Tapadh leibh airson tadhal air Nature.com.Chan eil ach beagan taic CSS aig an tionndadh brobhsair a tha thu a’ cleachdadh.Airson an eòlas as fheàrr, tha sinn a’ moladh gun cleachd thu brobhsair ùraichte (no cuir à comas Modh Co-chòrdalachd ann an Internet Explorer).Anns an eadar-ama, gus dèanamh cinnteach à taic leantainneach, bheir sinn seachad an làrach gun stoidhlichean agus JavaScript.
Tha corrachadh microbial (MIC) na fhìor dhuilgheadas ann am mòran ghnìomhachasan, oir faodaidh e call mòr eaconamach adhbhrachadh.Thathas a’ cleachdadh stàilinn stainless super duplex 2707 (2707 HDSS) ann an àrainneachdan mara air sgàth cho làidir ‘s a tha e ceimigeach.Ach, cha deach a sheasamh an aghaidh MIC a dhearbhadh gu deuchainneach.Rinn an sgrùdadh seo sgrùdadh air giùlan MIC 2707 HDSS air adhbhrachadh leis a’ bacterium aerobic mara Pseudomonas aeruginosa.Sheall mion-sgrùdadh electroceimiceach, ann an làthaireachd biofilm Pseudomonas aeruginosa ann am meadhan 2216E, gu bheil atharrachadh adhartach ann an comas corrach agus àrdachadh ann an dùmhlachd sruth corrach a’ tachairt.Sheall mion-sgrùdadh air speactroscopaidh photoelectron X-ray (XPS) lùghdachadh ann an susbaint Cr air uachdar an t-sampall fon biofilm.Sheall mion-sgrùdadh lèirsinneach air na slocan gun tug am biofilm P. aeruginosa a-mach doimhneachd sloc as àirde de 0.69 µm rè 14 latha de dh’ goir.Ged a tha seo beag, tha e a’ nochdadh nach eil 2707 HDSS gu tur dìonach don MIC de biofilms P. aeruginosa.
Thathas a’ cleachdadh steels stainless duplex (DSS) gu farsaing ann an grunn ghnìomhachasan air sgàth an cothlamadh foirfe de fheartan meacanaigeach sàr-mhath agus an aghaidh creimeadh1,2.Ach, tha slugadh ionadail fhathast a’ tachairt agus a’ toirt buaidh air ionracas na stàilinn seo3,4.Chan eil DSS an aghaidh creimeadh microbial (MIC) 5,6.A dh’ aindeoin an raon fharsaing de thagraidhean airson DSS, tha àrainneachdan ann fhathast far nach eil an aghaidh creimeadh DSS gu leòr airson a chleachdadh san fhad-ùine.Tha seo a 'ciallachadh gu bheil feum air stuthan nas daoire le barrachd strì an aghaidh corrach.Lorg Jeon et al7 gu bheil cuid de chuingealachaidhean aig eadhon steels stainless super duplex (SDSS) a thaobh strì an aghaidh creimeadh.Mar sin, ann an cuid de chùisean, tha feum air steels stainless super duplex (HDSS) le neart creimeadh nas àirde.Mar thoradh air seo chaidh leasachadh HDSS làn-chòmhdach.
Tha DSS an aghaidh creimeadh an urra ris a’ cho-mheas de ìrean alpha agus gamma agus air ìsleachadh 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, mar sin tha sàr-dhroch bhuaidh aige agus luach àrd (45-50) den àireamh strì co-ionann (PREN) air a dhearbhadh le wt.% Cr + 3.3 (wt.% Mo + 0.5 wt. .%W) + 16% wt.N12.Tha an sàr-aghaidh creimeadh aige an urra ri co-dhèanamh cothromach anns a bheil timcheall air ìrean 50% ferritic (α) agus 50% austenitic (γ).Tha feartan meacanaigeach nas fheàrr aig HDSS agus strì nas àirde an aghaidh creimeadh clorid.Tha strì an aghaidh creimeadh nas fheàrr a’ leudachadh cleachdadh HDSS ann an àrainneachdan clorid nas ionnsaigheach leithid àrainneachdan mara.
Tha MICan na phrìomh dhuilgheadas ann am mòran ghnìomhachasan leithid na gnìomhachasan ola is gas agus uisge14.Tha MIC a’ dèanamh suas 20% de mhilleadh corrach15.Tha MIC na chreachadh bith-cheimiceach a chithear ann an iomadh àrainneachd.Bidh biofilms a bhios a’ cruthachadh air uachdar meatailt ag atharrachadh nan suidheachaidhean electrochemical, agus mar sin a’ toirt buaidh air a’ phròiseas coirbeachd.Thathas den bheachd gu farsaing gur e biofilms a tha coirbeachd MIC.Bidh meanbh-fhàs-bheairtean electrogenic ag ithe mheatailtean air falbh gus an lùth fhaighinn a dh’ fheumas iad airson a bhith beò17.Tha sgrùdaidhean MIC o chionn ghoirid air sealltainn gur e EET (gluasad dealanach extracellular) am feart cuibhreachaidh reata ann am MIC air adhbhrachadh le meanbh-fhàs-bheairtean electrogenic.Zhang et al.Sheall 18 gu bheil eadar-mheadhanairean dealanach a’ luathachadh gluasad dealanan eadar ceallan Desulfovibrio sessificans agus 304 stàilinn gun staoin, a’ leantainn gu ionnsaigh MIC nas cruaidhe.Ann an et al.19 agus Wenzlaff et al.Tha 20 air sealltainn gum faod biofilms de bacteria a tha a’ lughdachadh sulfate creimneach (SRBn) dealanan a ghabhail a-steach gu dìreach bho fho-stratan meatailt, a’ leantainn gu fìor dhroch bhualadh.
