Tapadh leibh airson tadhal air Nature.com. Tha taic CSS cuibhrichte aig an dreach brabhsair a tha thu a’ cleachdadh. Airson an eòlas as fheàrr, tha sinn a’ moladh gun cleachd thu brabhsair ùraichte (no gun cuir thu dheth Modh Co-chòrdalachd ann an Internet Explorer). Aig an aon àm, gus dèanamh cinnteach à taic leantainneach, nì sinn an làrach-lìn gun stoidhlichean agus JavaScript.
Tha creimeadh meanbh-bhitheach (MIC) na dhuilgheadas mòr ann an iomadh gnìomhachas, oir faodaidh e call eaconamach mòr adhbhrachadh. Bithear a’ cleachdadh stàilinn gun smal dà-fhillte 2707 (2707 HDSS) ann an àrainneachdan mara air sgàth cho math ’s a tha e an aghaidh cheimigean. Ach, cha deach a strì an aghaidh MIC a dhearbhadh gu deuchainneach. Rinn an sgrùdadh seo sgrùdadh air giùlan MIC 2707 HDSS air adhbhrachadh leis a’ bacteria aerobic mara Pseudomonas aeruginosa. Sheall mion-sgrùdadh dealan-cheimigeach, ma tha biofilm Pseudomonas aeruginosa an làthair anns a’ mheadhan 2216E, gu bheil atharrachadh adhartach ann an comas creimeadh agus àrdachadh ann an dùmhlachd sruth creimeadh a’ tachairt. Sheall mion-sgrùdadh air speactroscopaidh foto-electron X-ghath (XPS) lùghdachadh ann an susbaint Cr air uachdar an t-sampall fon biofilm. Sheall mion-sgrùdadh lèirsinneach air na slocan gun do rinn am biofilm P. aeruginosa doimhneachd sloc as àirde de 0.69 µm rè 14 latha de ghoir. Ged a tha seo beag, tha e a’ nochdadh nach eil 2707 HDSS gu tur dìonach bho MIC biofilms P. aeruginosa.
Tha stàilinnean gun staoin dùbailte (DSS) air an cleachdadh gu farsaing ann an diofar ghnìomhachasan air sgàth an cothlamadh foirfe de fheartan meacanaigeach sàr-mhath agus strì an aghaidh creimeadh1,2. Ach, tha claisean ionadail fhathast a’ tachairt agus a’ toirt buaidh air ionracas na stàilinn seo3,4. Chan eil DSS an aghaidh creimeadh miocrobach (MIC)5,6. A dh’ aindeoin an raon farsaing de thagraidhean airson DSS, tha àrainneachdan ann fhathast far nach eil strì an aghaidh creimeadh DSS gu leòr airson a chleachdadh san fhad-ùine. Tha seo a’ ciallachadh gu bheil feum air stuthan nas daoire le strì an aghaidh creimeadh nas àirde. Lorg Jeon et al7 gu bheil cuid de chuingealachaidhean aig eadhon stàilinnean gun staoin super duplex (SDSS) a thaobh strì an aghaidh creimeadh. Mar sin, ann an cuid de chùisean, tha feum air stàilinnean gun staoin super duplex (HDSS) le strì an aghaidh creimeadh nas àirde. Lean seo gu leasachadh HDSS làn-alloy.
Tha an aghaidh creimeadh DSS an urra ri co-mheas ìrean alpha agus gamma agus air a lughdachadh ann an roinnean Cr, Mo agus W 8, 9, 10 ri taobh an dàrna ìre. Tha susbaint àrd de Cr, Mo agus N11 ann an HDSS, agus mar sin tha strì an aghaidh creimeadh sàr-mhath aige agus luach àrd (45-50) den àireamh strì an aghaidh tolladh co-ionann (PREN) air a dhearbhadh le wt.% Cr + 3.3 (wt.% Mo + 0.5 wt. .%W) + 16% wt. N12. Tha an strì an aghaidh creimeadh sàr-mhath aige an urra ri co-dhèanamh cothromach anns a bheil timcheall air 50% ìrean ferritic (α) agus 50% austenitic (γ). Tha feartan meacanaigeach nas fheàrr aig HDSS agus strì nas àirde an aghaidh creimeadh clòraid. Le bhith a’ leasachadh an aghaidh creimeadh, tha e comasach HDSS a chleachdadh ann an àrainneachdan clòraid nas ionnsaigheach leithid àrainneachdan mara.
Tha MICan na dhuilgheadas mòr ann am mòran ghnìomhachasan leithid gnìomhachasan ola is gas agus uisge14. Tha MIC cunntachail airson 20% den mhilleadh creimeadh gu lèir15. Tha MIC na chreimeadh bith-electro-cheimigeach a chithear ann an iomadh àrainneachd. Bidh biofilms a chruthaicheas air uachdar meatailt ag atharrachadh nan suidheachaidhean electro-cheimigeach, agus mar sin a’ toirt buaidh air a’ phròiseas creimeadh. Thathas a’ creidsinn gu farsaing gur e biofilms a tha ag adhbhrachadh creimeadh MIC. Bidh meanbh-fhàs-bheairtean electrogenic ag ithe meatailtean gus an lùth a dh’ fheumas iad airson a bhith beò fhaighinn17. Tha sgrùdaidhean MIC o chionn ghoirid air sealltainn gur e EET (gluasad electron extracellular) am bàillidh a tha a’ cuingealachadh an reata ann am MIC air a bhrosnachadh le meanbh-fhàs-bheairtean electrogenic. Sheall Zhang et al.18 gu bheil eadar-mheadhanairean electron a’ luathachadh gluasad electrons eadar ceallan Desulfovibrio sessificans agus stàilinn gun smal 304, agus mar thoradh air sin bidh ionnsaigh MIC nas cruaidhe. Tha Anning et al.19 agus Wenzlaff et al.20 air sealltainn gum faod biofilms de bacteria creimneach a lughdaicheas sulfate (SRBn) electrons a ghabhail a-steach gu dìreach bho shubstratan meatailt, agus mar thoradh air sin bidh claisean cruaidh ann.
