Hvala što ste posjetili Nature.com.Koristite verziju preglednika s ograničenom CSS podrškom.Za najbolje iskustvo preporučujemo da koristite ažurirani preglednik (ili onemogućite način kompatibilnosti u Internet Exploreru).U međuvremenu, kako bismo osigurali kontinuiranu podršku, prikazat ćemo stranicu bez stilova i JavaScripta.
Prikazuje vrtuljak od tri slajda odjednom.Koristite gumbe Prethodno i Sljedeće za pomicanje kroz tri slajda istovremeno ili koristite gumbe klizača na kraju za kretanje kroz tri slajda odjednom.
Brz razvoj nanotehnologije i njezina integracija u svakodnevnu primjenu može ugroziti okoliš.Dok su zelene metode za razgradnju organskih kontaminanata dobro uspostavljene, obnavljanje anorganskih kristalnih kontaminanata je od velike važnosti zbog njihove niske osjetljivosti na biotransformaciju i nedostatka razumijevanja interakcija površine materijala s biološkim.Ovdje koristimo anorganski 2D MXenes model na bazi Nb u kombinaciji s jednostavnom metodom analize parametara oblika kako bismo pratili mehanizam bioremedijacije 2D keramičkih nanomaterijala pomoću zelene mikroalge Raphidocelis subcapitata.Otkrili smo da mikroalge razgrađuju MXene na bazi Nb zbog fizičko-kemijskih interakcija povezanih s površinom.U početku su jednoslojne i višeslojne MXene nanopahuljice bile pričvršćene na površinu mikroalgi, što je donekle smanjilo rast algi.Međutim, nakon produljene interakcije s površinom, mikroalge su oksidirale MXene nanopahuljice i dalje ih razgradile na NbO i Nb2O5.Budući da ti oksidi nisu toksični za stanice mikroalgi, oni troše nanočestice Nb oksida mehanizmom apsorpcije koji dalje obnavlja mikroalge nakon 72 sata obrade vode.Učinci hranjivih tvari povezani s apsorpcijom također se ogledaju u povećanju volumena stanica, njihovom glatkom obliku i promjeni brzine rasta.Na temelju ovih nalaza zaključujemo da kratkoročna i dugoročna prisutnost MXena na bazi Nb u slatkovodnim ekosustavima može uzrokovati samo manje utjecaje na okoliš.Važno je napomenuti da, koristeći dvodimenzionalne nanomaterijale kao modelne sustave, demonstriramo mogućnost praćenja transformacije oblika čak iu fino zrnatim materijalima.Sve u svemu, ova studija odgovara na važno temeljno pitanje o procesima povezanim s površinskom interakcijom koji pokreću mehanizam bioremedijacije 2D nanomaterijala i pruža osnovu za daljnja kratkoročna i dugoročna istraživanja utjecaja anorganskih kristalnih nanomaterijala na okoliš.
Nanomaterijali su izazvali veliki interes od svog otkrića, a razne nanotehnologije nedavno su ušle u fazu modernizacije1.Nažalost, integracija nanomaterijala u svakodnevnu primjenu može dovesti do slučajnog ispuštanja zbog nepravilnog odlaganja, nepažljivog rukovanja ili neodgovarajuće sigurnosne infrastrukture.Stoga je razumno pretpostaviti da se nanomaterijali, uključujući dvodimenzionalne (2D) nanomaterijale, mogu ispustiti u prirodni okoliš, čije ponašanje i biološka aktivnost još nisu u potpunosti razjašnjeni.Stoga nije iznenađujuće da su se zabrinutosti oko ekotoksičnosti usredotočile na sposobnost 2D nanomaterijala da iscure u vodene sustave2,3,4,5,6.U tim ekosustavima neki 2D nanomaterijali mogu komunicirati s različitim organizmima na različitim trofičkim razinama, uključujući mikroalge.
Mikroalge su primitivni organizmi koji se prirodno nalaze u slatkovodnim i morskim ekosustavima koji fotosintezom proizvode niz kemijskih proizvoda7.Kao takvi, oni su ključni za vodene ekosustave8,9,10,11,12 ali su također osjetljivi, jeftini i široko korišteni pokazatelji ekotoksičnosti13,14.Budući da se stanice mikroalgi brzo razmnožavaju i brzo reagiraju na prisutnost različitih spojeva, one su obećavajuće za razvoj ekološki prihvatljivih metoda za pročišćavanje vode onečišćene organskim tvarima15,16.
Stanice algi mogu ukloniti anorganske ione iz vode putem biosorpcije i akumulacije17,18.Neke vrste algi kao što su Chlorella, Anabaena invar, Westiellopsis prolifica, Stigeoclonium tenue i Synechococcus sp.Utvrđeno je da nosi i čak hrani otrovne metalne ione kao što su Fe2+, Cu2+, Zn2+ i Mn2+19.Druge studije su pokazale da ioni Cu2+, Cd2+, Ni2+, Zn2+ ili Pb2+ ograničavaju rast Scenedesmusa mijenjanjem morfologije stanica i uništavanjem njihovih kloroplasta20,21.
