্সার কোষের রেখায় উচ্চতর বিষাক্ততা ৪৬,৪৭।এটি অনুমান করা যেতে পারে যে পরীক্ষার শর্তগুলি Nb-MXenes-এর উপস্থিতিতে পর্যবেক্ষণ করা অণুজীব বৃদ্ধির পরিবর্তনগুলিকে প্রভাবিত করবে।উদাহরণস্বরূপ, ক্লোরোপ্লাস্ট স্ট্রোমায় প্রায় 8 এর একটি pH RuBisCO এনজাইমের দক্ষ অপারেশনের জন্য সর্বোত্তম।অতএব, pH পরিবর্তনগুলি সালোকসংশ্লেষণের হারকে নেতিবাচকভাবে প্রভাবিত করে 48,49।যাইহোক, আমরা পরীক্ষার সময় pH-এ উল্লেখযোগ্য পরিবর্তন লক্ষ্য করিনি (বিস্তারিত জানার জন্য SI, Fig. S5 দেখুন)।সাধারণভাবে, Nb-MXenes সহ অণুজীবের সংস্কৃতি সময়ের সাথে সাথে দ্রবণের pH কিছুটা কমিয়ে দেয়।যাইহোক, এই হ্রাস একটি বিশুদ্ধ মাধ্যমের pH পরিবর্তনের অনুরূপ ছিল।উপরন্তু, পাওয়া বৈচিত্র্যের পরিসীমা মাইক্রোঅ্যালগি (নিয়ন্ত্রণ নমুনা) এর বিশুদ্ধ সংস্কৃতির জন্য পরিমাপ করা অনুরূপ ছিল।এইভাবে, আমরা উপসংহারে পৌঁছেছি যে সালোকসংশ্লেষণ সময়ের সাথে pH এর পরিবর্তন দ্বারা প্রভাবিত হয় না।
উপরন্তু, সংশ্লেষিত MXenes পৃষ্ঠের শেষ আছে (Tx হিসাবে চিহ্নিত)।এগুলি প্রধানত কার্যকরী গ্রুপ -O, -F এবং -OH।যাইহোক, পৃষ্ঠের রসায়ন সরাসরি সংশ্লেষণ পদ্ধতির সাথে সম্পর্কিত।এই গোষ্ঠীগুলিকে এলোমেলোভাবে পৃষ্ঠের উপর বিতরণ করা হয় বলে পরিচিত, যার ফলে MXene50 এর বৈশিষ্ট্যগুলির উপর তাদের প্রভাব ভবিষ্যদ্বাণী করা কঠিন।এটি যুক্তি দেওয়া যেতে পারে যে Tx আলোর দ্বারা নাইওবিয়ামের জারণের জন্য অনুঘটক বল হতে পারে।সারফেস ফাংশনাল গ্রুপগুলি প্রকৃতপক্ষে তাদের অন্তর্নিহিত ফটোক্যাটালিস্টের জন্য একাধিক অ্যাঙ্করিং সাইট সরবরাহ করে যাতে হেটারোজাংশন 51 গঠন করা যায়।যাইহোক, বৃদ্ধির মাঝারি রচনাটি একটি কার্যকর ফটোক্যাটালিস্ট প্রদান করেনি (বিস্তারিত মাঝারি রচনাটি এসআই টেবিল S6 এ পাওয়া যাবে)।উপরন্তু, পৃষ্ঠের যেকোনো পরিবর্তনও খুবই গুরুত্বপূর্ণ, কারণ লেয়ার পোস্ট-প্রসেসিং, অক্সিডেশন, জৈব ও অজৈব যৌগের রাসায়নিক পৃষ্ঠ পরিবর্তনের কারণে MXenes-এর জৈবিক কার্যকলাপ পরিবর্তন করা যেতে পারে52,53,54,55,56 বা সারফেস চার্জ ইঞ্জিনিয়ারিং38।অতএব, মাঝারি পদার্থের অস্থিরতার সাথে নাইওবিয়াম অক্সাইডের কোনো সম্পর্ক আছে কিনা তা পরীক্ষা করার জন্য, আমরা মাইক্রোঅ্যালজি বৃদ্ধির মাঝারি এবং ডিওনাইজড জলে (তুলনার জন্য) জেটা (ζ) সম্ভাব্যতা নিয়ে গবেষণা করেছি।আমাদের ফলাফলগুলি দেখায় যে SL Nb-MXenes মোটামুটি স্থিতিশীল (MAX এবং ML ফলাফলের জন্য SI চিত্র S6 দেখুন)।SL MXenes-এর জেটা সম্ভাবনা প্রায় -10 mV।SR Nb2CTx-এর ক্ষেত্রে, ζ-এর মান Nb4C3Tx-এর তুলনায় কিছুটা বেশি ঋণাত্মক।ζ মানের এই ধরনের পরিবর্তন ইঙ্গিত দিতে পারে যে নেতিবাচকভাবে চার্জযুক্ত MXene ন্যানোফ্লেকের পৃষ্ঠটি সংস্কৃতির মাধ্যম থেকে ইতিবাচক চার্জযুক্ত আয়নগুলিকে শোষণ করে।সংস্কৃতি মাধ্যমের জেটা সম্ভাব্যতা এবং Nb-MXenes এর পরিবাহিতার সাময়িক পরিমাপ (আরো বিশদ বিবরণের জন্য এসআইতে চিত্র S7 এবং S8 দেখুন) আমাদের অনুমানকে সমর্থন করে বলে মনে হয়।
যাইহোক, উভয় Nb-MXene SLs শূন্য থেকে ন্যূনতম পরিবর্তন দেখিয়েছে।এটি স্পষ্টভাবে অণুজীব বৃদ্ধির মাধ্যমে তাদের স্থিতিশীলতা প্রদর্শন করে।উপরন্তু, আমরা মূল্যায়ন করেছি যে আমাদের সবুজ অণুজীবের উপস্থিতি মাঝারিটিতে Nb-MXenes এর স্থায়িত্বকে প্রভাবিত করবে কিনা।সময়ের সাথে সাথে পুষ্টির মিডিয়া এবং সংস্কৃতিতে মাইক্রোঅ্যালগির সাথে মিথস্ক্রিয়া করার পরে MXenes-এর জেটা সম্ভাব্যতা এবং পরিবাহিতার ফলাফল SI (চিত্র S9 এবং S10) এ পাওয়া যেতে পারে।মজার বিষয় হল, আমরা লক্ষ্য করেছি যে মাইক্রোঅ্যালগির উপস্থিতি উভয় এমএক্সেনের বিচ্ছুরণকে স্থিতিশীল করে বলে মনে হচ্ছে।Nb2CTx SL-এর ক্ষেত্রে, সময়ের সাথে সাথে জেটা সম্ভাব্যতা আরও নেতিবাচক মানগুলিতে কিছুটা হ্রাস পেয়েছে (-15.8 বনাম -19.1 mV ইনকিউবেশনের 72 ঘন্টা পরে)।SL Nb4C3TX-এর জেটা সম্ভাব্যতা কিছুটা বেড়েছে, কিন্তু 72 ঘণ্টার পরেও এটি মাইক্রোঅ্যালজি (-18.1 বনাম -9.1 mV) ছাড়াই ন্যানোফ্লেকের চেয়ে বেশি স্থিতিশীলতা দেখায়।