Tha fios gu bheil DSS so-leònte ri MIC ann am meadhanan anns a bheil SRBn, bacteria a lughdaicheas iarann ​​(IRBn), msaa. 21. Bidh na bacteria seo ag adhbhrachadh claisean ionadail air uachdar DSS fo biofilms 22,23. Eu-coltach ri DSS, chan eil an HDSS24 MIC ainmeil.
'S e bacteria Gram-àicheil, gluasadach, slat-chruthach a th' ann am Pseudomonas aeruginosa a tha air a sgaoileadh gu farsaing ann an nàdar25. Tha Pseudomonas aeruginosa cuideachd na phrìomh bhuidheann meanbh-fhàs-bheairtean san àrainneachd mhara, ag adhbhrachadh dùmhlachdan àrda MIC. Tha Pseudomonas an sàs gu gnìomhach sa phròiseas creimeadh agus tha e air aithneachadh mar neach-tuineachaidh tùsaire rè cruthachadh biofilm. Sheall Mahat et al.28 agus Yuan et al.29 gu bheil Pseudomonas aeruginosa buailteach ìre creimeadh stàilinn agus aloidhean tlàth a mheudachadh ann an àrainneachdan uisgeach.
B’ e prìomh amas na h-obrach seo sgrùdadh a dhèanamh air feartan MIC 2707 HDSS air adhbhrachadh leis a’ bacteria aerobic mara Pseudomonas aeruginosa a’ cleachdadh dhòighean dealan-cheimigeach, dòighean mion-sgrùdaidh uachdar agus mion-sgrùdadh toraidh creimeadh. Chaidh sgrùdaidhean dealan-cheimigeach, a’ gabhail a-steach comas cuairt fhosgailte (OCP), strì an aghaidh pòlarachaidh loidhneach (LPR), speactroscopaidh impedance dealan-cheimigeach (EIS), agus pòlarachadh fiùghantach comasach, a dhèanamh gus giùlan an MIC 2707 HDSS a sgrùdadh. Chaidh mion-sgrùdadh speactroimeatrach sgapadh lùtha (EDS) a dhèanamh gus eileamaidean ceimigeach a lorg air uachdar creimichte. A bharrachd air an sin, chaidh speactroscopaidh foto-electron X-ghath (XPS) a chleachdadh gus seasmhachd pasivation film ocsaid a dhearbhadh fo bhuaidh àrainneachd mara anns a bheil Pseudomonas aeruginosa. Chaidh doimhneachd nan slocan a thomhas fo mhiocroscop sganaidh laser confocal (CLSM).
Tha Clàr 1 a’ sealltainn co-dhèanamh ceimigeach 2707 HDSS. Tha Clàr 2 a’ sealltainn gu bheil feartan meacanaigeach sàr-mhath aig 2707 HDSS le neart toraidh de 650 MPa. Air figear 1, chithear meanbh-structar optigeach 2707 HDSS air a làimhseachadh le teas fuasglaidh. Anns a’ mheanbh-structar anns a bheil mu 50% ìrean austenite agus 50% ferrite, chithear còmhlain fhada de ìrean austenite agus ferrite gun ìrean àrd-sgoile.
Air figear 2a, chithear comas a’ chuairt fhosgailte (Eocp) an aghaidh ùine nochdaidh airson 2707 HDSS ann am meadhan neo-bhitheach 2216E agus broth P. aeruginosa airson 14 latha aig 37°C. Tha e a’ sealltainn gu bheil an t-atharrachadh as motha agus as cudromaiche ann an Eocp a’ tachairt taobh a-staigh a’ chiad 24 uairean. Ràinig luachan Eocp anns an dà chùis an ìre as àirde aig -145 mV (an coimeas ri SCE) timcheall air 16 uairean agus an uairsin thuit iad gu mòr, a’ ruighinn -477 mV (an coimeas ri SCE) agus -236 mV (an coimeas ri SCE) airson an sampall neo-bhitheach. agus cùpain P Pseudomonas aeruginosa, fa leth). Às deidh 24 uairean, bha luach Eocp 2707 HDSS airson P. aeruginosa an ìre mhath seasmhach aig -228 mV (an coimeas ri SCE), agus bha an luach co-fhreagarrach airson sampallan neo-bhitheòlasach timcheall air -442 mV (an coimeas ri SCE). Bha Eocp an làthair P. aeruginosa gu math ìosal.
Sgrùdadh dealan-cheimigeach air 2707 sampall HDSS ann am meadhan neo-bhitheach agus broth Pseudomonas aeruginosa aig 37 °C:
(a) Eocp mar ghnìomh den ùine nochdaidh, (b) lùban poilearachd aig latha 14, (c) Rp mar ghnìomh den ùine nochdaidh, agus (d) icorr mar ghnìomh den ùine nochdaidh.