Zelene metode za razgradnju organskih zagađivača i uklanjanje iona teških metala privukle su pozornost znanstvenika i inženjera diljem svijeta.To je uglavnom zbog činjenice da se ti kontaminanti lako obrađuju u tekućoj fazi.Međutim, anorganske kristalne zagađivače karakterizira niska topljivost u vodi i niska osjetljivost na razne biotransformacije, što uzrokuje velike poteškoće u remedijaciji, te je u tom području postignut mali napredak22,23,24,25,26.Stoga potraga za ekološki prihvatljivim rješenjima za popravak nanomaterijala ostaje složeno i neistraženo područje.Zbog visokog stupnja neizvjesnosti u vezi s učincima biotransformacije 2D nanomaterijala, ne postoji jednostavan način da se otkriju mogući putovi njihove razgradnje tijekom redukcije.
U ovoj studiji koristili smo zelene mikroalge kao aktivno sredstvo za bioremedijaciju u vodi za anorganske keramičke materijale, u kombinaciji s in situ praćenjem procesa razgradnje MXene kao predstavnika anorganskih keramičkih materijala.Izraz "MXene" odražava stehiometriju materijala Mn+1XnTx, gdje je M rani prijelazni metal, X je ugljik i/ili dušik, Tx je površinski terminator (npr. -OH, -F, -Cl), a n = 1, 2, 3 ili 427,28.Od otkrića MXenes od strane Naguib et al.Senzorika, terapija raka i membranska filtracija 27,29,30.Osim toga, MXene se mogu smatrati modelnim 2D sustavima zbog njihove izvrsne koloidne stabilnosti i mogućih bioloških interakcija31,32,33,34,35,36.
Stoga su metodologija razvijena u ovom članku i naše istraživačke hipoteze prikazane na slici 1. Prema ovoj hipotezi, mikroalge razgrađuju MXene na bazi Nb u netoksične spojeve zbog fizičko-kemijskih interakcija povezanih s površinom, što omogućuje daljnji oporavak algi.Za testiranje ove hipoteze odabrana su dva člana obitelji ranih karbida i/ili nitrida prijelaznih metala na bazi niobija (MXenes), naime Nb2CTx i Nb4C3TX.
Metodologija istraživanja i hipoteze utemeljene na dokazima za obnavljanje MXene pomoću zelene mikroalge Raphidocelis subcapitata.Imajte na umu da je ovo samo shematski prikaz pretpostavki utemeljenih na dokazima.Okoliš jezera razlikuje se u korištenom hranjivom mediju i uvjetima (npr., dnevni ciklus i ograničenja u dostupnim esencijalnim nutrijentima).Izrađeno s BioRender.com.
Stoga smo korištenjem MXene kao modelnog sustava otvorili vrata proučavanju različitih bioloških učinaka koji se ne mogu promatrati s drugim konvencionalnim nanomaterijalima.Konkretno, demonstriramo mogućnost bioremedijacije dvodimenzionalnih nanomaterijala, kao što su MXeni na bazi niobija, pomoću mikroalge Raphidocelis subcapitata.Mikroalge mogu razgraditi Nb-MXene u netoksične okside NbO i Nb2O5, koji također osiguravaju hranjive tvari putem mehanizma unosa niobija.Sve u svemu, ova studija odgovara na važno temeljno pitanje o procesima povezanim s površinskim fizikalno-kemijskim interakcijama koje upravljaju mehanizmima bioremedijacije dvodimenzionalnih nanomaterijala.Osim toga, razvijamo jednostavnu metodu koja se temelji na parametrima oblika za praćenje suptilnih promjena u obliku 2D nanomaterijala.Ovo nadahnjuje daljnja kratkoročna i dugoročna istraživanja različitih utjecaja anorganskih kristalnih nanomaterijala na okoliš.Stoga naše istraživanje povećava razumijevanje interakcije između površine materijala i biološkog materijala.Također pružamo osnovu za proširene kratkoročne i dugoročne studije o njihovim mogućim utjecajima na slatkovodne ekosustave, što se sada može lako provjeriti.
MXenes predstavljaju zanimljivu klasu materijala s jedinstvenim i atraktivnim fizičkim i kemijskim svojstvima i stoga mnogim potencijalnim primjenama.Ova svojstva uvelike ovise o njihovoj stehiometriji i kemiji površine.Stoga smo u našoj studiji istražili dvije vrste hijerarhijskih jednoslojnih (SL) MXena na bazi Nb, Nb2CTx i Nb4C3TX, budući da se mogu uočiti različiti biološki učinci ovih nanomaterijala.MXeni se proizvode od svojih početnih materijala selektivnim jetkanjem atomski tankih MAX-faznih A-slojeva odozgo prema dolje.MAX faza je ternarna keramika sastavljena od "povezanih" blokova karbida prijelaznih metala i tankih slojeva "A" elemenata kao što su Al, Si i Sn sa stehiometrijom MnAXn-1.Morfologija početne MAX faze promatrana je skenirajućom elektronskom mikroskopijom (SEM) i bila je u skladu s prethodnim studijama (vidi dodatne informacije, SI, slika S1).Višeslojni (ML) Nb-MXene je dobiven nakon uklanjanja Al sloja s 48% HF (fluorovodična kiselina).Morfologija ML-Nb2CTx i ML-Nb4C3TX ispitana je skenirajućom elektronskom mikroskopijom (SEM) (slike S1c odnosno S1d) i uočena je tipična slojevita morfologija MXene, slična dvodimenzionalnim nanopahuljicama koje prolaze kroz izdužene proreze nalik na pore.Oba Nb-MXena imaju mnogo toga zajedničkog s MXene fazama koje su prethodno sintetizirane jetkanjem kiselinom27,38.Nakon potvrde strukture MXena, slojevito smo ga umetnuli tetrabutilamonijevim hidroksidom (TBAOH) nakon čega je uslijedilo pranje i sonikacija, nakon čega smo dobili jednoslojne ili niskoslojne (SL) 2D Nb-MXene nanopahuljice.