আমরা মাইক্রোঅ্যালগির উপস্থিতিতে ইনকিউব করা Nb-MXene দ্রবণগুলির নিম্ন পরিবাহিতাও খুঁজে পেয়েছি, যা পুষ্টির মাধ্যমের কম পরিমাণে আয়ন নির্দেশ করে।উল্লেখযোগ্যভাবে, জলে MXenes-এর অস্থিরতা মূলত পৃষ্ঠের অক্সিডেশনের কারণে।অতএব, আমরা সন্দেহ করি যে সবুজ মাইক্রোঅ্যালজি কোনওভাবে Nb-MXene-এর পৃষ্ঠে গঠিত অক্সাইডগুলি পরিষ্কার করেছে এবং এমনকি তাদের উপস্থিতি (MXene-এর অক্সিডেশন) প্রতিরোধ করেছে।এটি অণুজীব দ্বারা শোষিত পদার্থের ধরন অধ্যয়ন করে দেখা যায়।
যদিও আমাদের ইকোটক্সিকোলজিকাল অধ্যয়নগুলি ইঙ্গিত দেয় যে মাইক্রোঅ্যালগি সময়ের সাথে সাথে এনবি-এমএক্সেনের বিষাক্ততা এবং উদ্দীপিত বৃদ্ধির অস্বাভাবিক বাধা অতিক্রম করতে সক্ষম হয়েছিল, আমাদের অধ্যয়নের লক্ষ্য ছিল ক্রিয়াকলাপের সম্ভাব্য প্রক্রিয়াগুলি তদন্ত করা।শেত্তলাগুলির মতো জীবগুলি যখন তাদের বাস্তুতন্ত্রের সাথে অপরিচিত যৌগ বা পদার্থের সংস্পর্শে আসে, তখন তারা বিভিন্ন উপায়ে প্রতিক্রিয়া দেখাতে পারে58,59৷বিষাক্ত ধাতব অক্সাইডের অনুপস্থিতিতে, অণুজীবগুলি নিজেদের খাওয়াতে পারে, তাদের ক্রমাগত বৃদ্ধি পেতে দেয়।বিষাক্ত পদার্থ খাওয়ার পর, প্রতিরক্ষা ব্যবস্থা সক্রিয় হতে পারে, যেমন আকৃতি বা ফর্ম পরিবর্তন।শোষণের সম্ভাবনাও বিবেচনা করা আবশ্যক 58,59.উল্লেখযোগ্যভাবে, প্রতিরক্ষা ব্যবস্থার যে কোনো চিহ্নই পরীক্ষার যৌগের বিষাক্ততার একটি স্পষ্ট সূচক।অতএব, আমাদের পরবর্তী কাজে, আমরা এসইএম দ্বারা SL Nb-MXene ন্যানোফ্লেক্স এবং মাইক্রোঅ্যালগির মধ্যে সম্ভাব্য পৃষ্ঠের মিথস্ক্রিয়া এবং এক্স-রে ফ্লুরোসেন্স স্পেকট্রোস্কোপি (XRF) দ্বারা Nb-ভিত্তিক MXene-এর সম্ভাব্য শোষণের তদন্ত করেছি।উল্লেখ্য যে SEM এবং XRF বিশ্লেষণগুলি শুধুমাত্র কার্যকলাপের বিষাক্ততার সমস্যাগুলি সমাধানের জন্য MXene-এর সর্বোচ্চ ঘনত্বে সম্পাদিত হয়েছিল।
SEM ফলাফল Fig.4 এ দেখানো হয়েছে।অপরিশোধিত অণুজীব কোষগুলি (চিত্র 4a, রেফারেন্স নমুনা দেখুন) স্পষ্টভাবে সাধারণ R. সাবক্যাপিটাটা আকারবিদ্যা এবং ক্রোয়েস্যান্ট-সদৃশ কোষের আকার দেখায়।কোষ চ্যাপ্টা এবং কিছুটা বিশৃঙ্খল দেখায়।কিছু অণুজীব কোষ একে অপরের সাথে ওভারল্যাপড এবং জড়িয়ে আছে, তবে এটি সম্ভবত নমুনা তৈরির প্রক্রিয়ার কারণে হয়েছিল।সাধারণভাবে, বিশুদ্ধ অণুজীব কোষগুলির একটি মসৃণ পৃষ্ঠ ছিল এবং কোন রূপগত পরিবর্তন দেখায়নি।
চরম ঘনত্বে (100 mg L-1) 72 ঘন্টা মিথস্ক্রিয়া করার পরে সবুজ মাইক্রোঅ্যালজি এবং MXene ন্যানোশিটের মধ্যে পৃষ্ঠের মিথস্ক্রিয়া দেখানো SEM চিত্রগুলি।(a) SL এর সাথে মিথস্ক্রিয়া করার পরে চিকিত্সা না করা সবুজ মাইক্রোঅ্যালজি (b) Nb2CTx এবং (c) Nb4C3TX MXenes।নোট করুন যে Nb-MXene ন্যানোফ্লেকগুলি লাল তীর দ্বারা চিহ্নিত করা হয়েছে।তুলনা করার জন্য, একটি অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপ থেকে ফটোগ্রাফও যোগ করা হয়।
বিপরীতে, SL Nb-MXene ন্যানোফ্লেক্স দ্বারা শোষিত মাইক্রোঅ্যালজি কোষগুলি ক্ষতিগ্রস্ত হয়েছিল (চিত্র 4b, c, লাল তীর দেখুন)।Nb2CTx MXene (চিত্র 4b) ক্ষেত্রে, অণুজীবগুলি সংযুক্ত দ্বি-মাত্রিক ন্যানোস্কেলগুলির সাথে বৃদ্ধি পেতে থাকে, যা তাদের আকারবিদ্যা পরিবর্তন করতে পারে।উল্লেখযোগ্যভাবে, আমরা হালকা মাইক্রোস্কোপির অধীনে এই পরিবর্তনগুলিও পর্যবেক্ষণ করেছি (বিশদ বিবরণের জন্য এসআই চিত্র S11 দেখুন)।এই রূপতাত্ত্বিক রূপান্তরটি অণুজীবের শারীরবৃত্তিতে একটি যুক্তিযুক্ত ভিত্তি রয়েছে এবং কোষের আকারবিদ্যা পরিবর্তন করে নিজেদের রক্ষা করার ক্ষমতা, যেমন কোষের আয়তন 61 বৃদ্ধি করে।অতএব, Nb-MXenes-এর সংস্পর্শে থাকা অণুজীব কোষের সংখ্যা পরীক্ষা করা গুরুত্বপূর্ণ।এসইএম গবেষণায় দেখা গেছে যে প্রায় 52% অণুজীব কোষ Nb-MXenes-এর সংস্পর্শে এসেছে, যেখানে এই অণুজীব কোষগুলির মধ্যে 48% যোগাযোগ এড়িয়ে গেছে।SL Nb4C3Tx MXene-এর জন্য, microalgae MXene-এর সংস্পর্শ এড়াতে চেষ্টা করে, যার ফলে স্থানীয়করণ এবং দ্বি-মাত্রিক ন্যানোস্কেল (চিত্র 4c) থেকে বৃদ্ধি পায়।যাইহোক, আমরা মাইক্রোঅ্যালজি কোষে ন্যানোস্কেলগুলির অনুপ্রবেশ এবং তাদের ক্ষতি পর্যবেক্ষণ করিনি।