Tha fios gu bheil DSS buailteach do MIC ann am meadhanan anns a bheil SRBn, bacteria a tha a' lùghdachadh iarann ​​(IRBn), msaa. 21 .Bidh na bacteria sin ag adhbhrachadh tughadh ionadail air uachdar DSS fo biofilms22,23.Eu-coltach ri DSS, chan eil mòran eòlach air an HDSS24 MIC.
Tha Pseudomonas aeruginosa na bacterium Gram-àicheil, motile, cumadh slat a tha air a chuairteachadh gu farsaing ann an nàdar25.Tha Pseudomonas aeruginosa cuideachd na phrìomh bhuidheann microbial ann an àrainneachd na mara, ag adhbhrachadh dùmhlachd MIC àrdaichte.Tha Pseudomonas gu mòr an sàs anns a’ phròiseas coirbeachd agus tha e air aithneachadh mar thùsaire coloinidh aig àm cruthachadh biofilm.Tha Mahat et al.28 agus Yuan et al.29 gu bheil Pseudomonas aeruginosa buailteach a bhith ag àrdachadh ìre creimeadh de stàilinn tlàth agus aloidhean ann an àrainneachdan uisgeach.
B’ e prìomh amas na h-obrach seo sgrùdadh a dhèanamh air feartan MIC 2707 HDSS a dh’ adhbhraich am bacterium aerobic mara Pseudomonas aeruginosa a’ cleachdadh dòighean electrochemical, dòighean sgrùdaidh uachdar agus mion-sgrùdadh toraidh coirbeachd.Chaidh sgrùdaidhean electroceimiceach, a ’toirt a-steach comas cuairteachaidh fosgailte (OCP), strì an aghaidh polarachadh sreathach (LPR), speactroscopaidh bacadh electrochemical (EIS), agus polarachadh fiùghantach a dh’ fhaodadh a bhith ann, gus sgrùdadh a dhèanamh air giùlan an MIC 2707 HDSS.Chaidh mion-sgrùdadh spectrometric sgaoilidh lùth (EDS) a dhèanamh gus eileamaidean ceimigeach a lorg air uachdar creimte.A bharrachd air an sin, chaidh X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) a chleachdadh gus seasmhachd 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 fige.1 a’ sealltainn microstructure optigeach de fhuasglaidhean air a làimhseachadh le teas 2707 HDSS.Anns a 'mhic-structar anns a bheil mu 50% austenite agus 50% ìrean ferrite, tha bannan fada de ìrean austenite agus ferrite gun ìrean àrd-sgoile rim faicinn.
Air fige.Tha 2a a’ sealltainn an comas cuairteachaidh fosgailte (Eocp) an aghaidh ùine nochdaidh airson 2707 HDSS ann am meadhan abiotic 2216E agus broth P. aeruginosa airson 14 latha aig 37 ° C.Tha e a’ sealltainn gu bheil an atharrachadh as motha agus as cudromaiche ann an Eocp a’ tachairt taobh a-staigh a’ chiad 24 uairean.Thàinig luachan Eocp anns gach cùis gu àirde aig -145 mV (an coimeas ri SCE) timcheall air 16 h agus an uairsin thuit iad gu sgiobalta, a’ ruighinn -477 mV (an taca ri SCE) agus -236 mV (an taca ri SCE) airson an sampall abiotic.agus P Pseudomonas aeruginosa coupons, fa leth).Às deidh 24 uairean, bha luach Eocp 2707 HDSS airson P. aeruginosa an ìre mhath seasmhach aig -228 mV (an taca ri SCE), fhad ‘s a bha an luach co-fhreagarrach airson sampallan neo-bith-eòlasach timcheall air -442 mV (an taca ri SCE).Bha Eocp an làthair P. aeruginosa gu math ìosal.
Sgrùdadh electroceimiceach air sampaill 2707 HDSS ann am meadhan abiotic agus broth Pseudomonas aeruginosa aig 37 ° C:
(a) Eocp mar ghnìomh ùine nochdaidh, (b) lùban polarachaidh aig latha 14, (c) Rp mar ghnìomh ùine nochdaidh, agus (d) icorr mar ghnìomh ùine nochdaidh.