Koristili smo transmisijsku elektronsku mikroskopiju visoke rezolucije (HRTEM) i difrakciju X-zraka (XRD) kako bismo ispitali učinkovitost jetkanja i daljnjeg ljuštenja.Rezultati HRTEM-a obrađeni pomoću inverzne brze Fourierove transformacije (IFFT) i brze Fourierove transformacije (FFT) prikazani su na slici 2. Nb-MXene nanopahuljice su usmjerene rubom prema gore kako bi se provjerila struktura atomskog sloja i izmjerile međuplanarne udaljenosti.HRTEM slike MXene Nb2CTx i Nb4C3TX nanopahuljica otkrile su njihovu atomski tanku slojevitu prirodu (vidi sliku 2a1, a2), kao što su prethodno objavili Naguib i sur.27 i Jastrzębska i sur.38.Za dva susjedna monosloja Nb2CTx i Nb4C3Tx odredili smo međuslojne udaljenosti od 0,74 odnosno 1,54 nm (slike 2b1,b2), što se također slaže s našim prethodnim rezultatima38.To je dodatno potvrđeno inverznom brzom Fourierovom transformacijom (Slika 2c1, c2) i brzom Fourierovom transformacijom (Slika 2d1, d2) koja prikazuje udaljenost između monoslojeva Nb2CTx i Nb4C3Tx.Slika prikazuje izmjenu svijetlih i tamnih traka koje odgovaraju atomima niobija i ugljika, što potvrđuje slojevitu prirodu proučavanih MXena.Važno je napomenuti da spektri energetski disperzivne rendgenske spektroskopije (EDX) dobiveni za Nb2CTx i Nb4C3Tx (slike S2a i S2b) nisu pokazali ostatke izvorne MAX faze, jer nije detektiran vrh Al.
Karakterizacija SL Nb2CTx i Nb4C3Tx MXene nanopahuljica, uključujući (a) bočni prikaz 2D nanopahuljica pomoću elektronske mikroskopije visoke rezolucije (HRTEM) i odgovarajući, (b) način intenziteta, (c) inverznu brzu Fourierovu transformaciju (IFFT), (d) brzu Fourierovu transformaciju (FFT), (e) Nb-MXene rendgenske uzorke.Za SL 2D Nb2CTx, brojevi su izraženi kao (a1, b1, c1, d1, e1).Za SL 2D Nb4C3Tx, brojevi su izraženi kao (a2, b2, c2, d2, e1).
Mjerenja rendgenske difrakcije SL Nb2CTx i Nb4C3Tx MXena prikazana su na sl.2e1 odnosno e2.Vrhovi (002) na 4,31 i 4,32 odgovaraju prethodno opisanim slojevitim MXenima Nb2CTx i Nb4C3TX38, 39, 40, 41.XRD rezultati također ukazuju na prisutnost nekih rezidualnih ML struktura i MAX faza, ali uglavnom XRD uzoraka povezanih sa SL Nb4C3Tx (Sl. 2e2).Prisutnost manjih čestica MAX faze može objasniti jači MAX vrh u usporedbi s nasumično naslaganim slojevima Nb4C3Tx.
Daljnja istraživanja usmjerena su na zelene mikroalge koje pripadaju vrsti R. subcapitata.Odabrali smo mikroalge jer su važni proizvođači uključeni u glavne prehrambene mreže42.Također su jedan od najboljih pokazatelja toksičnosti zbog sposobnosti uklanjanja otrovnih tvari koje se prenose na više razine hranidbenog lanca43.Osim toga, istraživanje R. subcapitata može rasvijetliti slučajnu toksičnost SL Nb-MXena za uobičajene slatkovodne mikroorganizme.Kako bi to ilustrirali, istraživači su pretpostavili da svaki mikrob ima različitu osjetljivost na toksične spojeve prisutne u okolišu.Za većinu organizama niske koncentracije tvari ne utječu na njihov rast, dok koncentracije iznad određene granice mogu ih inhibirati ili čak uzrokovati smrt.Stoga smo za naše studije površinske interakcije između mikroalgi i MXena i povezanog oporavka odlučili testirati bezopasne i toksične koncentracije Nb-MXena.Da bismo to učinili, testirali smo koncentracije od 0 (kao referenca), 0,01, 0,1 i 10 mg l-1 MXene i dodatno zaražene mikroalge s vrlo visokim koncentracijama MXene (100 mg l-1 MXene), koje mogu biti ekstremne i smrtonosne..za bilo koju biološku okolinu.
Učinci SL Nb-MXena na mikroalge prikazani su na slici 3, izraženi kao postotak poticanja rasta (+) ili inhibicije (-) izmjeren za uzorke od 0 mg l-1.Za usporedbu, Nb-MAX faza i ML Nb-MXeni također su testirani, a rezultati su prikazani u SI (vidi sliku S3).Dobiveni rezultati potvrdili su da je SL Nb-MXenes gotovo potpuno lišen toksičnosti u rasponu niskih koncentracija od 0,01 do 10 mg/l, kao što je prikazano na sl. 3a,b.U slučaju Nb2CTx, primijetili smo ne više od 5% ekotoksičnosti u navedenom rasponu.