সেল পৃষ্ঠে কণার শোষণ এবং তথাকথিত ছায়া (ছাইকরণ) প্রভাবের কারণে সালোকসংশ্লেষণের বাধার জন্য স্ব-সংরক্ষণও একটি সময়-নির্ভর প্রতিক্রিয়া আচরণ।এটা স্পষ্ট যে প্রতিটি বস্তু (উদাহরণস্বরূপ, Nb-MXene ন্যানোফ্লেক্স) যেগুলি মাইক্রোঅ্যালজি এবং আলোর উত্সের মধ্যে রয়েছে তা ক্লোরোপ্লাস্ট দ্বারা শোষিত আলোর পরিমাণকে সীমাবদ্ধ করে।যাইহোক, আমাদের কোন সন্দেহ নেই যে এটি প্রাপ্ত ফলাফলের উপর একটি উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলেছে।আমাদের মাইক্রোস্কোপিক পর্যবেক্ষণ দ্বারা দেখানো হয়েছে, 2D ন্যানোফ্লেকগুলি সম্পূর্ণরূপে মোড়ানো বা মাইক্রোঅ্যালগির পৃষ্ঠে আবদ্ধ ছিল না, এমনকি যখন মাইক্রোঅ্যালজি কোষগুলি Nb-MXenes-এর সংস্পর্শে ছিল।পরিবর্তে, ন্যানোফ্লেকগুলি তাদের পৃষ্ঠকে ঢেকে না রেখে মাইক্রোঅ্যালগা কোষের দিকে ভিত্তিক হতে দেখা গেছে।এই জাতীয় ন্যানোফ্লেক্স/অণুজীব কোষগুলি দ্বারা শোষিত আলোর পরিমাণ উল্লেখযোগ্যভাবে সীমাবদ্ধ করতে পারে না।তদুপরি, কিছু গবেষণা এমনকি দ্বি-মাত্রিক ন্যানোম্যাটেরিয়াল 63,64,65,66 এর উপস্থিতিতে সালোকসংশ্লেষী জীবের দ্বারা আলো শোষণের উন্নতিও প্রদর্শন করেছে।
যেহেতু এসইএম চিত্রগুলি মাইক্রোঅ্যালজি কোষ দ্বারা নিওবিয়াম গ্রহণের বিষয়টি সরাসরি নিশ্চিত করতে পারেনি, তাই আমাদের আরও অধ্যয়ন এই সমস্যাটি স্পষ্ট করার জন্য এক্স-রে ফ্লুরোসেন্স (এক্সআরএফ) এবং এক্স-রে ফটোইলেক্ট্রন স্পেকট্রোস্কোপি (এক্সপিএস) বিশ্লেষণে পরিণত হয়েছে।অতএব, আমরা রেফারেন্স মাইক্রোঅ্যালজি নমুনার Nb শিখরগুলির তীব্রতা তুলনা করেছি যা MXenes, মাইক্রোঅ্যালজি কোষের পৃষ্ঠ থেকে বিচ্ছিন্ন MXene ন্যানোফ্লেকস এবং সংযুক্ত MXenes অপসারণের পরে মাইক্রোঅ্যালগাল কোষগুলির সাথে যোগাযোগ করে না।এটি লক্ষণীয় যে যদি কোনও Nb গ্রহণ না হয় তবে সংযুক্ত ন্যানোস্কেলগুলি অপসারণের পরে মাইক্রোঅ্যালজি কোষ দ্বারা প্রাপ্ত Nb মান শূন্য হওয়া উচিত।অতএব, যদি Nb গ্রহণ করা হয়, XRF এবং XPS উভয় ফলাফলই একটি পরিষ্কার Nb শিখর দেখাবে।
XRF স্পেকট্রার ক্ষেত্রে, অণুজীব নমুনাগুলি SL Nb2CTx এবং Nb4C3Tx MXene-এর সাথে মিথস্ক্রিয়া করার পরে SL Nb2CTx এবং Nb4C3Tx MXene-এর জন্য Nb চূড়া দেখিয়েছে (চিত্র 5a দেখুন, আরও লক্ষ্য করুন যে MAX এবং ML MXenes-এর ফলাফলগুলি S72SIgs, 72SI-এ দেখানো হয়েছে)।মজার ব্যাপার হল, Nb পিকের তীব্রতা উভয় ক্ষেত্রেই একই (চিত্র 5a-এ লাল বার)।এটি ইঙ্গিত দেয় যে শৈবালগুলি আরও বেশি Nb শোষণ করতে পারে না, এবং কোষগুলিতে Nb সঞ্চয়নের সর্বাধিক ক্ষমতা অর্জন করা হয়েছিল, যদিও দুই গুণ বেশি Nb4C3Tx MXene অণুজীব কোষগুলির সাথে সংযুক্ত ছিল (চিত্র 5a-তে নীল বার)।উল্লেখযোগ্যভাবে, ধাতু শোষণ করার জন্য মাইক্রোঅ্যালগির ক্ষমতা পরিবেশে ধাতব অক্সাইডের ঘনত্বের উপর নির্ভর করে 67,68।Shamshada et al.67 পাওয়া গেছে যে পিএইচ বৃদ্ধির সাথে মিঠা পানির শৈবালের শোষণ ক্ষমতা হ্রাস পায়।Raize et al.68 উল্লেখ করেছেন যে ধাতু শোষণ করার সামুদ্রিক শৈবালের ক্ষমতা Ni2+ এর তুলনায় Pb2+ এর জন্য প্রায় 25% বেশি।
(a) 72 ঘন্টার জন্য SL Nb-MXenes (100 mg L-1) এর চরম ঘনত্বে ইনকিউবেট করা সবুজ অণুজীব কোষ দ্বারা বেসাল Nb গ্রহণের XRF ফলাফল।ফলাফলগুলি বিশুদ্ধ মাইক্রোঅ্যালজি কোষে (নিয়ন্ত্রণ নমুনা, ধূসর কলাম), পৃষ্ঠের মাইক্রোঅ্যালজি কোষ (নীল কলাম) থেকে বিচ্ছিন্ন 2D ন্যানোফ্লেক্স এবং পৃষ্ঠ থেকে 2D ন্যানোফ্লেক্স (লাল কলাম) বিচ্ছিন্ন হওয়ার পরে মাইক্রোঅ্যালগি কোষে α এর উপস্থিতি দেখায়।মৌলিক Nb এর পরিমাণ, ( b) SL Nb-MXenes দিয়ে ইনকিউবেশনের পর মাইক্রোঅ্যালগি কোষে উপস্থিত মাইক্রোঅ্যালগি জৈব উপাদানগুলির রাসায়নিক গঠনের শতাংশ (C=O এবং CHx/C–O) এবং Nb অক্সাইড, (c–e) XPS SL Nb3CTMX4 দ্বারা অভ্যন্তরীণ কম্পোজিশনাল পিক ফিটিং এবং মাইক্রোঅ্যালজি কোষে উপস্থিত gae কোষ।