Tha Clàr 3 a’ sealltainn crìochan corrach electrochemical de 2707 sampall HDSS fosgailte do mheadhanan inoculated abiotic agus Pseudomonas aeruginosa thar ùine de 14 latha.Chaidh tangents nan lùban anod agus catod a chuir a-mach gus croisean-tarsainn fhaighinn a’ toirt dùmhlachd sruth corrach (corr), comas creimeadh (Ecorr) agus leathad Tafel (βα agus βc) a rèir modhan àbhaisteach30,31.
Mar a chithear ann am fige.2b, mar thoradh air gluasad suas ann an lùb P. aeruginosa chaidh àrdachadh ann an Ecorr an taca ris an lùb abiotic.Chaidh an luach icorr, a tha co-rèireach ris an ìre creimeadh, suas gu 0.328 µA cm-2 anns an sampall Pseudomonas aeruginosa, a tha ceithir tursan nas àirde na anns an sampall neo-bhith-eòlasach (0.087 µA cm-2).
Tha LPR na dhòigh electrochemical clasaigeach neo-sgriosail airson mion-sgrùdadh luath air corrach.Chaidh a chleachdadh cuideachd airson sgrùdadh a dhèanamh air MIC32.Air fige.Tha 2c a’ sealltainn an aghaidh polarization (Rp) mar ghnìomh den ùine nochdaidh.Tha luach Rp nas àirde a’ ciallachadh nas lugha de chreachadh.Taobh a-staigh a’ chiad 24 uairean, thàinig Rp 2707 HDSS gu àirde aig 1955 kΩ cm2 airson sampallan abiotic agus 1429 kΩ cm2 airson sampallan Pseudomonas aeruginosa.Tha Figear 2c cuideachd a’ sealltainn gun do lùghdaich luach Rp gu luath às deidh aon latha agus gun do dh’ fhuirich e an ìre mhath gun atharrachadh thairis air na 13 latha a tha romhainn.Tha luach Rp sampall Pseudomonas aeruginosa timcheall air 40 kΩ cm2, a tha mòran nas ìsle na luach 450 kΩ cm2 de shampall neo-bhith-eòlasach.
Tha luach icorr ann an co-rèir ris an ìre coirbeachd èideadh.Faodar a luach obrachadh a-mach bhon cho-aontar Stern-Giri a leanas:
A rèir Zoe et al.33, chaidh gabhail ris gur e luach àbhaisteach leathad Tafel B san obair seo 26 mV/dec.Tha Figear 2d a’ sealltainn gun do dh’ fhan ìomhaigh an t-sampall neo-bhith-eòlasach 2707 gu ìre mhath seasmhach, fhad ‘s a bha sampall P. aeruginosa ag atharrachadh gu mòr às deidh a’ chiad 24 uairean.Bha luachan icorr de shamhlaichean P. aeruginosa òrdugh meudachd nas àirde na an fheadhainn aig smachdan neo-bith-eòlasach.Tha an gluasad seo co-chòrdail ri toraidhean an aghaidh polarization.
Is e dòigh neo-sgriosail eile a th’ ann an EIS a thathar a’ cleachdadh gus ath-bheachdan electroceimiceach a chomharrachadh air uachdar corrach.Spectra impedance agus luachan capacitance àireamhaichte de shamhlaichean a tha fosgailte don àrainneachd abiotic agus fuasgladh Pseudomonas aeruginosa, film fulangach / strì biofilm Rb air a chruthachadh air uachdar an t-sampall, strì gluasad cosgais Rct, comas còmhdach dùbailte dealain Cdl (EDL) agus paramadairean eileamaid ìre QCPE seasmhach (CPE).Chaidh tuilleadh mion-sgrùdadh a dhèanamh air na crìochan sin le bhith a’ cleachdadh an dàta a’ cleachdadh modal cuairteachaidh co-ionann (EEC).
Air fige.Tha 3 a’ sealltainn plotaichean àbhaisteach Nyquist (a agus b) agus plotaichean Bode (a’ agus b’) airson 2707 sampall HDSS ann am meadhanan abiotic agus broth P. aeruginosa airson diofar amannan goir.Tha trast-thomhas an fhàinne Nyquist a ‘lùghdachadh ann an làthaireachd Pseudomonas aeruginosa.Tha cuilbheart Bode (Fig. 3b') a' sealltainn àrdachadh ann am bacadh iomlan.Gheibhear fiosrachadh mu sheasmhachd ùine fois bho ìre maxima.Air fige.Tha 4 a’ sealltainn na structaran fiosaigeach stèidhichte air monolayer (a) agus bilayer (b) agus na EECn co-fhreagarrach.Tha CPE air a thoirt a-steach don mhodal EEC.Tha gabhail ris agus bacadh air an cur an cèill mar a leanas:
Dà mhodail fiosaigeach agus cuairtean co-ionann co-ionann airson a bhith a 'freagairt air an speactram bacadh de shampall 2707 HDSS:
far a bheil Y0 na luach KPI, is e j an àireamh mac-meanmnach no (-1) 1/2, is e ω am tricead ceàrnach, is e n an clàr-amais cumhachd KPI nas lugha na aon35.Tha an tionndadh an-aghaidh gluasad cosgais (ie 1 / Rct) a rèir an ìre creimeadh.Mar as lugha Rct, is ann as àirde an ìre coirbeachd27.Às deidh 14 latha de ghoir, ràinig sampallan Rct de Pseudomonas aeruginosa 32 kΩ cm2, a tha mòran nas lugha na an 489 kΩ cm2 de shamhlaichean neo-bith-eòlasach (Clàr 4).