Stimulacija (+) ili inhibicija (-) rasta mikroalgi u prisutnosti SL (a) Nb2CTx i (b) Nb4C3TX MXene.Analizirano je 24, 48 i 72 sata interakcije MXene-mikroalge. Značajni podaci (t-test, p < 0,05) označeni su zvjezdicom (*). Značajni podaci (t-test, p < 0,05) označeni su zvjezdicom (*). Značajni podaci (t-kriterij, p < 0,05) označeni zvjezdicom (*). Značajni podaci (t-test, p < 0,05) označeni su zvjezdicom (*).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。 Važni podaci (t-test, p < 0,05) označeni zvjezdicom (*). Važni podaci (t-test, p < 0,05) označeni su zvjezdicom (*).Crvene strelice označavaju ukidanje inhibitorne stimulacije.
S druge strane, niske koncentracije Nb4C3TX pokazale su se nešto toksičnijima, ali ne više od 7%.Kao što je i očekivano, primijetili smo da MXeni imaju veću toksičnost i inhibiciju rasta mikroalgi pri 100 mg L-1.Zanimljivo, niti jedan od materijala nije pokazao isti trend i vremensku ovisnost atoksičnih/toksičnih učinaka u usporedbi s MAX ili ML uzorcima (vidi SI za detalje).Dok je za MAX fazu (vidi sliku S3) toksičnost dosegla približno 15-25% i povećavala se s vremenom, obrnuti trend primijećen je za SL Nb2CTx i Nb4C3TX MXene.Inhibicija rasta mikroalgi smanjila se tijekom vremena.Dosegla je približno 17% nakon 24 sata i pala na manje od 5% nakon 72 sata (sl. 3a, b).
Još važnije, za SL Nb4C3TX, inhibicija rasta mikroalgi dosegla je oko 27% nakon 24 sata, ali nakon 72 sata smanjila se na oko 1%.Stoga smo promatrani učinak označili kao inverznu inhibiciju stimulacije, a učinak je bio jači za SL Nb4C3TX MXene.Stimulacija rasta mikroalgi primijećena je ranije s Nb4C3TX (interakcija pri 10 mg L-1 tijekom 24 sata) u usporedbi sa SL Nb2CTx MXene.Učinak preokreta inhibicije i stimulacije također je dobro prikazan na krivulji brzine udvostručavanja biomase (za detalje vidi sliku S4).Do sada je samo ekotoksičnost Ti3C2TX MXene proučavana na različite načine.Nije toksičan za embrije zebrice44, ali je umjereno ekotoksičan za mikroalge Desmodesmus quadricauda i biljke Sorghum saccharatum45.Drugi primjeri specifičnih učinaka uključuju veću toksičnost za stanične linije raka nego za normalne stanične linije46,47.Moglo bi se pretpostaviti da će uvjeti ispitivanja utjecati na promjene u rastu mikroalgi opažene u prisutnosti Nb-MXena.Na primjer, pH od oko 8 u stromi kloroplasta je optimalan za učinkovit rad enzima RuBisCO.Stoga promjene pH negativno utječu na brzinu fotosinteze48,49.Međutim, nismo primijetili značajne promjene u pH tijekom eksperimenta (pogledajte SI, sl. S5 za detalje).Općenito, kulture mikroalgi s Nb-MXenima blago su smanjile pH otopine tijekom vremena.Međutim, ovo smanjenje bilo je slično promjeni pH vrijednosti čistog medija.Osim toga, raspon pronađenih varijacija bio je sličan onome izmjerenom za čistu kulturu mikroalgi (kontrolni uzorak).Stoga zaključujemo da promjene pH vrijednosti tijekom vremena ne utječu na fotosintezu.
Osim toga, sintetizirani MXeni imaju površinske završetke (označene kao Tx).To su uglavnom funkcionalne skupine -O, -F i -OH.Međutim, kemija površine izravno je povezana s metodom sinteze.Poznato je da su te skupine nasumično raspoređene po površini, što otežava predviđanje njihovog učinka na svojstva MXene50.Može se tvrditi da bi Tx mogla biti katalitička sila za oksidaciju niobija svjetlom.Površinske funkcionalne skupine doista pružaju višestruka mjesta za sidrenje za svoje temeljne fotokatalizatore kako bi se formirale heterospojnice51.Međutim, sastav medija za rast nije dao učinkovit fotokatalizator (detaljan sastav medija može se pronaći u SI tablici S6).Osim toga, svaka modifikacija površine također je vrlo važna, budući da se biološka aktivnost MXena može promijeniti zbog naknadne obrade slojeva, oksidacije, kemijske modifikacije površine organskih i anorganskih spojeva52,53,54,55,56 ili inženjeringa površinskog naboja38.Stoga, kako bismo testirali ima li niobijev oksid ikakve veze s nestabilnošću materijala u mediju, proveli smo studije zeta (ζ) potencijala u mediju za rast mikroalgi i deioniziranoj vodi (za usporedbu).Naši rezultati pokazuju da su SL Nb-MXeni prilično stabilni (vidi SI sl. S6 za rezultate MAX i ML).Zeta potencijal SL MXenes je oko -10 mV.U slučaju SR Nb2CTx, vrijednost ζ je nešto negativnija od one za Nb4C3Tx.Takva promjena vrijednosti ζ može značiti da površina negativno nabijenih MXene nanopahuljica apsorbira pozitivno nabijene ione iz medija kulture.Čini se da vremenska mjerenja zeta potencijala i vodljivosti Nb-MXena u mediju kulture (vidi slike S7 i S8 u SI za više detalja) podržavaju našu hipotezu.