Tha Clàr 3 a’ sealltainn paramadairean creimeadh electroceimiceach 2707 sampall HDSS a chaidh a nochdadh do mheadhanan air an deach Pseudomonas aeruginosa a chur a-steach thar ùine 14 latha. Chaidh tangentan lùban an anòd agus catod a ro-mheasadh gus eadar-ghearraidhean fhaighinn a’ toirt dùmhlachd sruth creimeadh (icorr), comas creimeadh (Ecorr) agus leathad Tafel (βα agus βc) a rèir dhòighean àbhaisteach30,31.
Mar a chithear ann am figear 2b, dh’ adhbhraich gluasad suas ann an lùb P. aeruginosa àrdachadh ann an Ecorr an taca ris a’ lùb neo-bhitheach. Dh’ èirich luach icorr, a tha co-rèireach ris an ìre creimeadh, gu 0.328 µA cm-2 anns an sampall Pseudomonas aeruginosa, a tha ceithir tursan nas motha na anns an sampall neo-bhitheòlasach (0.087 µA cm-2).
’S e dòigh-obrach electroceimigeach neo-sgriosail chlasaigeach a th’ ann an LPR airson mion-sgrùdadh luath air creimeadh. Chaidh a chleachdadh cuideachd gus MIC32 a sgrùdadh. Air figear 2c chithear an aghaidh pòlarachaidh (Rp) mar ghnìomh den ùine nochdaidh. Tha luach Rp nas àirde a’ ciallachadh nas lugha de chreimeadh. Taobh a-staigh a’ chiad 24 uairean, ràinig Rp 2707 HDSS a’ mhullach aig 1955 kΩ cm2 airson sampallan neo-bhitheach agus 1429 kΩ cm2 airson sampallan Pseudomonas aeruginosa. Tha Figear 2c cuideachd a’ sealltainn gun do thuit luach Rp gu luath às deidh aon latha agus an uairsin gun do dh’fhan e gu ìre mhòr gun atharrachadh thairis air na 13 latha a lean. Tha luach Rp sampall Pseudomonas aeruginosa mu 40 kΩ cm2, a tha mòran nas ìsle na luach 450 kΩ cm2 sampall neo-bhitheòlasach.
Tha luach icorr co-rèireach ris an ìre creimeadh èideadh. Faodar a luach obrachadh a-mach bhon cho-aontar Stern-Giri a leanas:
A rèir Zoe et al. 33, chaidh luach àbhaisteach leathad Tafel B san obair seo a ghabhail mar 26 mV/dec. Tha Figear 2d a’ sealltainn gun do dh’fhan icorr an t-sampall neo-bhitheòlasach 2707 an ìre mhath seasmhach, agus gun robh an sampall P. aeruginosa ag atharrachadh gu mòr às dèidh a’ chiad 24 uairean. Bha luachan icorr nan sampallan P. aeruginosa òrdugh meudachd nas àirde na luachan nan smachdan neo-bhitheòlasach. Tha an gluasad seo a rèir toraidhean strì an aghaidh pòlarachaidh.
’S e dòigh neo-sgriosail eile a th’ ann an EIS a thathas a’ cleachdadh gus ath-bheachdan electroceimiceach a chomharrachadh air uachdaran creimichte. Speactra impedance agus luachan comas obraichte de shamhlaichean a tha fosgailte do àrainneachd neo-bhitheach agus fuasgladh Pseudomonas aeruginosa, strì an aghaidh film/biofilm fulangach Rb a chaidh a chruthachadh air uachdar an t-sampall, strì an aghaidh gluasaid cosgais Rct, comas dealain dà-shreath Cdl (EDL) agus paramadairean eileamaid ìre QCPE seasmhach (CPE). Chaidh na paramadairean seo a sgrùdadh tuilleadh le bhith a’ freagairt an dàta a’ cleachdadh modail cuairte co-ionann (EEC).
Air figear 3 chithear plotaichean àbhaisteach Nyquist (a agus b) agus plotaichean Bode (a' agus b') airson 2707 sampall HDSS ann am meadhanan neo-bhitheach agus broth P. aeruginosa airson amannan goir eadar-dhealaichte. Bidh trast-thomhas fàinne Nyquist a’ lùghdachadh nuair a tha Pseudomonas aeruginosa an làthair. Tha plota Bode (Figear 3b') a’ sealltainn an àrdachadh ann an impedance iomlan. Gheibhear fiosrachadh mun cunbhalachd ùine fois bho maxima ìre. Air figear 4 chithear na structaran corporra stèidhichte air monolayer (a) agus bilayer (b) agus na EECan co-fhreagarrach. Tha CPE air a thoirt a-steach don mhodail EEC. Tha an ìre inntrigidh agus an impedance aige air an cur an cèill mar a leanas:
Dà mhodail fiosaigeach agus cuairtean co-ionann co-fhreagarrach airson speactram impedance sampall 2707 HDSS a shuidheachadh:
far a bheil Y0 na luach KPI, j an àireamh mac-meanmnach no (-1)1/2, ω an tricead ceàrnach, n clàr-amais cumhachd KPI nas lugha na aon35. Tha an tionndadh strì an aghaidh gluasaid luchd (ie 1/Rct) a’ freagairt ris an ìre creimeadh. Mar as lugha an Rct, ’s ann as àirde an ìre creimeadh27. Às dèidh 14 latha de ghoir, ràinig Rct nan sampallan Pseudomonas aeruginosa 32 kΩ cm2, a tha mòran nas lugha na an 489 kΩ cm2 de shamhlaichean neo-bhitheòlasach (Clàr 4).