Tha na h-ìomhaighean CLSM agus ìomhaighean SEM ann am Figear 5 a’ sealltainn gu soilleir gu bheil an còmhdach biofilm air uachdar sampall HDSS 2707 às deidh làithean 7 dùmhail.Ach, às deidh 14 latha, bha còmhdach biofilm truagh agus nochd cuid de cheallan marbh.Tha Clàr 5 a' sealltainn an tighead biofilm air 2707 sampall HDSS an dèidh a bhith fosgailte do P. aeruginosa airson 7 agus 14 latha.Dh’ atharraich an tighead biofilm as àirde bho 23.4 µm às deidh 7 latha gu 18.9 µm às deidh 14 latha.Dhearbh an tighead biofilm cuibheasach seo cuideachd.Lùghdaich e bho 22.2 ± 0.7 μm às deidh 7 latha gu 17.8 ± 1.0 μm às deidh 14 latha.
(a) Ìomhaigh CLSM 3-D aig 7 latha, (b) Ìomhaigh CLSM 3-D 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 coirbeachd air sampallan a bha fosgailte do P. aeruginosa airson 14 latha.Air fige.Tha Figear 6 a’ sealltainn gu bheil susbaint C, N, O, agus P ann am biofilms agus toraidhean coirbeachd 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 microbes ach lorgan de chromium agus iarann.Tha ìrean àrda de Cr agus Fe anns na toraidhean biofilm agus coirbeachd air uachdar nan sampallan a’ nochdadh gu bheil am matrix meatailt air eileamaidean a chall air sgàth corrach.
Às deidh 14 latha, chaidh slocan le agus às aonais P. aeruginosa fhaicinn ann am meadhan 2216E.Mus deach an goir, bha uachdar nan sampallan rèidh agus gun lochdan (Fig. 7a).Às deidh goir agus toirt air falbh stuthan biofilm agus coirbeachd, chaidh na slocan as doimhne air uachdar nan sampallan a sgrùdadh a’ cleachdadh CLSM, mar a chithear ann am Fig. 7b agus c.Cha deach sloc follaiseach sam bith a lorg air uachdar smachdan neo-bith-eòlasach (an doimhneachd as motha de shlaodadh 0.02 µm).B' e an doimhneachd sloc as àirde a dh'adhbhraich P. aeruginosa 0.52 µm aig 7 latha agus 0.69 µm aig 14 latha, stèidhichte air an doimhneachd sloc as àirde cuibheasach bho 3 sampallan (chaidh 10 doimhneachd sloc as àirde a thaghadh airson gach sampall).Coileanadh 0.42 ± 0.12 µm agus 0.52 ± 0.15 µm, fa leth (Clàr 5).Tha na luachan doimhneachd tuill seo beag ach cudromach.
(a) mus nochd iad, (b) 14 latha ann an àrainneachd abiotic, agus (c) 14 latha ann am broth Pseudomonas aeruginosa.
Air fige.Tha Clàr 8 a' sealltainn speactram XPS de dhiofar uachdar sampall, agus tha geàrr-chunntas ann an Clàr 6 air a' cho-dhèanamh ceimigeach a chaidh a mhion-sgrùdadh airson gach uachdar.(sampaill C agus D).Airson sampall P. aeruginosa, chaidh an lùb speactram aig ìre niuclas Cr 2p a chuir air ceithir prìomh phàirtean le lùths ceangail (BE) de 574.4, 576.6, 578.3 agus 586.8 eV, a dh’ fhaodar ainmeachadh mar Cr, Cr2O3, CrO3.agus Cr(OH)3, fa leth (Fig. 9a agus b).Airson sampallan neo-bith-eòlasach, tha dà phrìomh stùc ann an speactram na prìomh ìre Cr 2p airson Cr (573.80 eV airson BE) agus Cr2O3 (575.90 eV airson BE) ann am Figs.9c agus d, fa leth.B’ e an eadar-dhealachadh as iongantaiche eadar sampallan abiotic agus sampallan P. aeruginosa làthaireachd Cr6+ agus cuibhreann coimeasach nas àirde de Cr(OH)3 (BE 586.8 eV) fon biofilm.
Is e an speactra farsaing XPS de uachdar sampall 2707 HDSS ann an dà mheadhan 7 agus 14 latha, fa leth.
(a) 7 latha fosgailte do P. aeruginosa, (b) 14 latha fosgailte do P. aeruginosa, (c) 7 latha ann an àrainneachd eas-bheusach, agus (d) 14 latha ann an àrainneachd abitheach.