অতএব, আমরা আশা করেছিলাম যে Nb অক্সাইড আকারে শৈবাল কোষ দ্বারা শোষিত হতে পারে।এটি পরীক্ষা করার জন্য, আমরা MXenes Nb2CTx এবং Nb4C3TX এবং শৈবাল কোষগুলির উপর XPS অধ্যয়ন করেছি।শৈবাল কোষ থেকে বিচ্ছিন্ন Nb-MXenes এবং MXenes-এর সাথে মাইক্রোঅ্যালগির মিথস্ক্রিয়ার ফলাফল ডুমুরে দেখানো হয়েছে।5 খ.প্রত্যাশিত হিসাবে, আমরা মাইক্রোঅ্যালগির পৃষ্ঠ থেকে MXene অপসারণের পরে মাইক্রোঅ্যালজি নমুনায় Nb 3d শিখরগুলি সনাক্ত করেছি।C=O, CHx/CO, এবং Nb অক্সাইডের পরিমাণগত সংকল্প Nb2CTx SL (Fig. 5c–e) এবং Nb4C3Tx SL (চিত্র 5c–e) দিয়ে প্রাপ্ত Nb 3d, O 1s, এবং C 1s স্পেকট্রার উপর ভিত্তি করে গণনা করা হয়েছিল।) ইনকিউবেটেড অণুজীব থেকে প্রাপ্ত।চিত্র 5f–h) MXenes।সারণি S1-3 ফিট থেকে ফলস্বরূপ শীর্ষ পরামিতি এবং সামগ্রিক রসায়নের বিশদ বিবরণ দেখায়।এটি উল্লেখযোগ্য যে Nb2CTx SL এবং Nb4C3Tx SL (চিত্র 5c, f) এর Nb 3d অঞ্চলগুলি একটি Nb2O5 উপাদানের সাথে মিলে যায়৷এখানে, আমরা বর্ণালীতে কোনও MXene-সম্পর্কিত শিখর খুঁজে পাইনি, যা ইঙ্গিত করে যে মাইক্রোঅ্যালজি কোষগুলি শুধুমাত্র Nb-এর অক্সাইড ফর্ম শোষণ করে।উপরন্তু, আমরা C–C, CHx/C–O, C=O, এবং –COOH উপাদানগুলির সাথে C 1 s স্পেকট্রাম আনুমানিক করেছি।আমরা মাইক্রোঅ্যালজি কোষের জৈব অবদানের জন্য CHx/C–O এবং C=O শিখরগুলি বরাদ্দ করেছি।এই জৈব উপাদানগুলি যথাক্রমে Nb2CTx SL এবং Nb4C3TX SL-এ C 1s শিখরের 36% এবং 41% জন্য দায়ী।তারপরে আমরা SL Nb2CTx এবং SL Nb4C3TX-এর O 1s স্পেকট্রা Nb2O5, মাইক্রোঅ্যালগির জৈব উপাদান (CHx/CO) এবং পৃষ্ঠের শোষিত জলের সাথে লাগিয়েছি।
অবশেষে, XPS ফলাফল স্পষ্টভাবে Nb-এর ফর্ম নির্দেশ করে, শুধু এর উপস্থিতি নয়।Nb 3d সংকেতের অবস্থান এবং ডিকনভোলিউশনের ফলাফল অনুসারে, আমরা নিশ্চিত করি যে Nb শুধুমাত্র অক্সাইড আকারে শোষিত হয় এবং আয়ন বা MXene নয়।উপরন্তু, XPS ফলাফলগুলি দেখিয়েছে যে SL Nb4C3TX MXene-এর তুলনায় SL Nb2CTx থেকে অণুজীব কোষগুলির Nb অক্সাইড গ্রহণ করার ক্ষমতা বেশি।
যদিও আমাদের এনবি গ্রহণের ফলাফলগুলি চিত্তাকর্ষক এবং আমাদের এমএক্সিনের অবক্ষয় সনাক্ত করতে দেয়, তবে 2D ন্যানোফ্লেক্সে সম্পর্কিত রূপগত পরিবর্তনগুলি ট্র্যাক করার জন্য কোনও পদ্ধতি উপলব্ধ নেই।অতএব, আমরা একটি উপযুক্ত পদ্ধতি বিকাশ করার সিদ্ধান্ত নিয়েছি যা সরাসরি 2D Nb-MXene ন্যানোফ্লেক্স এবং মাইক্রোঅ্যালজি কোষগুলিতে ঘটতে থাকা কোনও পরিবর্তনের প্রতিক্রিয়া জানাতে পারে।এটা মনে রাখা গুরুত্বপূর্ণ যে আমরা ধরে নিই যে ইন্টারঅ্যাক্টিং প্রজাতিগুলি যদি কোনও রূপান্তর, পচন বা ডিফ্র্যাগমেন্টেশনের মধ্য দিয়ে যায়, তবে এটি দ্রুত আকৃতির পরামিতিগুলির পরিবর্তন হিসাবে নিজেকে প্রকাশ করবে, যেমন সমপরিমাণ বৃত্তাকার এলাকার ব্যাস, গোলাকারতা, ফেরেট প্রস্থ বা ফেরেট দৈর্ঘ্য।যেহেতু এই পরামিতিগুলি প্রসারিত কণা বা দ্বি-মাত্রিক ন্যানোফ্লেকগুলি বর্ণনা করার জন্য উপযুক্ত, তাই গতিশীল কণার আকার বিশ্লেষণের মাধ্যমে তাদের ট্র্যাকিং হ্রাসের সময় SL Nb-MXene ন্যানোফ্লেকের রূপগত রূপান্তর সম্পর্কে আমাদের মূল্যবান তথ্য দেবে।
প্রাপ্ত ফলাফলগুলি চিত্র 6-এ দেখানো হয়েছে। তুলনা করার জন্য, আমরা মূল MAX ফেজ এবং ML-MXenesও পরীক্ষা করেছি (SI চিত্র S18 এবং S19 দেখুন)।কণার আকৃতির গতিশীল বিশ্লেষণে দেখা গেছে যে দুটি Nb-MXene SL-এর সমস্ত আকৃতির পরামিতি মাইক্রোঅ্যালগির সাথে মিথস্ক্রিয়া করার পরে উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হয়েছে।সমতুল্য বৃত্তাকার এলাকা ব্যাস প্যারামিটার (চিত্র 6a, b) দ্বারা দেখানো হয়েছে, বড় ন্যানোফ্লেকের ভগ্নাংশের হ্রাসকৃত শিখর তীব্রতা ইঙ্গিত করে যে তারা ছোট টুকরোগুলিতে ক্ষয়প্রাপ্ত হয়।