Tha na h-ìomhaighean CLSM agus na h-ìomhaighean SEM ann am Figear 5 a’ sealltainn gu soilleir gu bheil còmhdach biofilm air uachdar sampall HDSS 2707 an dèidh 7 latha dùmhail. Ach, an dèidh 14 latha, bha còmhdach biofilm bochd agus nochd cuid de cheallan marbha. Tha Clàr 5 a’ sealltainn tighead biofilm air 2707 sampallan HDSS an dèidh nochdadh do P. aeruginosa airson 7 agus 14 latha. Dh’atharraich an tighead biofilm as motha bho 23.4 µm an dèidh 7 latha gu 18.9 µm an dèidh 14 latha. Dhearbh an tighead biofilm cuibheasach an gluasad seo cuideachd. Thuit e bho 22.2 ± 0.7 μm an dèidh 7 latha gu 17.8 ± 1.0 μm an dèidh 14 latha.
(a) Ìomhaigh CLSM 3-mheudach aig 7 latha, (b) Ìomhaigh CLSM 3-mheudach aig 14 latha, (c) Ìomhaigh SEM aig 7 latha, agus (d) Ìomhaigh SEM aig 14 latha.
Nochd EMF eileamaidean ceimigeach ann am biofilms agus toraidhean creimeadh air sampallan a chaidh fhoillseachadh do P. aeruginosa airson 14 latha. Air fig. Tha Figear 6 a’ sealltainn gu bheil susbaint C, N, O, agus P ann am biofilms agus toraidhean creimeadh gu math nas àirde na ann am meatailtean fìor-ghlan, leis gu bheil na h-eileamaidean sin co-cheangailte ri biofilms agus na metabolites aca. Chan fheum meanbh-fhàs-bheairtean ach glè bheag de chromium agus iarann. Tha ìrean àrda de Cr agus Fe anns a’ biofilm agus toraidhean creimeadh air uachdar nan sampallan a’ nochdadh gu bheil am maitrís meatailt air eileamaidean a chall air sgàth creimeadh.
Às dèidh 14 latha, chaidh slocan le agus às aonais P. aeruginosa fhaicinn ann am meadhan 2216E. Mus deach an goinneadaireachd, bha uachdar nan sampallan rèidh agus gun lochdan (Figear 7a). Às dèidh goinneadaireachd agus toirt air falbh biofilm agus toraidhean creimeadh, chaidh na slocan as doimhne air uachdar nan sampallan a sgrùdadh a’ cleachdadh CLSM, mar a chithear ann am Figear 7b agus c. Cha deach slocan follaiseach sam bith a lorg air uachdar smachdan neo-bhitheòlasach (doimhneachd slocan as àirde 0.02 µm). B’ e 0.52 µm aig 7 latha agus 0.69 µm aig 14 latha an doimhneachd slocan as àirde air adhbhrachadh le P. aeruginosa, stèidhichte air an doimhneachd slocan as àirde cuibheasach bho 3 sampallan (chaidh 10 doimhneachdan slocan as àirde a thaghadh airson gach sampall). Coileanadh de 0.42 ± 0.12 µm agus 0.52 ± 0.15 µm, fa leth (Clàr 5). Tha na luachan doimhneachd toll seo beag ach cudromach.
(a) mus tèid a nochdadh, (b) 14 latha ann an àrainneachd neo-bhitheach, agus (c) 14 latha ann am broth Pseudomonas aeruginosa.
Air figear. Tha Clàr 8 a’ sealltainn speactra XPS diofar uachdaran sampall, agus tha geàrr-chunntas air a’ cho-dhèanamh ceimigeach a chaidh a sgrùdadh airson gach uachdar ann an Clàr 6. Ann an Clàr 6, bha na ceudadan atamach de Fe agus Cr ann an làthair P. aeruginosa (sampallan A agus B) mòran nas ìsle na an fheadhainn de smachdan neo-bhitheòlasach. (sampallan C agus D). Airson sampall P. aeruginosa, chaidh an lùb speactramach aig ìre niùclas Cr 2p a chur ri ceithir pàirtean mullaich le lùths ceangail (BE) de 574.4, 576.6, 578.3 agus 586.8 eV, a dh’ fhaodar a chur às leth Cr, Cr2O3, CrO3. agus Cr(OH)3, fa leth (Figear 9a agus b). Airson sampallan neo-bhitheòlasach, tha dà phrìomh mhullach ann an speactram prìomh ìre Cr 2p airson Cr (573.80 eV airson BE) agus Cr2O3 (575.90 eV airson BE) ann am Figearan. 9c agus d, fa leth. B’ e an diofar as iongantaiche eadar sampallan neo-bhitheach agus sampallan P. aeruginosa làthaireachd Cr6+ agus co-mheas coimeasach nas àirde de Cr(OH)3 (BE 586.8 eV) fon biofilm.
Tha speactraman XPS farsaing uachdar sampall 2707 HDSS ann an dà mheadhan 7 agus 14 latha, fa leth.
(a) 7 latha de nochdadh do P. aeruginosa, (b) 14 latha de nochdadh do P. aeruginosa, (c) 7 latha ann an àrainneachd neo-bhitheach, agus (d) 14 latha ann an àrainneachd neo-bhitheach.
Tha HDSS a’ nochdadh ìre àrd de dh’aghaidh creimeadh anns a’ mhòr-chuid de dh’àrainneachdan. Dh’innis Kim et al.2 gun deach HDSS UNS S32707 a chomharrachadh mar DSS làn-aloidh le PREN nas motha na 45. B’ e 49 luach PREN sampall 2707 HDSS san obair seo. Tha seo mar thoradh air an t-susbaint àrd cròmium agus an t-susbaint àrd de mholybdenum agus nicil, a tha feumail ann an àrainneachdan searbhagach agus àrainneachdan le susbaint àrd clòraid. A bharrachd air an sin, tha co-dhèanamh cothromach agus meanbh-structar gun lochd buannachdail airson seasmhachd structarail agus strì an aghaidh creimeadh. Ach, a dh’ aindeoin an strì ceimigeach sàr-mhath a th’ aige, tha an dàta deuchainneach san obair seo a’ moladh nach eil 2707 HDSS gu tur dìonach bho MICan biofilm P. aeruginosa.