Tha HDSS a’ nochdadh ìre àrd de dh’ aghaidh corrach anns a’ mhòr-chuid de àrainneachdan.Dh'aithris Kim et al.2 gun deach HDSS UNS S32707 a chomharrachadh mar DSS làn-chòmhdaichte le PREN nas àirde na 45. B 'e luach PREN sampall 2707 HDSS san obair seo 49. Tha seo air sgàth susbaint àrd chromium agus susbaint àrd molybdenum agus nicil, a tha feumail ann an àrainneachdan searbhach.agus àrainneachdan le susbaint àrd chloride.A bharrachd air an sin, tha co-dhèanamh cothromach agus microstructure gun uireasbhaidhean buannachdail airson seasmhachd structarail agus strì an aghaidh creimeadh.Ach, a dh'aindeoin a shàr-aghaidh ceimigeach, tha an dàta deuchainneach san obair seo a' moladh nach eil 2707 HDSS gu tur dìonach bho P. aeruginosa biofilm MICs.
Sheall toraidhean electroceimiceach gun do dh'àrdaich ìre corrach 2707 HDSS ann am broth P. aeruginosa gu mòr an dèidh 14 latha an taca ris an àrainneachd neo-bhith-eòlasach.Ann am Figear 2a, chaidh lùghdachadh ann an Eocp fhaicinn an dà chuid anns a 'mheadhan abiotic agus ann am broth P. aeruginosa anns a' chiad 24 uairean.Às deidh sin, bidh am biofilm gu tur a’ còmhdach uachdar an t-sampall, agus bidh Eocp a’ fàs gu ìre mhath seasmhach36.Ach, bha an ìre Eocp bith-eòlasach mòran nas àirde na an ìre Eocp neo-bith-eòlasach.Tha adhbharan ann airson a bhith a ‘creidsinn gu bheil an eadar-dhealachadh seo co-cheangailte ri cruthachadh biofilms P. aeruginosa.Air fige.2d an làthair P. aeruginosa, ràinig luach icorr 2707 HDSS 0.627 μA cm-2, a tha na òrdugh meudachd nas àirde na an smachd abiotic (0.063 μA cm-2), a bha co-chòrdail ris an luach Rct air a thomhas le EIS.Anns a ‘chiad beagan làithean, mheudaich luachan bacaidh ann am broth P. aeruginosa mar thoradh air ceangal cheallan P. aeruginosa agus cruthachadh biofilms.Ach, nuair a bhios am biofilm gu tur a’ còmhdach uachdar an t-sampall, bidh an casg a’ dol sìos.Thathas a’ toirt ionnsaigh air an ìre dìon 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 coirbeachd ionadail.Bha na gluasadan ann an àrainneachdan abiotic eadar-dhealaichte.Bha an aghaidh creimeadh an smachd neo-bhith-eòlasach mòran nas àirde na luach co-fhreagarrach nan sampallan a bha fosgailte do bhroth P. aeruginosa.A bharrachd air an sin, airson inntrigidhean abiotic, ràinig luach Rct 2707 HDSS 489 kΩ cm2 air latha 14, a tha 15 uair nas àirde na luach Rct (32 kΩ cm2) an làthair P. aeruginosa.Mar sin, tha sàr-aghaidh meirg aig 2707 HDSS ann an àrainneachd sterile, ach chan eil e an aghaidh MICs bho P. aeruginosa biofilms.
Faodar na toraidhean sin fhaicinn cuideachd bho na lùban polarization ann am Figs.2b.Tha brannadh anodic air a bhith co-cheangailte ri cruthachadh biofilm Pseudomonas aeruginosa agus ath-bheachdan oxidation meatailt.Anns a 'chùis seo, is e an ath-bhualadh cathodic lùghdachadh ocsaidean.Mheudaich làthaireachd P. aeruginosa gu mòr an dùmhlachd sruth corrach, timcheall air òrdugh meudachd nas àirde na ann an smachd abiotic.Tha seo a' sealltainn gu bheil am biofilm P. aeruginosa a' cur ri corrachadh ionadail de 2707 HDSS.Lorg Yuan et al.29 gun robh dùmhlachd sruth corrach an alloy Cu-Ni 70/30 air a dhol suas fo ghnìomhachd P. aeruginosa biofilm.Dh’fhaodadh seo a bhith mar thoradh air biocatalysis lughdachadh ocsaidean le biofilms Pseudomonas aeruginosa.Faodaidh an amharc seo cuideachd mìneachadh a dhèanamh air MIC 2707 HDSS san obair seo.Is dòcha gum bi nas lugha de ocsaidean ann cuideachd fo biofilms aerobic.Mar sin, dh’ fhaodadh diùltadh an uachdar meatailt ath-ghabhail le ocsaidean a bhith na fheart a tha a’ cur ri MIC san obair seo.