ডুমুর উপর.6c, d ফ্লেক্সের ট্রান্সভার্স আকারের সাথে সম্পর্কিত শিখরগুলির হ্রাস দেখায় (ন্যানোফ্লেক্সের প্রসারণ), যা 2D ন্যানোফ্লেক্সকে আরও কণার মতো আকৃতিতে রূপান্তর নির্দেশ করে।চিত্র 6e-h যথাক্রমে ফেরেটের প্রস্থ এবং দৈর্ঘ্য দেখাচ্ছে।ফেরেট প্রস্থ এবং দৈর্ঘ্য পরিপূরক পরামিতি এবং তাই একসাথে বিবেচনা করা উচিত।মাইক্রোঅ্যালগির উপস্থিতিতে 2D Nb-MXene ন্যানোফ্লেক্সের ইনকিউবেশনের পরে, তাদের ফেরেট পারস্পরিক সম্পর্কের শিখর স্থানান্তরিত হয় এবং তাদের তীব্রতা হ্রাস পায়।রূপবিদ্যা, XRF এবং XPS এর সংমিশ্রণে এই ফলাফলগুলির উপর ভিত্তি করে, আমরা উপসংহারে পৌঁছেছি যে পর্যবেক্ষণকৃত পরিবর্তনগুলি অক্সিডেশনের সাথে দৃঢ়ভাবে সম্পর্কিত কারণ অক্সিডাইজড MXenesগুলি আরও কুঁচকে যায় এবং টুকরো টুকরো এবং গোলাকার অক্সাইড কণাতে ভেঙ্গে যায় 69,70।
সবুজ মাইক্রোঅ্যালগির সাথে মিথস্ক্রিয়া পরে MXene রূপান্তর বিশ্লেষণ।ডায়নামিক কণার আকৃতি বিশ্লেষণে (a, b) সমতুল্য বৃত্তাকার এলাকার ব্যাস, (c, d) বৃত্তাকার, (e, f) ফেরেট প্রস্থ এবং (g, h) ফেরেট দৈর্ঘ্যের মতো পরামিতিগুলি বিবেচনা করা হয়।এই লক্ষ্যে, প্রাথমিক SL Nb2CTx এবং SL Nb4C3Tx MXenes, SL Nb2CTx এবং SL Nb4C3Tx MXenes, অবনমিত মাইক্রোঅ্যালজি, এবং চিকিত্সা করা মাইক্রোঅ্যালজি SL Nb2CTx এবং SL Nb4Cs3Tx MXenes সহ দুটি রেফারেন্স মাইক্রোঅ্যালগি নমুনা বিশ্লেষণ করা হয়েছিল।লাল তীরগুলি অধ্যয়ন করা দ্বি-মাত্রিক ন্যানোফ্লেকের আকারের পরামিতিগুলির রূপান্তর দেখায়।
যেহেতু আকৃতির পরামিতি বিশ্লেষণ খুবই নির্ভরযোগ্য, তাই এটি অণুজীব কোষে রূপগত পরিবর্তনও প্রকাশ করতে পারে।অতএব, আমরা 2D Nb ন্যানোফ্লেকের সাথে মিথস্ক্রিয়া করার পরে বিশুদ্ধ মাইক্রোঅ্যালজি কোষ এবং কোষগুলির সমতুল্য বৃত্তাকার এলাকার ব্যাস, গোলাকারতা এবং ফেরেট প্রস্থ/দৈর্ঘ্য বিশ্লেষণ করেছি।ডুমুর উপর.6a–h শেত্তলা কোষের আকৃতির প্যারামিটারে পরিবর্তন দেখায়, যেমন সর্বোচ্চ তীব্রতা হ্রাস এবং উচ্চ মানের দিকে ম্যাক্সিমা স্থানান্তর দ্বারা প্রমাণিত হয়।বিশেষ করে, কোষের বৃত্তাকার পরামিতিগুলি প্রসারিত কোষের হ্রাস এবং গোলাকার কোষের বৃদ্ধি (চিত্র 6a, b) দেখিয়েছে।উপরন্তু, SL Nb4C3TX MXene (চিত্র 6f) এর তুলনায় SL Nb2CTx MXene (Fig. 6e) এর সাথে মিথস্ক্রিয়া করার পরে ফেরেট কোষের প্রস্থ বেশ কয়েকটি মাইক্রোমিটার বৃদ্ধি পেয়েছে।আমরা সন্দেহ করি যে এটি Nb2CTx SR এর সাথে মিথস্ক্রিয়া করার সময় মাইক্রোঅ্যালজি দ্বারা Nb অক্সাইডের শক্তিশালী গ্রহণের কারণে হতে পারে।তাদের পৃষ্ঠের সাথে Nb ফ্লেক্সের কম অনমনীয় সংযুক্তির ফলে ন্যূনতম ছায়াময় প্রভাব সহ কোষের বৃদ্ধি হতে পারে।
মাইক্রোঅ্যালগির আকার এবং আকারের পরামিতিগুলির পরিবর্তনের আমাদের পর্যবেক্ষণগুলি অন্যান্য গবেষণার পরিপূরক।সবুজ অণুজীব কোষের আকার, আকৃতি বা বিপাক পরিবর্তন করে পরিবেশগত চাপের প্রতিক্রিয়ায় তাদের রূপবিদ্যা পরিবর্তন করতে পারে61।উদাহরণস্বরূপ, কোষের আকার পরিবর্তন করা পুষ্টির শোষণকে সহজতর করে71।ছোট শৈবাল কোষ কম পুষ্টি গ্রহণ এবং প্রতিবন্ধী বৃদ্ধির হার দেখায়।বিপরীতভাবে, বৃহত্তর কোষগুলি আরও পুষ্টি গ্রহণ করে, যা অন্তঃকোষীয়ভাবে জমা হয় 72,73।মাচাডো এবং সোয়ারেস আবিষ্কার করেছেন যে ছত্রাকনাশক ট্রাইক্লোসান কোষের আকার বাড়াতে পারে।তারা শৈবাল 74 এর আকারে গভীর পরিবর্তনও খুঁজে পেয়েছে।উপরন্তু, Yin et al.9 গ্রাফিন অক্সাইড ন্যানোকম্পোজিটের সংস্পর্শে আসার পর শৈবালের আকারগত পরিবর্তনও প্রকাশ করেছে।অতএব, এটা স্পষ্ট যে মাইক্রোঅ্যালগির পরিবর্তিত আকার/আকৃতির পরামিতি MXene উপস্থিতির কারণে ঘটে।যেহেতু আকার এবং আকৃতির এই পরিবর্তনটি পুষ্টি গ্রহণের পরিবর্তনের নির্দেশক, আমরা বিশ্বাস করি যে সময়ের সাথে আকার এবং আকৃতির পরামিতিগুলির বিশ্লেষণ Nb-MXenes-এর উপস্থিতিতে মাইক্রোঅ্যালজি দ্বারা নাইওবিয়াম অক্সাইড গ্রহণ প্রদর্শন করতে পারে।