Sheall toraidhean electroceimiceach gun do dh’èirich an ìre creimeadh de 2707 HDSS ann am broth P. aeruginosa gu mòr an dèidh 14 latha an taca ris an àrainneachd neo-bhitheòlasach. Ann am Figear 2a, chaidh lùghdachadh ann an Eocp fhaicinn an dà chuid anns a’ mheadhan neo-bhitheach agus ann am broth P. aeruginosa rè a’ chiad 24 uairean. Às deidh sin, bidh am biofilm a’ còmhdach uachdar an t-sampall gu tur, agus bidh Eocp an ìre mhath seasmhach36. Ach, bha an ìre Eocp bith-eòlasach mòran nas àirde na an ìre Eocp neo-bhitheòlasach. Tha adhbharan ann airson a chreidsinn gu bheil an diofar seo co-cheangailte ri cruthachadh biofilms P. aeruginosa. Air figear 2d an làthair P. aeruginosa, ràinig luach icorr 2707 HDSS 0.627 μA cm-2, a tha òrdugh meudachd nas àirde na luach an smachd neo-bhitheach (0.063 μA cm-2), a bha a rèir luach Rct a chaidh a thomhas le EIS. Rè a’ chiad beagan làithean, dh’èirich luachan an impedance ann am broth P. aeruginosa air sgàth ceangal cheallan P. aeruginosa agus cruthachadh biofilms. Ach, nuair a chòmhdaicheas am biofilm uachdar an t-sampall gu tur, lùghdaichidh an impedance. Tha an còmhdach dìona air a ionnsaigh sa mhòr-chuid air sgàth cruthachadh biofilms agus metabolites biofilm. Mar thoradh air an sin, lùghdaich an aghaidh creimeadh thar ùine agus dh’ adhbhraich ceangal P. aeruginosa creimeadh ionadail. Bha na gluasadan ann an àrainneachdan neo-bhitheach eadar-dhealaichte. Bha an aghaidh creimeadh den smachd neo-bhitheach mòran nas àirde na an luach co-fhreagarrach de na sampallan a chaidh a nochdadh do bhroth P. aeruginosa. A bharrachd air an sin, airson inntrigidhean neo-bhitheach, ràinig luach Rct 2707 HDSS 489 kΩ cm2 air latha 14, a tha 15 uiread nas àirde na luach Rct (32 kΩ cm2) an làthair P. aeruginosa. Mar sin, tha strì an aghaidh creimeadh sàr-mhath aig 2707 HDSS ann an àrainneachd steirile, ach chan eil e an aghaidh MICan bho bhileagan-bio P. aeruginosa.
Chithear na toraidhean seo cuideachd bho na lùban pòlarachaidh ann am Figearan 2b. Tha geugachadh anodic air a bhith co-cheangailte ri cruthachadh biofilm Pseudomonas aeruginosa agus ath-bheachdan oxidation meatailt. Anns a’ chùis seo, is e lughdachadh ocsaidean an ath-bhualadh cathodic. Mheudaich làthaireachd P. aeruginosa dùmhlachd sruth creimeadh gu mòr, mu òrdugh meudachd nas àirde na anns an smachd abiotic. Tha seo a’ nochdadh gu bheil am biofilm P. aeruginosa a’ neartachadh creimeadh ionadail de 2707 HDSS. Lorg Yuan et al.29 gun do mheudaich dùmhlachd sruth creimeadh an aloidh Cu-Ni 70/30 fo ghnìomh biofilm P. aeruginosa. Is dòcha gu bheil seo mar thoradh air biocatalachadh lughdachadh ocsaidean le biofilms Pseudomonas aeruginosa. Is dòcha gu bheil an amharc seo cuideachd a’ mìneachadh an MIC 2707 HDSS san obair seo. Is dòcha gu bheil nas lugha ocsaidean ann cuideachd fo biofilms aerobic. Mar sin, is dòcha gur e an diùltadh uachdar a’ mheatailt ath-phasiveachadh le ocsaidean aon de na factaran a tha a’ cur ri MIC san obair seo.
Mhol Dickinson et al. 38 gum faodadh gnìomhachd metabolach bacteria neo-ghluasadach air uachdar an t-sampall agus nàdar nan toraidhean creimeadh buaidh dhìreach a thoirt air ìre ath-bheachdan ceimigeach is dealan-cheimigeach. Mar a chithear ann am Figear 5 agus Clàr 5, lùghdaich àireamh nan ceallan agus tiughas biofilm an dèidh 14 latha. Faodar seo a mhìneachadh gu reusanta leis gu robh a’ mhòr-chuid de na ceallan neo-ghluasadach air uachdar 2707 HDSS a’ bàsachadh an dèidh 14 latha air sgàth crìonadh beathachaidh anns a’ mheadhan 2216E no leigeil ma sgaoil ianan meatailt puinnseanta bhon mhaitrics 2707 HDSS. Tha seo na chuingealachadh air deuchainnean baidse.