Dickinson et al.Mhol 38 gum faodadh ìre ath-bheachdan ceimigeach agus electroceimiceach buaidh dhìreach a thoirt air gnìomhachd metabolach bacteria sessile air uachdar an t-sampall agus nàdar nan toraidhean coirbeachd.Mar a chithear ann am Figear 5 agus Clàr 5, chaidh an àireamh de cheallan agus tighead biofilm sìos às deidh 14 latha.Faodar seo a mhìneachadh gu reusanta leis an fhìrinn gun do bhàsaich a’ mhòr-chuid de cheallan sesile air uachdar 2707 HDSS an dèidh 14 latha air sgàth dìth beathachaidh anns a’ mheadhan 2216E no mar a chaidh ianan meatailt puinnseanta a leigeil ma sgaoil bhon mhaitrix 2707 HDSS.Is e seo cuingealachadh air deuchainnean baidse.
Anns an obair seo, chuir biofilm P. aeruginosa ri ìsleachadh ionadail Cr agus Fe fon biofilm air uachdar 2707 HDSS (Fig. 6).Tha Clàr 6 a’ sealltainn an lùghdachadh ann am Fe agus Cr ann an sampall D an coimeas ri sampall C, a’ sealltainn gun do lean am P. aeruginosa biofilm sgaoilte Fe agus Cr airson a’ chiad 7 latha.Tha an àrainneachd 2216E air a chleachdadh gus àrainneachd na mara a shamhlachadh.Tha 17700 ppm Cl- ann, a tha coltach ris na tha ann an uisge mara nàdarra.B’ e làthaireachd 17700 ppm Cl- am prìomh adhbhar airson an lùghdachadh ann an Cr ann an sampallan abiotic 7- agus 14-latha air an sgrùdadh le XPS.An coimeas ri sampallan P. aeruginosa, bha sgaoileadh Cr ann an sampallan abiotic mòran nas lugha air sgàth strì làidir 2707 HDSS ri clorin fo chumhachan abiotic.Air fige.Tha 9 a’ sealltainn làthaireachd Cr6+ anns an fhilm fulangach.Dh'fhaodadh e bhith an sàs ann a bhith a 'toirt air falbh chromium bho uachdar stàilinn le P. aeruginosa biofilms, mar a chaidh a mholadh le Chen agus Clayton.
Mar thoradh air fàs bacterial, b’ e luachan pH a’ mheadhan ro agus às deidh àiteachadh 7.4 agus 8.2, fa leth.Mar sin, fon biofilm P. aeruginosa, chan eil coltas ann gun cuir corrach searbhag organach ris an obair seo air sgàth pH an ìre mhath àrd anns a’ mhòr-mheadhan.Cha do dh'atharraich pH a 'mheadhan smachd neo-bith-eòlasach gu mòr (bho thùs 7.4 gu 7.5 mu dheireadh) rè ùine deuchainn latha 14.Bha an àrdachadh ann am pH anns a’ mheadhan sìol às deidh goir mar thoradh air gnìomhachd metabolach P. aeruginosa agus chaidh a lorg gun 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 sloc as àirde a dh’ adhbharaich P. aeruginosa biofilm, a tha tòrr nas motha na doimhneachd a’ mheadhan abiotic (0.02 µm).Tha seo co-chòrdail ris an dàta electrochemical a chaidh a mhìneachadh gu h-àrd.Tha doimhneachd an t-sloc de 0.69 µm còrr is deich tursan 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 an aghaidh MICs nas fheàrr 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, nas duilghe P. aeruginosa a thoirt air falbh, agus air sgàth a structar ìre cothromach às aonais sileadh àrd-sgoile cronail ag adhbhrachadh slugadh.
Ann an co-dhùnadh, chaidh slocan MIC a lorg air uachdar 2707 HDSS ann am broth P. aeruginosa an coimeas ri slocan beaga san àrainneachd abiotic.Tha an obair seo a' sealltainn gu bheil 2707 HDSS nas fheàrr an aghaidh MIC na 2205 DSS, ach chan eil e gu tur dìonach do MIC air sgàth P. aeruginosa biofilm.Bidh na toraidhean sin a’ cuideachadh le bhith a’ taghadh steels stainless iomchaidh agus dùil-beatha airson àrainneachd na mara.
Coupon airson 2707 HDSS air a thoirt seachad le Sgoil Meatailteachd Oilthigh Northeastern (NEU) ann an Shenyang, Sìona.Tha co-dhèanamh eileamaideach 2707 HDSS ri fhaicinn ann an Clàr 1, a chaidh a sgrùdadh le Roinn Sgrùdaidh Stuthan is Deuchainn NEU.Chaidh a h-uile sampall a làimhseachadh airson fuasgladh cruaidh aig 1180 ° C airson 1 uair.Mus deach deuchainn creachaidh a dhèanamh, chaidh 2707 HDSS ann an cumadh bonn le farsaingeachd uachdar fosgailte de 1 cm2 a lìomhadh gu 2000 grit le pàipear-gainmhich silicon carbide agus an uairsin a lìomhadh le siodar pùdar 0.05 µm Al2O3.Tha na taobhan agus bonn air an dìon le peant neo-sheasmhach.Às deidh tiormachadh, chaidh na sampallan a nighe le uisge deionized steril agus an sterilachadh le 75% (v / v) ethanol airson 0.5 h.Bha iad an uairsin air an tiormachadh le èadhar fo sholas ultraviolet (UV) airson 0.5 h mus deach an cleachdadh.