অধিকন্তু, শেত্তলাগুলির উপস্থিতিতে MXenes জারিত হতে পারে।Dalai et al.75 পর্যবেক্ষণ করেছেন যে ন্যানো-টিআইও 2 এবং আল2ও376-এর সংস্পর্শে আসা সবুজ শৈবালের রূপবিদ্যা অভিন্ন ছিল না।যদিও আমাদের পর্যবেক্ষণগুলি বর্তমান অধ্যয়নের অনুরূপ, এটি শুধুমাত্র 2D ন্যানোফ্লেক্সের উপস্থিতিতে MXene অবক্ষয় পণ্যগুলির পরিপ্রেক্ষিতে বায়োরিমিডিয়েশনের প্রভাবগুলির অধ্যয়নের সাথে প্রাসঙ্গিক এবং ন্যানো পার্টিকেল নয়।যেহেতু MXenes ধাতব অক্সাইডে পরিণত হতে পারে, তাই অনুমান করা যুক্তিসঙ্গত যে আমাদের Nb ন্যানোফ্লেকগুলি মাইক্রোঅ্যালজি কোষগুলির সাথে মিথস্ক্রিয়া করার পরেও Nb অক্সাইড গঠন করতে পারে।
অক্সিডেশন প্রক্রিয়ার উপর ভিত্তি করে একটি পচন প্রক্রিয়ার মাধ্যমে 2D-Nb ন্যানোফ্লেক্সের হ্রাস ব্যাখ্যা করার জন্য, আমরা উচ্চ-রেজোলিউশন ট্রান্সমিশন ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি (HRTEM) (চিত্র 7a,b) এবং এক্স-রে ফটোইলেক্ট্রন স্পেকট্রোস্কোপি (XPS) (চিত্র 7) ব্যবহার করে গবেষণা পরিচালনা করেছি।7c-i এবং টেবিল S4-5)।উভয় পন্থা 2D পদার্থের অক্সিডেশন অধ্যয়নের জন্য উপযুক্ত এবং একে অপরের পরিপূরক।এইচআরটিইএম দ্বি-মাত্রিক স্তরযুক্ত কাঠামোর অবক্ষয় এবং ধাতব অক্সাইড ন্যানো পার্টিকেলগুলির পরবর্তী উপস্থিতি বিশ্লেষণ করতে সক্ষম, যখন XPS পৃষ্ঠের বন্ধনের প্রতি সংবেদনশীল।এই উদ্দেশ্যে, আমরা 2D Nb-MXene ন্যানোফ্লেক্স পরীক্ষা করেছি মাইক্রোঅ্যালগি কোষের বিচ্ছুরণ থেকে নিষ্কাশিত, অর্থাৎ, মাইক্রোঅ্যালগি কোষগুলির সাথে মিথস্ক্রিয়া করার পরে তাদের আকার (চিত্র 7 দেখুন)।
HRTEM চিত্রগুলি অক্সিডাইজড (a) SL Nb2CTx এবং (b) SL Nb4C3Tx MXenes-এর রূপবিদ্যা দেখাচ্ছে, XPS বিশ্লেষণের ফলাফলগুলি দেখায় (c) হ্রাসের পরে অক্সাইড পণ্যগুলির গঠন, (d–f) SL Nb2CTxe এর XPS স্পেকট্রার উপাদানগুলির শীর্ষ ম্যাচিং এবং microSLNb2CTxe-এর সাথে microSLNb2CTxe-এর মেরামত।
এইচআরটিইএম গবেষণা দুটি ধরণের এনবি-এমএক্সেন ন্যানোফ্লেকের জারণ নিশ্চিত করেছে।যদিও ন্যানোফ্লেকগুলি তাদের দ্বি-মাত্রিক রূপবিদ্যা কিছু পরিমাণে ধরে রেখেছিল, অক্সিডেশনের ফলে MXene ন্যানোফ্লেক্সের পৃষ্ঠকে আচ্ছাদিত অনেক ন্যানো পার্টিকেলের চেহারা দেখা দেয় (চিত্র 7a,b দেখুন)।C Nb 3d এবং O 1s সংকেতের XPS বিশ্লেষণ ইঙ্গিত দেয় যে উভয় ক্ষেত্রেই Nb অক্সাইড গঠিত হয়েছিল।চিত্র 7c তে দেখানো হয়েছে, 2D MXene Nb2CTx এবং Nb4C3TX-এ Nb 3d সংকেত রয়েছে যা NbO এবং Nb2O5 অক্সাইডের উপস্থিতি নির্দেশ করে, যখন O 1s সংকেতগুলি 2D ন্যানোফ্লেক পৃষ্ঠের কার্যকারিতার সাথে যুক্ত O–Nb বন্ডের সংখ্যা নির্দেশ করে।আমরা লক্ষ্য করেছি যে Nb-C এবং Nb3+-O এর তুলনায় Nb অক্সাইড অবদান প্রভাবশালী।
ডুমুর উপর.চিত্র 7g–i Nb 3d, C 1s, এবং O 1s SL Nb2CTx এর XPS স্পেকট্রা দেখায় (ডুমুর দেখুন। 7d–f) এবং SL Nb4C3TX MXene অণুজীব কোষ থেকে বিচ্ছিন্ন।Nb-MXenes পিক প্যারামিটারের বিশদ যথাক্রমে সারণি S4-5-এ দেওয়া আছে।আমরা প্রথমে Nb 3d এর গঠন বিশ্লেষণ করেছি।মাইক্রোঅ্যালজি কোষ দ্বারা শোষিত Nb-এর বিপরীতে, মাইক্রোঅ্যালজি কোষ থেকে বিচ্ছিন্ন MXene-এ Nb2O5 ছাড়াও অন্যান্য উপাদান পাওয়া গেছে।Nb2CTx SL-এ, আমরা 15% পরিমাণে Nb3+-O-এর অবদান পর্যবেক্ষণ করেছি, বাকি Nb 3d স্পেকট্রাম Nb2O5 (85%) দ্বারা প্রাধান্য পেয়েছে।উপরন্তু, SL Nb4C3TX নমুনায় Nb-C (9%) এবং Nb2O5 (91%) উপাদান রয়েছে।এখানে Nb-C এসেছে Nb4C3Tx SR-এ ধাতব কার্বাইডের দুটি অভ্যন্তরীণ পারমাণবিক স্তর থেকে।তারপরে আমরা C 1s স্পেকট্রাকে চারটি ভিন্ন উপাদানে ম্যাপ করি, যেমনটি আমরা অভ্যন্তরীণ নমুনাগুলিতে করেছি।প্রত্যাশিত হিসাবে, C 1s বর্ণালীতে গ্রাফিটিক কার্বনের প্রাধান্য রয়েছে, তারপরে অণুজীব কোষ থেকে জৈব কণা (CHx/CO এবং C=O) এর অবদান রয়েছে।এছাড়াও, O 1s বর্ণালীতে, আমরা অণুজীব কোষ, নাইওবিয়াম অক্সাইড এবং শোষিত জলের জৈব ফর্মের অবদান পর্যবেক্ষণ করেছি।