Anns an obair seo, chuir biofilm P. aeruginosa ri crìonadh ionadail Cr agus Fe fon biofilm air uachdar 2707 HDSS (Figear 6). Tha Clàr 6 a’ sealltainn an lùghdachadh ann am Fe agus Cr ann an sampall D an taca ri sampall C, a’ nochdadh gun do mhair an Fe agus Cr sgaoilte air adhbhrachadh leis a’ biofilm P. aeruginosa airson a’ chiad 7 latha. Tha an àrainneachd 2216E air a chleachdadh gus an àrainneachd mhara atharrais. Tha 17700 ppm Cl- ann, a tha co-chosmhail ris an t-susbaint a th’ ann ann an uisge mara nàdarrach. B’ e làthaireachd 17700 ppm Cl- am prìomh adhbhar airson an lùghdachadh ann an Cr ann an sampallan abiotic 7- agus 14-latha a chaidh a sgrùdadh le XPS. An taca ri sampallan P. aeruginosa, bha sgaoileadh Cr ann an sampallan abiotic mòran nas lugha air sgàth strì làidir 2707 HDSS ri clòirin fo chumhachan abiotic. Air figear 9 chithear làthaireachd Cr6+ anns an fhilm fulangach. Dh’fhaodadh e a bhith an sàs ann a bhith a’ toirt air falbh cromium bho uachdaran stàilinn le biofilms P. aeruginosa, mar a mhol Chen agus Clayton.
Air sgàth fàs bacteria, bha luachan pH a’ mheadhain ro agus às dèidh àiteachaidh 7.4 agus 8.2, fa leth. Mar sin, fo biofilm P. aeruginosa, tha e eu-coltach gun cuir creimeadh searbhag organach ris an obair seo air sgàth an pH àrd gu ìre mhath anns a’ mheadhan mhòr. Cha do dh’atharraich pH a’ mheadhain smachd neo-bhitheòlasach gu mòr (bho 7.4 tùsail gu 7.5 mu dheireadh) rè na h-ùine deuchainn 14 latha. Bha an àrdachadh ann am pH anns a’ mheadhan sìl às dèidh goinneadaireachd mar thoradh air gnìomhachd metabolach P. aeruginosa agus chaidh a lorg gu robh an aon bhuaidh aige air pH às aonais stiallan deuchainn.
Mar a chithear ann am Figear 7, b’ e 0.69 µm an doimhneachd as motha a dh’ adhbhraich biofilm P. aeruginosa, a tha mòran nas motha na doimhneachd a’ mheadhain neo-bhitheach (0.02 µm). Tha seo a rèir an dàta dealan-cheimigeach a chaidh a mhìneachadh gu h-àrd. Tha doimhneachd an t-sloc de 0.69 µm còrr is deich uiread nas lugha na an luach 9.5 µm a chaidh aithris airson 2205 DSS fo na h-aon chumhachan. Tha an dàta seo a’ sealltainn gu bheil 2707 HDSS a’ nochdadh strì nas fheàrr an aghaidh MICn na 2205 DSS. Cha bu chòir seo a bhith na iongnadh leis gu bheil ìrean Cr nas àirde aig 2707 HDSS a bheir seachad fulangas nas fhaide, P. aeruginosa nas duilghe a dhì-fhulangas, agus air sgàth a structar ìre cothromach às aonais sileadh àrd-sgoile cronail bidh e ag adhbhrachadh bualadh.
Mar cho-dhùnadh, chaidh slocan MIC a lorg air uachdar 2707 HDSS ann am broth P. aeruginosa an taca ri slocan neo-shuntasach san àrainneachd neo-bhitheach. Tha an obair seo a’ sealltainn gu bheil strì nas fheàrr aig 2707 HDSS an aghaidh MIC na 2205 DSS, ach chan eil e gu tur dìonach an aghaidh MIC air sgàth biofilm P. aeruginosa. Bidh na toraidhean seo a’ cuideachadh le bhith a’ taghadh stàilinn gun smal agus a’ lughdachadh dùil-beatha iomchaidh airson na h-àrainneachd mara.
Cùpón airson 2707 HDSS air a thoirt seachad le Sgoil Mheatailteachd Oilthigh Northeastern (NEU) ann an Shenyang, Sìona. Tha co-dhèanamh eileamaideach 2707 HDSS air a shealltainn ann an Clàr 1, a chaidh a sgrùdadh le Roinn Mion-sgrùdadh is Deuchainn Stuthan NEU. Chaidh na sampallan uile a làimhseachadh airson fuasgladh cruaidh aig 1180°C airson 1 uair a thìde. Mus deach deuchainn creimeadh a dhèanamh orra, chaidh 2707 HDSS cumadh bonn le farsaingeachd uachdar fosgailte de 1 cm2 a lìomhadh gu grit 2000 le pàipear-gainmhich silicon carbide agus an uairsin a lìomhadh le slurry pùdar 0.05 µm Al2O3. Tha na taobhan agus a’ bhonn air an dìon le peant neo-ghnìomhach. Às deidh tiormachadh, chaidh na sampallan a nighe le uisge dì-ionichte sterile agus an sterilachadh le ethanol 75% (v/v) airson 0.5 uair a thìde. An uairsin chaidh an tiormachadh san adhar fo sholas ultraviolet (UV) airson 0.5 uair a thìde mus deach an cleachdadh.