Međutim, oba Nb-MXene SL-a pokazala su minimalne promjene od nule.Ovo jasno pokazuje njihovu stabilnost u mediju za rast mikroalgi.Osim toga, procijenili smo hoće li prisutnost naših zelenih mikroalgi utjecati na stabilnost Nb-MXena u mediju.Rezultati zeta potencijala i vodljivosti MXena nakon interakcije s mikroalgama u hranjivim medijima i kulturi tijekom vremena mogu se pronaći u SI (slike S9 i S10).Zanimljivo, primijetili smo da se čini da prisutnost mikroalgi stabilizira disperziju oba MXena.U slučaju Nb2CTx SL, zeta potencijal čak se malo smanjio tijekom vremena na negativnije vrijednosti (-15,8 naspram -19,1 mV nakon 72 sata inkubacije).Zeta potencijal SL Nb4C3TX blago se povećao, ali je nakon 72 h i dalje pokazivao veću stabilnost od nanopahuljica bez prisutnosti mikroalgi (-18,1 naspram -9,1 mV).
Također smo pronašli nižu vodljivost otopina Nb-MXene inkubiranih u prisutnosti mikroalgi, što ukazuje na manju količinu iona u hranjivom mediju.Značajno je da je nestabilnost MXena u vodi uglavnom posljedica površinske oksidacije57.Stoga sumnjamo da su zelene mikroalge na neki način očistile okside nastale na površini Nb-MXena i čak spriječile njihovu pojavu (oksidaciju MXena).To se može vidjeti proučavanjem vrsta tvari koje apsorbiraju mikroalge.
Iako su naše ekotoksikološke studije pokazale da su mikroalge uspjele nadvladati toksičnost Nb-MXena tijekom vremena i neobičnu inhibiciju stimuliranog rasta, cilj naše studije bio je istražiti moguće mehanizme djelovanja.Kada su organizmi poput algi izloženi spojevima ili materijalima koji nisu poznati njihovim ekosustavima, mogu reagirati na različite načine58,59.U nedostatku otrovnih metalnih oksida, mikroalge se mogu same hraniti, omogućujući im kontinuirani rast60.Nakon gutanja otrovnih tvari mogu se aktivirati obrambeni mehanizmi, poput promjene oblika ili oblika.Također se mora uzeti u obzir mogućnost apsorpcije58,59.Naime, svaki znak obrambenog mehanizma jasan je pokazatelj toksičnosti ispitivanog spoja.Stoga smo u našem daljnjem radu istražili potencijalnu površinsku interakciju između SL Nb-MXene nanopahuljica i mikroalgi pomoću SEM-a i moguću apsorpciju MXena na bazi Nb pomoću rendgenske fluorescentne spektroskopije (XRF).Imajte na umu da su SEM i XRF analize provedene samo pri najvišoj koncentraciji MXene kako bi se riješili problemi toksičnosti aktivnosti.
Rezultati SEM prikazani su na slici 4.Netretirane stanice mikroalgi (vidi sliku 4a, referentni uzorak) jasno pokazuju tipičnu morfologiju R. subcapitata i oblik stanica poput kroasana.Stanice izgledaju spljoštene i donekle neorganizirane.Neke su se stanice mikroalgi preklapale i zaplele jedna u drugu, no to je vjerojatno uzrokovano procesom pripreme uzorka.Općenito, čiste stanice mikroalgi imale su glatku površinu i nisu pokazivale nikakve morfološke promjene.
SEM slike koje pokazuju površinsku interakciju između zelenih mikroalgi i MXene nanoploča nakon 72 sata interakcije pri ekstremnoj koncentraciji (100 mg L-1).(a) Netretirane zelene mikroalge nakon interakcije sa SL (b) Nb2CTx i (c) Nb4C3TX MXeni.Imajte na umu da su Nb-MXene nanopahuljice označene crvenim strelicama.Usporedbe radi, dodane su i fotografije iz optičkog mikroskopa.
Nasuprot tome, stanice mikroalgi adsorbirane SL Nb-MXene nanoflakes bile su oštećene (vidi sliku 4b, c, crvene strelice).U slučaju Nb2CTx MXene (Sl. 4b), mikroalge imaju tendenciju rasta s pričvršćenim dvodimenzionalnim nanoskalama, što može promijeniti njihovu morfologiju.Posebno smo primijetili ove promjene pod svjetlosnim mikroskopom (pogledajte SI sliku S11 za detalje).Ovaj morfološki prijelaz ima vjerojatnu osnovu u fiziologiji mikroalgi i njihovoj sposobnosti da se brane promjenom stanične morfologije, kao što je povećanje volumena stanice61.Stoga je važno provjeriti broj stanica mikroalgi koje su stvarno u kontaktu s Nb-MXenima.SEM studije su pokazale da je približno 52% stanica mikroalgi bilo izloženo Nb-MXenima, dok je 48% tih stanica mikroalgi izbjegavalo kontakt.Za SL Nb4C3Tx MXene, mikroalge pokušavaju izbjeći kontakt s MXene, čime se lokaliziraju i rastu iz dvodimenzionalnih nanoskala (slika 4c).Međutim, nismo uočili prodor nanoskala u stanice mikroalgi i njihovo oštećenje.