Chaidh strain mara Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 a cheannach bho Ionad Cruinneachadh 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 lionn Marine 2216E (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Sìona).Meadhanach a’ toirt 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 , 0.0.0, 0.08 SrBr2 , 0.0 30, 30, 0.08 6NH26NH3, 3.0016 NH3 5.0 peptide, 1.0 earrann beirm agus 0.1 citrate iarainn.Autoclave aig 121 ° C airson 20 mionaid mus cuir thu a-steach e.Cunnt ceallan sessile agus planctonic le hemocytometer fo mhiocroscop aotrom aig meudachadh 400x.Bha a’ chiad chruinneachadh de planctonic Pseudomonas aeruginosa dìreach às deidh inoculation timcheall air 106 ceallan / ml.
Chaidh deuchainnean electroceimiceach a dhèanamh ann an cealla glainne trì-dealanach clasaigeach le tomhas meadhanach de 500 ml.Bha an duilleag platanam agus an dealan calomel shàthaichte (SAE) ceangailte ris an reactair tro capillaries Luggin làn de dhrochaidean salainn, a bha nan dealanan cunntais agus iomraidh, fa leth.Airson a bhith a 'dèanamh electrodan obrach, chaidh uèir copar rubairichte a cheangal ri gach sampall agus air a chòmhdach le roisinn epocsa, a' fàgail timcheall air 1 cm2 de raon gun dìon airson an dealan-dealain obrach air aon taobh.Rè tomhais electrochemical, chaidh na sampallan a chuir anns a ’mheadhan 2216E agus an cumail aig teòthachd brosnachaidh cunbhalach (37 ° C) ann an amar uisge.Chaidh OCP, LPR, EIS agus dàta polarachaidh fiùghantach a thomhas le bhith a’ cleachdadh Autolab potentiostat (Iomradh 600TM, Gamry Instruments, Inc., USA).Chaidh deuchainnean LPR a chlàradh aig ìre scan de 0.125 mV s-1 anns an raon de -5 gu 5 mV le Eocp agus ìre samplachaidh de 1 Hz.Chaidh EIS a dhèanamh le tonn sine thairis air raon tricead 0.01 gu 10,000 Hz a’ cleachdadh bholtadh gnìomhaichte de 5 mV aig staid sheasmhach Eocp.Mus deach an sguabadh às, bha na dealanan ann am modh leisg gus an ruigeadh luach seasmhach den chomas creachaidh an-asgaidh.Chaidh na lùban polarachaidh an uairsin a thomhas bho -0.2 gu 1.5 V mar ghnìomh Eocp aig ìre scan de 0.166 mV / s.Chaidh gach deuchainn ath-aithris 3 tursan le agus às aonais P. aeruginosa.
Chaidh sampaill airson mion-sgrùdadh metallographic a lìomhadh gu meacanaigeach le pàipear fliuch 2000 grit SiC agus an uairsin air a lìomhadh le crochadh pùdar 0.05 µm Al2O3 airson amharc optigeach.Chaidh mion-sgrùdadh metallographic a dhèanamh a’ cleachdadh miocroscop optigeach.Chaidh na sampallan a shnaidheadh ​​​​le fuasgladh 10 wt% de potassium hydroxide 43.
Às deidh goir, chaidh na sampallan a nighe 3 tursan le saline buffered fosfáit (PBS) (pH 7.4 ± 0.2) agus an uairsin a shuidheachadh le 2.5% (v / v) glutaraldehyde airson 10 uairean gus biofilms a chàradh.Bha e an uairsin air a dhì-uisgeachadh le ethanol baidse (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% agus 100% a rèir tomhas-lìonaidh) mus tiormaich an èadhar.Mu dheireadh, tha film òir air a thasgadh air uachdar an t-sampall gus giùlan a sholarachadh airson amharc SEM.Bha ìomhaighean SEM ag amas air spotan leis na ceallan P. aeruginosa as sàmhaiche 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 an t-sloc a thomhas.Gus sùil a thoirt air slocan coirbeachd fon biofilm, chaidh an sampall deuchainn a ghlanadh an toiseach a rèir Inbhe Nàiseanta Shìona (CNS) GB / T4334.4-2000 gus toraidhean coirbeachd agus biofilm a thoirt air falbh bho uachdar an sampall deuchainn.
Chaidh mion-sgrùdadh X-ray photoelectron spectroscopy (XPS, ESCALAB250 siostam sgrùdaidh uachdar, Thermo VG, USA) a dhèanamh a’ cleachdadh stòr X-ray monochromatic (loidhne Aluminium Kα le lùth de 1500 eV agus cumhachd 150 W) ann an raon farsaing de lùth ceangail 0 fo chumhachan àbhaisteach de -1350 eV.Chaidh speactra àrd-rèiteachaidh a chlàradh a’ cleachdadh lùth tar-chuir de 50 eV agus ceum de 0.2 eV.