Chaidh seòrsa MCCC 1A00099 de Pseudomonas aeruginosa mara a cheannach bho Ionad Cruinneachaidh Cultar Mara Xiamen (MCCC), Sìona. Chaidh Pseudomonas aeruginosa fhàs fo chumhachan aerobic aig 37°C ann am flasgaichean 250 ml agus ceallan electroceimiceach glainne 500 ml a’ cleachdadh meadhan leaghaidh Marine 2216E (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Sìona). Tha am meadhan a’ gabhail a-steach (g/l): 19.45 NaCl, 5.98 MgCl2, 3.24 Na2SO4, 1.8 CaCl2, 0.55 KCl, 0.16 Na2CO3, 0.08 KBr, 0.034 SrCl2, 0.08 SrBr2, 0.022 H3BO3, 0.004 NaSiO3, 0016 6NH26NH3, 3.0016 NH3 5.0 peptone, 1.0 earrann beirm agus 0.1 iarann ​​citrate. Cuir san autoclave aig 121°C airson 20 mionaid mus tèid an cur a-steach. Cunnt ceallan neo-ghluasadach agus planctonach le hemocytometer fo mhiocroscop solais aig meudachadh 400x. B’ e timcheall air 106 ceallan/ml an dùmhlachd tùsail de Pseudomonas aeruginosa planctonach dìreach às dèidh an cur a-steach.
Chaidh deuchainnean electroceimigeach a dhèanamh ann an cealla glainne trì-electrode clasaigeach le meud meadhanach de 500 ml. Chaidh an duilleag platanam agus an electrode calomel shàthaichte (SAE) a cheangal ris an reactar tro chaipilean Luggin air an lìonadh le drochaidean salainn, a bha nan electrodan cunntais agus iomraidh, fa leth. Airson dèanamh electrodan obrach, chaidh uèir chopair rubairichte a cheangal ri gach sampall agus a chòmhdach le roisinn epocsa, a’ fàgail timcheall air 1 cm2 de raon gun dìon airson an electrode obrach air aon taobh. Rè tomhais electroceimigeach, chaidh na sampallan a chur anns a’ mheadhan 2216E agus an cumail aig teòthachd goir seasmhach (37°C) ann an amar-uisge. Chaidh dàta OCP, LPR, EIS agus polarachadh fiùghantach comasach a thomhas a’ cleachdadh potentiostat Autolab (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., USA). Chaidh deuchainnean LPR a chlàradh aig ìre sganaidh de 0.125 mV s-1 anns an raon -5 gu 5 mV le Eocp agus ìre samplachaidh de 1 Hz. Rinneadh EIS le tonn sine thairis air raon tricead eadar 0.01 agus 10,000 Hz a’ cleachdadh bholtaids de 5 mV aig Eocp staid sheasmhach. Mus deach an sguabadh comasach a dhèanamh, bha na dealanan ann am modh dìomhain gus an deach luach seasmhach den chomas creimeadh saor a ruighinn. Chaidh na lùban polarachaidh an uairsin a thomhas bho -0.2 gu 1.5 V mar ghnìomh de Eocp aig ìre sganaidh de 0.166 mV/s. Chaidh gach deuchainn ath-aithris 3 tursan le agus às aonais P. aeruginosa.
Chaidh sampallan airson mion-sgrùdadh meatailteagrafach a lìomhadh gu meacanaigeach le pàipear SiC fliuch 2000 grit agus an uairsin gan lìomhadh tuilleadh le crochadh pùdar Al2O3 0.05 µm airson amharc optigeach. Chaidh mion-sgrùdadh meatailteagrafach a dhèanamh le bhith a’ cleachdadh miocroscop optigeach. Chaidh na sampallan a ghràbhaladh le fuasgladh 10 wt% de potasium hydroxide 43.
Às dèidh an goinneadaireachd, chaidh na sampallan a nighe 3 tursan le saline bufair fosfáit (PBS) (pH 7.4 ± 0.2) agus an uairsin chaidh an socrachadh le 2.5% (v/v) glutaraldehyde airson 10 uairean a thìde gus na biofilms a shocrachadh. An uairsin chaidh an dì-uisgeachadh le ethanol baidseichte (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% agus 100% a rèir toirt) mus deach an tiormachadh san adhar. Mu dheireadh, tha film òir air a thasgadh air uachdar an t-sampall gus seoltachd a thoirt seachad airson amharc SEM. Chaidh ìomhaighean SEM a chuimseachadh air spotan leis na ceallan P. aeruginosa as socraiche air uachdar gach sampall. Dèan mion-sgrùdadh EDS gus eileamaidean ceimigeach a lorg. Chaidh miocroscop sganaidh laser confocal Zeiss (CLSM) (LSM 710, Zeiss, a' Ghearmailt) a chleachdadh gus doimhneachd a' chlais a thomhas. Gus slocan creimeadh fon biofilm fhaicinn, chaidh an sampall deuchainn a ghlanadh an toiseach a rèir Inbhe Nàiseanta Shìona (CNS) GB/T4334.4-2000 gus toraidhean creimeadh agus biofilm a thoirt air falbh bho uachdar an t-sampall deuchainn.
Rinneadh mion-sgrùdadh speactroscopaidh foto-eileagtron X-ghath (XPS, siostam mion-sgrùdaidh uachdar ESCALAB250, Thermo VG, USA) le bhith a’ cleachdadh stòr X-ghath aon-dathach (loidhne Alùmanum Kα le lùth de 1500 eV agus cumhachd de 150 W) ann an raon farsaing de lùths ceangail 0 fo chumhachan àbhaisteach de –1350 eV. Chaidh speactraman àrd-rèiteachaidh a chlàradh le bhith a’ cleachdadh lùth tar-chuir de 50 eV agus ceum de 0.2 eV.