Samoodržanje je također vremenski ovisan odgovor ponašanja na blokadu fotosinteze zbog adsorpcije čestica na površini stanice i takozvanog efekta zasjenjenja (zasjenjenja)62.Jasno je da svaki objekt (na primjer, Nb-MXene nanopahuljice) koji se nalazi između mikroalgi i izvora svjetlosti ograničava količinu svjetlosti koju apsorbiraju kloroplasti.No, ne sumnjamo da to ima značajan utjecaj na dobivene rezultate.Kao što su pokazala naša mikroskopska promatranja, 2D nanopahuljice nisu bile u potpunosti omotane ili prilijepljene na površinu mikroalgi, čak ni kad su stanice mikroalgi bile u kontaktu s Nb-MXenima.Umjesto toga, ispostavilo se da su nanopahuljice orijentirane na stanice mikroalgi bez prekrivanja njihove površine.Takav skup nanopahuljica/mikroalgi ne može značajno ograničiti količinu svjetlosti koju apsorbiraju stanice mikroalgi.Štoviše, neke su studije čak pokazale poboljšanje u apsorpciji svjetlosti fotosintetskih organizama u prisutnosti dvodimenzionalnih nanomaterijala63,64,65,66.
Budući da SEM slike nisu mogle izravno potvrditi unos niobija u stanice mikroalgi, naša daljnja studija okrenula se analizi rendgenske fluorescencije (XRF) i rendgenske fotoelektronske spektroskopije (XPS) kako bi se razjasnio ovaj problem.Stoga smo usporedili intenzitet vrhova Nb referentnih uzoraka mikroalgi koji nisu bili u interakciji s MXenama, MXene nanopahuljica odvojenih od površine stanica mikroalgi i stanica mikroalgi nakon uklanjanja pričvršćenih MXena.Vrijedno je napomenuti da bi, ako nema unosa Nb, vrijednost Nb dobivena stanicama mikroalgi trebala biti nula nakon uklanjanja pričvršćenih nanoskala.Stoga, ako dođe do unosa Nb, i XRF i XPS rezultati trebali bi pokazati jasan vrh Nb.
U slučaju XRF spektara, uzorci mikroalgi pokazali su vrhove Nb za SL Nb2CTx i Nb4C3Tx MXene nakon interakcije sa SL Nb2CTx i Nb4C3Tx MXene (vidi sliku 5a, također imajte na umu da su rezultati za MAX i ML MXene prikazani u SI, slike S12-C17).Zanimljivo je da je intenzitet vrha Nb isti u oba slučaja (crvene trake na slici 5a).To je pokazalo da alge nisu mogle apsorbirati više Nb, a maksimalni kapacitet za akumulaciju Nb postignut je u stanicama, iako je dva puta više Nb4C3Tx MXene bilo vezano za stanice mikroalgi (plave trake na slici 5a).Naime, sposobnost mikroalgi da apsorbiraju metale ovisi o koncentraciji metalnih oksida u okolišu67,68.Shamshada i sur.67 otkrili su da sposobnost upijanja slatkovodnih algi opada s povećanjem pH.Raize i dr.68 primijetili su da je sposobnost morske trave da apsorbira metale oko 25% veća za Pb2+ nego za Ni2+.
(a) XRF rezultati bazalnog unosa Nb stanicama zelenih mikroalgi inkubiranih pri ekstremnoj koncentraciji SL Nb-MXena (100 mg L-1) tijekom 72 sata.Rezultati pokazuju prisutnost α u čistim stanicama mikroalgi (kontrolni uzorak, sivi stupci), 2D nanopahuljicama izoliranim iz površinskih stanica mikroalgi (plavi stupci) i stanicama mikroalgi nakon odvajanja 2D nanopahuljica od površine (crveni stupci).Količina elementarnog Nb, (b) postotak kemijskog sastava organskih komponenti mikroalgi (C=O i CHx/C–O) i Nb oksida prisutnih u stanicama mikroalgi nakon inkubacije sa SL Nb-MXenes, (c–e) Prilagodba pika sastava XPS SL Nb2CTx spektara i (fh) SL Nb4C3Tx MXene internaliziran od strane stanica mikroalgi.
Stoga smo očekivali da stanice algi mogu apsorbirati Nb u obliku oksida.Kako bismo ovo testirali, proveli smo XPS studije na MXenes Nb2CTx i Nb4C3TX i stanicama algi.Rezultati interakcije mikroalgi s Nb-MXenima i MXenima izoliranim iz stanica algi prikazani su na sl.5b.Kao što je i očekivano, otkrili smo vršne vrijednosti Nb 3d u uzorcima mikroalgi nakon uklanjanja MXena s površine mikroalgi.Kvantitativno određivanje C=O, CHx/CO i Nb oksida izračunato je na temelju Nb 3d, O 1s i C 1s spektara dobivenih s Nb2CTx SL (Slika 5c–e) i Nb4C3Tx SL (Slika 5c–e).) dobivenih iz inkubiranih mikroalgi.Slika 5f-h) MXenes.Tablica S1-3 prikazuje pojedinosti o vršnim parametrima i ukupnoj kemiji koja proizlazi iz prilagodbe.Važno je napomenuti da Nb 3d regije Nb2CTx SL i Nb4C3Tx SL (sl. 5c, f) odgovaraju jednoj komponenti Nb2O5.Ovdje nismo pronašli vrhove povezane s MXenom u spektru, što ukazuje da stanice mikroalgi apsorbiraju samo oksidni oblik Nb.Osim toga, aproksimirali smo C 1 s spektar komponentama C–C, CHx/C–O, C=O i –COOH.Vrhove CHx/C–O i C=O pripisali smo organskom doprinosu stanica mikroalgi.Ove organske komponente čine 36% odnosno 41% C 1s vrhova u Nb2CTx SL i Nb4C3TX SL.Zatim smo prilagodili O 1s spektre SL Nb2CTx i SL Nb4C3TX s Nb2O5, organskim komponentama mikroalgi (CHx/CO) i površinski adsorbiranom vodom.