উপরন্তু, আমরা তদন্ত করেছি যে Nb-MXenes ক্লিভেজ পুষ্টির মাঝারি এবং/অথবা মাইক্রোঅ্যালজি কোষে প্রতিক্রিয়াশীল অক্সিজেন প্রজাতির (ROS) উপস্থিতির সাথে সম্পর্কিত কিনা।এই লক্ষ্যে, আমরা কালচার মিডিয়াম এবং ইন্ট্রাসেলুলার গ্লুটাথিয়নে একক অক্সিজেনের মাত্রা (1O2) মূল্যায়ন করেছি, একটি থিওল যা মাইক্রোঅ্যালগে অ্যান্টিঅক্সিডেন্ট হিসাবে কাজ করে।ফলাফল SI (চিত্র S20 এবং S21) এ দেখানো হয়েছে।SL Nb2CTx এবং Nb4C3TX MXenes সহ সংস্কৃতিগুলি 1O2 এর একটি হ্রাস দ্বারা চিহ্নিত করা হয়েছিল (চিত্র S20 দেখুন)।SL Nb2CTx-এর ক্ষেত্রে, MXene 1O2 প্রায় 83% এ কমে গেছে।SL ব্যবহার করে অণু শৈবাল সংস্কৃতির জন্য, Nb4C3TX 1O2 আরও বেশি হ্রাস পেয়েছে, 73%।মজার বিষয় হল, 1O2-তে পরিবর্তনগুলি পূর্বে পর্যবেক্ষণ করা প্রতিরোধক-উদ্দীপক প্রভাবের মতো একই প্রবণতা দেখায় (চিত্র 3 দেখুন)।এটি যুক্তি দেওয়া যেতে পারে যে উজ্জ্বল আলোতে ইনকিউবেশন ফটোঅক্সিডেশন পরিবর্তন করতে পারে।যাইহোক, নিয়ন্ত্রণ বিশ্লেষণের ফলাফলগুলি পরীক্ষা চলাকালীন 1O2 এর প্রায় স্থির মাত্রা দেখায় (চিত্র S22)।আন্তঃকোষীয় ROS স্তরের ক্ষেত্রে, আমরা একই নিম্নগামী প্রবণতাও পর্যবেক্ষণ করেছি (চিত্র S21 দেখুন)।প্রাথমিকভাবে, Nb2CTx এবং Nb4C3Tx SL-এর উপস্থিতিতে সংষ্কৃত মাইক্রোঅ্যালগি কোষে ROS-এর মাত্রা অণুজীবের বিশুদ্ধ সংস্কৃতিতে পাওয়া মাত্রা ছাড়িয়ে গেছে।শেষ পর্যন্ত, তবে, এটি দেখা গেছে যে মাইক্রোঅ্যালগি উভয় Nb-MXenes-এর উপস্থিতির সাথে খাপ খাইয়ে নিয়েছে, কারণ ROS স্তরগুলি যথাক্রমে SL Nb2CTx এবং Nb4C3TX দিয়ে ইনোকুলেট করা মাইক্রোঅ্যালগির বিশুদ্ধ সংস্কৃতিতে পরিমাপ করা স্তরের 85% এবং 91%-এ নেমে এসেছে।এটি ইঙ্গিত দিতে পারে যে অণুজীব শুধুমাত্র পুষ্টির মাধ্যমের তুলনায় Nb-MXene-এর উপস্থিতিতে সময়ের সাথে সাথে আরও স্বাচ্ছন্দ্য বোধ করে।
অণুজীব হল সালোকসংশ্লেষণকারী জীবের একটি বিচিত্র গোষ্ঠী।সালোকসংশ্লেষণের সময়, তারা বায়ুমণ্ডলীয় কার্বন ডাই অক্সাইড (CO2) কে জৈব কার্বনে রূপান্তর করে।সালোকসংশ্লেষণের পণ্যগুলি হল গ্লুকোজ এবং অক্সিজেন79।আমরা সন্দেহ করি যে এইভাবে গঠিত অক্সিজেন Nb-MXenes এর জারণে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।এর একটি সম্ভাব্য ব্যাখ্যা হল যে ডিফারেনশিয়াল এয়ারেশন প্যারামিটারটি Nb-MXene ন্যানোফ্লেক্সের বাইরে এবং ভিতরে অক্সিজেনের কম এবং উচ্চ আংশিক চাপে গঠিত হয়।এর মানে হল যে যেখানেই অক্সিজেনের বিভিন্ন আংশিক চাপের ক্ষেত্র রয়েছে, সেখানে সর্বনিম্ন স্তরের ক্ষেত্রটি অ্যানোড 80, 81, 82 গঠন করবে। এখানে, অণুজীবগুলি MXene ফ্লেক্সের পৃষ্ঠে ভিন্নভাবে বায়ুযুক্ত কোষ তৈরিতে অবদান রাখে, যা তাদের সালোকসংশ্লেষণ বৈশিষ্ট্যের কারণে অক্সিজেন তৈরি করে।ফলস্বরূপ, জৈব ক্ষয় পণ্য (এই ক্ষেত্রে, নাইওবিয়াম অক্সাইড) গঠিত হয়।আরেকটি দিক হল যে অণুজীব জৈব অ্যাসিড তৈরি করতে পারে যা জলে মুক্ত হয় 83,84।অতএব, একটি আক্রমনাত্মক পরিবেশ তৈরি হয়, যার ফলে Nb-MXenes পরিবর্তন হয়।এছাড়াও, কার্বন ডাই অক্সাইড শোষণের কারণে অণুজীব পরিবেশের পিএইচকে ক্ষারীয়তে পরিবর্তন করতে পারে, যা ক্ষয়79 হতে পারে।
আরও গুরুত্বপূর্ণ, আমাদের গবেষণায় ব্যবহৃত অন্ধকার/হালকা ফটোপিরিয়ড প্রাপ্ত ফলাফলগুলি বোঝার জন্য গুরুত্বপূর্ণ।এই দিকটি ডিজেমাই-জোঘলাচে এট আল-এ বিশদভাবে বর্ণিত হয়েছে।85 তারা ইচ্ছাকৃতভাবে 12/12 ঘন্টার ফটোপিরিয়ড ব্যবহার করে লাল অণুজীব পোরফাইরিডিয়াম purpureum দ্বারা জৈব ক্ষয় সম্পর্কিত জৈব ক্ষয় প্রদর্শন করতে।তারা দেখায় যে ফটোপিরিয়ড জৈব ক্ষয় ছাড়াই সম্ভাবনার বিবর্তনের সাথে যুক্ত, 24:00 এর কাছাকাছি সিউডোপেরিওডিক দোলন হিসাবে নিজেকে প্রকাশ করে।এই পর্যবেক্ষণগুলি ডাউলিং এট আল দ্বারা নিশ্চিত করা হয়েছিল।[৮৬] তারা সায়ানোব্যাকটেরিয়া আনাবায়নার সালোকসংশ্লেষী বায়োফিল্ম প্রদর্শন করে।দ্রবীভূত অক্সিজেন আলোর ক্রিয়ায় গঠিত হয়, যা মুক্ত জৈব ক্ষয় সম্ভাবনার পরিবর্তন বা ওঠানামার সাথে জড়িত।ফটোপিরিয়ডের গুরুত্ব এই সত্য দ্বারা জোর দেওয়া হয় যে জৈব ক্ষয়ের জন্য মুক্ত সম্ভাবনা আলোর পর্যায়ে বৃদ্ধি পায় এবং অন্ধকার পর্যায়ে হ্রাস পায়।এটি সালোকসংশ্লেষী মাইক্রোঅ্যালজি দ্বারা উত্পাদিত অক্সিজেনের কারণে, যা ইলেক্ট্রোডের কাছাকাছি উত্পন্ন আংশিক চাপের মাধ্যমে ক্যাথোডিক প্রতিক্রিয়াকে প্রভাবিত করে।