Chaidh na sampallan a chaidh a ghoir a thoirt a-mach agus an nighe gu socair le PBS (pH 7.4 ± 0.2) airson 15 s45. Gus comas-beò bacteriach nam biofilms fhaicinn air sampallan, chaidh na biofilms a dhath a’ cleachdadh an LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, USA). Tha dà dhath fluorescent anns a’ phacaid: dath fluorescent uaine SYTO-9 agus dath fluorescent dearg propidium iodide (PI). Ann an CLSM, tha dotagan uaine is dearga fluorescent a’ riochdachadh cheallan beò agus marbh, fa leth. Airson dathadh, chaidh 1 ml de mheasgachadh anns a bheil 3 µl de SYTO-9 agus 3 µl de fhuasgladh PI a ghoir airson 20 mionaid aig teòthachd an t-seòmair (23°C) anns an dorchadas. Às deidh sin, chaidh na sampallan dathte a sgrùdadh aig dà thonnan-fad (488 nm airson ceallan beò agus 559 nm airson ceallan marbh) a’ cleachdadh inneal Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Iapan). Chaidh tiughas a’ biofilm a thomhas ann am modh sganaidh 3D.
Mar a bheir thu luaidh air an artaigil seo: Li, H. et al. Creimeadh meanbh-bhitheach air stàilinn gun smal 2707 super duplex le biofilm mara Pseudomonas aeruginosa. an saidheans. 6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Sgoltadh creimeadh cuideam de stàilinn gun smal dà-fhillte LDX 2101 ann am fuasglaidhean clòraid an làthair thiosulfate. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Sgoltadh creimeadh cuideam de stàilinn gun smal dà-fhillte LDX 2101 ann am fuasglaidhean clòraid an làthair thiosulfate. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. rasvorah khloridov ann an dìomhaireachd. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Sgoltadh creimeadh cuideam de stàilinn gun smal dà-fhillte LDX 2101 ann am fuasglaidhean clòraid an làthair thiosulfate. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. 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 agus stàilinn gun staoin 在福, Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. salchar ann an dìomhaireachd. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Sgoltadh creimeadh cuideam air stàilinn gun smal dà-fhillte LDX 2101 ann am fuasgladh clòraid an làthair thiosulfate.saidheans coros 80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Buaidhean làimhseachadh teas fuasglaidh agus naitridean ann an gas dìona air an aghaidh ri creimeadh tollaidh ann an tàthaidhean stàilinn gun smal hyper duplex. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Buaidhean làimhseachadh teas fuasglaidh agus naitridean ann an gas dìona air an aghaidh ri creimeadh tollaidh ann an tàthaidhean stàilinn gun smal hyper duplex.Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS agus Park, YS Buaidh làimhseachadh teas fuasglaidh agus naitridean ann an gas dìona air strì an aghaidh creimeadh tollaidh ann an tàthaidhean stàilinn gun smal hyperduplex. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS, YS Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YSKim, ST, Jang, SH, Lee, IS agus Park, YS Buaidh làimhseachadh teas fuasglaidh agus naitridean ann an gas dìona air strì an aghaidh creimeadh toll ann an tàthaidhean stàilinn gun smal super duplex.koros. an saidheans. 53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Sgrùdadh coimeasach ann an ceimigeachd air pitting air adhbhrachadh le meanbh-bhitheòlas agus le dealan-cheimigeachd ann an stàilinn gun smal 316L. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Sgrùdadh coimeasach ann an ceimigeachd air pitting air adhbhrachadh le meanbh-bhitheòlas agus le dealan-cheimigeachd ann an stàilinn gun smal 316L.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. agus Lewandowski, Z. Sgrùdadh ceimigeach coimeasach air claisean meanbh-bhitheòlasach agus dealan-cheimigeach stàilinn gun smal 316L. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. 微 生物和电化学诱导的316L Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. agus Lewandowski, Z. Sgrùdadh ceimigeach coimeasach air pitting air a bhrosnachadh gu meanbh-bhitheòlasach agus dealan-cheimigeach ann an stàilinn gun smal 316L.koros. an saidheans. 45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Giùlan dealan-cheimigeach stàilinn gun smal dà-fhillte 2205 ann am fuasglaidhean alcalin le pH eadar-dhealaichte an làthair clòraid. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Giùlan dealan-cheimigeach stàilinn gun smal dà-fhillte 2205 ann am fuasglaidhean alcalin le pH eadar-dhealaichte an làthair clòraid.Luo H., Dong KF, Lee HG agus Xiao K. Giùlan dealan-cheimigeach stàilinn gun smal dà-fhillte 2205 ann am fuasglaidhean alcalin le pH eadar-dhealaichte an làthair clòraid. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 双相不锈钢在氯化物存在下不同pH 碱性溶液中的电㌖孀 Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 Giùlan dealan-cheimigeach stàilinn gun smal ann an làthaireachd clòraid aig diofar pH ann am fuasgladh alcalin.Luo H., Dong KF, Lee HG agus Xiao K. Giùlan dealan-cheimigeach stàilinn gun smal dà-fhillte 2205 ann am fuasglaidhean alcalin le pH eadar-dhealaichte an làthair clòraid.Iris Electrochem. 64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Buaidh biofilmichean mara air creimeadh: Ath-sgrùdadh goirid. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Buaidh biofilmichean mara air creimeadh: Ath-sgrùdadh goirid.Little, BJ, Lee, JS agus Ray, RI Buaidhean Biofilms Mara air Creimeadh: Ath-sgrùdadh Goirid. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI 海洋生物膜对腐蚀的影响:简明综述. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RILittle, BJ, Lee, JS agus Ray, RI Buaidhean Biofilms Mara air Creimeadh: Ath-sgrùdadh Goirid.Iris Electrochem. 54, 2-7 (2008).