Konačno, XPS rezultati jasno su ukazali na oblik Nb, a ne samo na njegovu prisutnost.Prema položaju Nb 3d signala i rezultatima dekonvolucije, potvrđujemo da se Nb apsorbira samo u obliku oksida, a ne iona ili samog MXena.Osim toga, XPS rezultati su pokazali da stanice mikroalgi imaju veću sposobnost preuzimanja Nb oksida iz SL Nb2CTx u usporedbi sa SL Nb4C3TX MXene.
Iako su naši rezultati unosa Nb impresivni i omogućuju nam da identificiramo degradaciju MXene, ne postoji dostupna metoda za praćenje povezanih morfoloških promjena u 2D nanopahuljicama.Stoga smo također odlučili razviti prikladnu metodu koja može izravno odgovoriti na sve promjene koje se događaju u 2D Nb-MXene nanopahuljicama i stanicama mikroalgi.Važno je napomenuti da pretpostavljamo da bi se, ako vrste u interakciji podvrgnu bilo kakvoj transformaciji, razgradnji ili defragmentaciji, to brzo trebalo očitovati kao promjene u parametrima oblika, kao što su promjer ekvivalentnog kružnog područja, zaobljenost, širina Fereta ili duljina Fereta.Budući da su ti parametri prikladni za opisivanje izduženih čestica ili dvodimenzionalnih nanopahuljica, njihovo praćenje dinamičkom analizom oblika čestica dat će nam vrijedne informacije o morfološkoj transformaciji SL Nb-MXene nanopahuljica tijekom redukcije.
Dobiveni rezultati prikazani su na slici 6. Za usporedbu, također smo testirali izvornu MAX fazu i ML-MXene (vidi SI slike S18 i S19).Dinamička analiza oblika čestica pokazala je da su se svi parametri oblika dvaju Nb-MXene SL značajno promijenili nakon interakcije s mikroalgama.Kao što je prikazano parametrom promjera ekvivalentnog kružnog područja (sl. 6a, b), smanjeni vršni intenzitet frakcije velikih nanopahuljica ukazuje na njihovu tendenciju raspadanja u manje fragmente.Na sl.Slika 6c, d prikazuje smanjenje vrhova povezanih s poprečnom veličinom pahuljica (produljenje nanopahuljica), što ukazuje na transformaciju 2D nanopahuljica u oblik koji je sličniji česticama.Slika 6e-h prikazuje širinu i duljinu Fereta.Širina i duljina tvora komplementarni su parametri i stoga ih treba promatrati zajedno.Nakon inkubacije 2D Nb-MXene nanopahuljica u prisutnosti mikroalgi, njihovi vrhovi Feret korelacije su se pomaknuli i njihov intenzitet se smanjio.Na temelju ovih rezultata u kombinaciji s morfologijom, XRF i XPS, zaključili smo da su opažene promjene snažno povezane s oksidacijom jer oksidirani MXeni postaju naboraniji i raspadaju se na fragmente i sferne čestice oksida69,70.
Analiza transformacije MXena nakon interakcije sa zelenim mikroalgama.Dinamička analiza oblika čestice uzima u obzir parametre kao što su (a, b) promjer ekvivalentne kružne površine, (c, d) zaobljenost, (e, f) širina fereta i (g, h) duljina fereta.U tu su svrhu analizirana dva referentna uzorka mikroalgi zajedno s primarnim SL Nb2CTx i SL Nb4C3Tx MXenima, SL Nb2CTx i SL Nb4C3Tx MXenima, degradiranim mikroalgama i tretiranim mikroalgama SL Nb2CTx i SL Nb4C3Tx MXenima.Crvene strelice pokazuju prijelaze parametara oblika proučavanih dvodimenzionalnih nanopahuljica.
Budući da je analiza parametara oblika vrlo pouzdana, ona također može otkriti morfološke promjene u stanicama mikroalgi.Stoga smo analizirali ekvivalentni promjer kružnog područja, zaobljenost i Feret širinu/dužinu čistih stanica mikroalgi i stanica nakon interakcije s 2D Nb nanopahuljicama.Na sl.Slike 6a–h pokazuju promjene u parametrima oblika stanica algi, što je vidljivo smanjenjem vršnog intenziteta i pomakom maksimuma prema višim vrijednostima.Konkretno, parametri zaobljenosti stanica pokazali su smanjenje izduženih stanica i povećanje sferičnih stanica (Sl. 6a, b).Osim toga, širina Feretovih stanica povećala se za nekoliko mikrometara nakon interakcije sa SL Nb2CTx MXene (Slika 6e) u usporedbi sa SL Nb4C3TX MXene (Slika 6f).Sumnjamo da bi to moglo biti posljedica jakog unosa Nb oksida od strane mikroalgi nakon interakcije s Nb2CTx SR.Manje kruto pričvršćivanje Nb ljuskica na njihovu površinu može rezultirati rastom stanica s minimalnim učinkom sjenčanja.