Chaidh na sampallan brosnachaidh a thoirt air falbh agus an nighe gu socair le PBS (pH 7.4 ± 0.2) airson 15 s45.Gus sùil a chumail air ion-obrachadh bacterial biofilms air sampallan, chaidh biofilms a dhath le bhith a’ cleachdadh an LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, USA).Tha dà dhath flùraiseach anns a’ phut: dath flùraiseach uaine SYTO-9 agus dath flùraiseach dearg propidium iodide (PI).Ann an CLSM, tha dotagan flùraiseach uaine is dearg a’ riochdachadh cheallan beò agus marbh, fa leth.Airson staining, chaidh 1 ml de mheasgachadh anns an robh 3 µl de SYTO-9 agus 3 µl de fhuasgladh PI a thoirt a-steach airson 20 mionaid aig teòthachd an t-seòmair (23 ° C) anns an dorchadas.Às deidh sin, chaidh na sampallan dhathte a sgrùdadh aig dà thonn (488 nm airson ceallan beò agus 559 nm airson ceallan marbh) a’ cleachdadh inneal Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Iapan).Chaidh an tighead biofilm a thomhas ann am modh sganaidh 3D.
Mar a bheir thu luaidh air an artaigil seo: Li, H. et al.Corrachadh microbial de 2707 stàilinn 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. Strus sgàineadh corrach de LDX 2101 duplex stàilinn gun staoin ann am fuasglaidhean chloride an làthair thiosulphate. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Strus sgàineadh corrach de LDX 2101 duplex stàilinn gun staoin ann am fuasglaidhean chloride an làthair thiosulphate. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. C. khloridov ann an dìomhaireachd. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Stress criathradh sgàineadh de stàilinn duplex LDX 2101 ann am fuasglaidhean chloride an làthair thiosulfate. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 . Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 agus stàilinn gun staoin 在福, Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. C. orida anns a 'phrìosan tiocaid. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Stress criathradh sgàineadh de stàilinn duplex LDX 2101 ann am fuasgladh chloride an làthair thiosulfate.saidheans coros 80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Buaidhean làimhseachadh teas fuasglaidh agus nitrigin ann a bhith a’ dìon gas air an aghaidh a bhith a’ cur an aghaidh creimeadh tàthadh stàilinn stainless hyper duplex. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Buaidhean làimhseachadh teas fuasglaidh agus nitrigin ann a bhith a’ dìon gas air an aghaidh a bhith a’ cur an aghaidh creimeadh tàthadh stàilinn stainless hyper duplex.Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS agus Park, YS Buaidh làimhseachadh teas fuasglaidh agus nitrigin ann a bhith a’ dìon gas air an aghaidh corrach tàthaidh hyperduplex stàilinn. 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 nitrigin ann a bhith a’ dìon gas air seasamh an-aghaidh creimeadh tàthan stàilinn stainless super duplex.còros.an saidheans.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Sgrùdadh coimeasach ann an ceimigeachd air tilgeadh microbial agus electrochemically de stàilinn stainless 316L. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Sgrùdadh coimeasach ann an ceimigeachd air tilgeadh microbial agus electrochemically de stàilinn stainless 316L.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. agus Lewandowski, Z. Sgrùdadh ceimigeach coimeasach air sgoltadh meanbh-bhitheòlasach agus electroceimiceach de stàilinn stainless 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 tilgeadh meanbh-bhitheòlasach agus electrochemically ann an stàilinn stainless 316L.còros.an saidheans.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. An giùlan electrochemical de 2205 duplex stàilinn gun staoin ann am fuasglaidhean alcaileach le pH eadar-dhealaichte an làthair clorid. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. An giùlan electrochemical de 2205 duplex stàilinn gun staoin ann am fuasglaidhean alcaileach le pH eadar-dhealaichte an làthair clorid.Luo H., Dong KF, Lee HG agus Xiao K. Giùlan electrochemical de stàilinn stainless duplex 2205 ann am fuasglaidhean alcaileach le pH eadar-dhealaichte ann an làthaireachd chloride. 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 electrochemical de 双相 stàilinn gun staoin an làthair clorid aig diofar pH ann am fuasgladh alcaileach.Luo H., Dong KF, Lee HG agus Xiao K. Giùlan electrochemical de stàilinn stainless duplex 2205 ann am fuasglaidhean alcaileach le pH eadar-dhealaichte ann an làthaireachd chloride.Electrochem.Iris.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Buaidh biofilms mara air creimeadh: Lèirmheas pongail. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Buaidh biofilms mara air creimeadh: Lèirmheas pongail.Little, BJ, Lee, JS agus Ray, RI Buaidhean Biofilms Mara air Creimeadh: Lèirmheas Goirid. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI 海洋生物膜对腐蚀的影响:简明综述. Beag, BJ, Lee, JS & Ray, RILittle, BJ, Lee, JS agus Ray, RI Buaidhean Biofilms Mara air Creimeadh: Lèirmheas Goirid.Electrochem.Iris.54, 2-7 (2008).