উপরন্তু, ফুরিয়ার ট্রান্সফর্ম ইনফ্রারেড স্পেকট্রোস্কোপি (FTIR) Nb-MXenes-এর সাথে মিথস্ক্রিয়া করার পরে মাইক্রোঅ্যালজি কোষের রাসায়নিক গঠনে কোন পরিবর্তন ঘটেছে কিনা তা খুঁজে বের করার জন্য সঞ্চালিত হয়েছিল।এই প্রাপ্ত ফলাফলগুলি জটিল এবং আমরা সেগুলিকে SI (চিত্র S23-S25, MAX পর্যায়ের ফলাফল এবং ML MXenes সহ) উপস্থাপন করি।সংক্ষেপে, মাইক্রোঅ্যালগির প্রাপ্ত রেফারেন্স স্পেকট্রা আমাদের এই জীবের রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য সম্পর্কে গুরুত্বপূর্ণ তথ্য সরবরাহ করে।এই সম্ভাব্য কম্পনগুলি 1060 cm-1 (CO), 1540 cm-1, 1640 cm-1 (C=C), 1730 cm-1 (C=O), 2850 cm-1, 2920 cm-1 ফ্রিকোয়েন্সিতে অবস্থিত।এক.1 1 (C–H) এবং 3280 cm–1 (O–H)।SL Nb-MXenes-এর জন্য, আমরা একটি CH-বন্ড স্ট্রেচিং স্বাক্ষর পেয়েছি যা আমাদের পূর্ববর্তী অধ্যয়নের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ।যাইহোক, আমরা লক্ষ্য করেছি যে C=C এবং CH বন্ডের সাথে যুক্ত কিছু অতিরিক্ত শিখর অদৃশ্য হয়ে গেছে।এটি ইঙ্গিত দেয় যে SL Nb-MXenes-এর সাথে মিথস্ক্রিয়ার কারণে মাইক্রোঅ্যালগির রাসায়নিক গঠন ছোটখাটো পরিবর্তন হতে পারে।
মাইক্রোঅ্যালগির জৈব রসায়নে সম্ভাব্য পরিবর্তনগুলি বিবেচনা করার সময়, অজৈব অক্সাইড, যেমন নিওবিয়াম অক্সাইড, পুনঃবিবেচনা করা প্রয়োজন59।এটি কোষের পৃষ্ঠ দ্বারা ধাতু গ্রহণ, সাইটোপ্লাজমে তাদের পরিবহন, অন্তঃকোষীয় কার্বক্সিল গোষ্ঠীর সাথে তাদের সংযোগ এবং অণুজীব পলিফসফোসোমে তাদের জমা 20,88,89,90 এর সাথে জড়িত।উপরন্তু, অণুজীব এবং ধাতুর মধ্যে সম্পর্ক কোষের কার্যকরী গ্রুপ দ্বারা রক্ষণাবেক্ষণ করা হয়।এই কারণে, শোষণও মাইক্রোঅ্যালজি পৃষ্ঠের রসায়নের উপর নির্ভর করে, যা বেশ জটিল9,91।সাধারণভাবে, প্রত্যাশিত হিসাবে, Nb অক্সাইড শোষণের কারণে সবুজ অণুজীবের রাসায়নিক গঠন সামান্য পরিবর্তিত হয়েছে।
মজার বিষয় হল, মাইক্রোঅ্যালগির পরিলক্ষিত প্রাথমিক বাধা সময়ের সাথে বিপরীত ছিল।যেমনটি আমরা লক্ষ্য করেছি, অণুজীব প্রাথমিক পরিবেশগত পরিবর্তনকে কাটিয়ে উঠেছে এবং অবশেষে স্বাভাবিক বৃদ্ধির হারে ফিরে এসেছে এবং এমনকি বৃদ্ধি পেয়েছে।জিটা সম্ভাবনার অধ্যয়নগুলি পুষ্টির মিডিয়াতে প্রবর্তিত হলে উচ্চ স্থিতিশীলতা দেখায়।এইভাবে, মাইক্রোঅ্যালজি কোষ এবং Nb-MXene ন্যানোফ্লেক্সের মধ্যে পৃষ্ঠের মিথস্ক্রিয়া হ্রাস পরীক্ষা জুড়ে বজায় রাখা হয়েছিল।আমাদের আরও বিশ্লেষণে, আমরা মাইক্রোঅ্যালগির এই অসাধারণ আচরণের অন্তর্নিহিত কর্মের প্রধান প্রক্রিয়াগুলিকে সংক্ষিপ্ত করি।
এসইএম পর্যবেক্ষণগুলি দেখিয়েছে যে অণুজীবগুলি Nb-MXenes-এর সাথে সংযুক্ত থাকে।গতিশীল চিত্র বিশ্লেষণ ব্যবহার করে, আমরা নিশ্চিত করি যে এই প্রভাবটি দ্বি-মাত্রিক Nb-MXene ন্যানোফ্লেক্সকে আরও গোলাকার কণাতে রূপান্তরিত করে, যার ফলে প্রমাণ করে যে ন্যানোফ্লেকের পচন তাদের অক্সিডেশনের সাথে যুক্ত।আমাদের অনুমান পরীক্ষা করার জন্য, আমরা উপাদান এবং জৈব রাসায়নিক গবেষণার একটি সিরিজ পরিচালনা করেছি।পরীক্ষার পর, ন্যানোফ্লেক্সগুলি ধীরে ধীরে জারিত হয় এবং NbO এবং Nb2O5 পণ্যগুলিতে পচে যায়, যা সবুজ অণুজীবের জন্য হুমকি সৃষ্টি করে না।FTIR পর্যবেক্ষণ ব্যবহার করে, আমরা 2D Nb-MXene ন্যানোফ্লেকের উপস্থিতিতে ইনকিউবেটেড মাইক্রোঅ্যালগির রাসায়নিক গঠনে কোনও উল্লেখযোগ্য পরিবর্তন খুঁজে পাইনি।মাইক্রোঅ্যালজি দ্বারা নিওবিয়াম অক্সাইড শোষণের সম্ভাবনা বিবেচনা করে, আমরা একটি এক্স-রে ফ্লুরোসেন্স বিশ্লেষণ করেছি।এই ফলাফলগুলি স্পষ্টভাবে দেখায় যে অধ্যয়ন করা মাইক্রোঅ্যালজিগুলি নাইওবিয়াম অক্সাইডগুলিতে (NbO এবং Nb2O5) খাওয়ায়, যা অধ্যয়ন করা মাইক্রোঅ্যালগির জন্য অ-বিষাক্ত।