Naša promatranja promjena u parametrima oblika i veličine mikroalgi nadopunjuju druga istraživanja.Zelene mikroalge mogu promijeniti svoju morfologiju kao odgovor na okolišni stres promjenom veličine, oblika ili metabolizma stanica61.Na primjer, promjena veličine stanica olakšava apsorpciju hranjivih tvari71.Manje stanice algi pokazuju manji unos hranjivih tvari i smanjenu stopu rasta.Suprotno tome, veće stanice teže konzumiranju više hranjivih tvari, koje se zatim talože unutar stanica72,73.Machado i Soares otkrili su da fungicid triklosan može povećati veličinu stanica.Također su pronašli duboke promjene u obliku algi74.Uz to, Yin i suradnici9 također su otkrili morfološke promjene u algama nakon izlaganja reduciranim nanokompozitima grafen oksida.Stoga je jasno da su promijenjeni parametri veličine/oblika mikroalgi uzrokovani prisutnošću MXena.Budući da je ova promjena u veličini i obliku indikativna za promjene u unosu hranjivih tvari, vjerujemo da analiza parametara veličine i oblika tijekom vremena može pokazati unos niobijeva oksida od strane mikroalgi u prisutnosti Nb-MXena.
Štoviše, MXeni se mogu oksidirati u prisutnosti algi.Dalai i sur.75 uočili su da morfologija zelenih algi izloženih nano-TiO2 i Al2O376 nije ujednačena.Iako su naša opažanja slična ovoj studiji, ona su relevantna samo za proučavanje učinaka bioremedijacije u smislu produkata razgradnje MXena u prisutnosti 2D nanopahuljica, a ne nanočestica.Budući da se MXeni mogu razgraditi u metalne okside,31,32,77,78 razumno je pretpostaviti da naše Nb nanopahuljice također mogu formirati Nb okside nakon interakcije sa stanicama mikroalgi.
Kako bismo objasnili redukciju 2D-Nb nanopahuljica putem mehanizma razgradnje koji se temelji na procesu oksidacije, proveli smo studije korištenjem transmisijske elektronske mikroskopije visoke rezolucije (HRTEM) (Sl. 7a,b) i fotoelektronske spektroskopije X-zraka (XPS) (Sl. 7).7c-i i tablice S4-5).Oba su pristupa prikladna za proučavanje oksidacije 2D materijala i međusobno se nadopunjuju.HRTEM može analizirati degradaciju dvodimenzionalnih slojevitih struktura i naknadnu pojavu nanočestica metalnog oksida, dok je XPS osjetljiv na površinske veze.U tu svrhu testirali smo 2D Nb-MXene nanopahuljice ekstrahirane iz staničnih disperzija mikroalgi, odnosno njihov oblik nakon interakcije sa stanicama mikroalgi (vidi sliku 7).
HRTEM slike koje prikazuju morfologiju oksidiranih (a) SL Nb2CTx i (b) SL Nb4C3Tx MXena, rezultati XPS analize koji pokazuju (c) sastav oksidnih proizvoda nakon redukcije, (d–f) podudaranje vrhova komponenti XPS spektra SL Nb2CTx i (g–i) Nb4C3Tx SL popravljenih zelenim mikroalgama.
Studije HRTEM potvrdile su oksidaciju dviju vrsta Nb-MXene nanopahuljica.Iako su nanopahuljice donekle zadržale svoju dvodimenzionalnu morfologiju, oksidacija je rezultirala pojavom mnogih nanočestica koje prekrivaju površinu MXene nanopahuljica (vidi sl. 7a,b).XPS analiza c Nb 3d i O 1s signala pokazala je da su Nb oksidi nastali u oba slučaja.Kao što je prikazano na slici 7c, 2D MXene Nb2CTx i Nb4C3TX imaju Nb 3d signale koji ukazuju na prisutnost NbO i Nb2O5 oksida, dok O 1s signali ukazuju na broj O–Nb veza povezanih s funkcionalizacijom površine 2D nanopahuljica.Primijetili smo da je doprinos Nb oksida dominantan u usporedbi s Nb-C i Nb3+-O.
Na sl.Slike 7g–i prikazuju XPS spektre Nb 3d, C 1s i O 1s SL Nb2CTx (vidi slike 7d–f) i SL Nb4C3TX MXene izolirane iz stanica mikroalgi.Pojedinosti o parametrima vrha Nb-MXena navedeni su u tablicama S4–5.Prvo smo analizirali sastav Nb 3d.Za razliku od Nb koji apsorbiraju stanice mikroalgi, u MXenu izoliranom iz stanica mikroalgi, osim Nb2O5, pronađene su i druge komponente.U Nb2CTx SL uočili smo doprinos Nb3+-O u iznosu od 15%, dok je ostatkom Nb 3d spektra dominirao Nb2O5 (85%).Osim toga, uzorak SL Nb4C3TX sadrži komponente Nb-C (9%) i Nb2O5 (91%).Ovdje Nb-C dolazi iz dva unutarnja atomska sloja metalnog karbida u Nb4C3Tx SR.Zatim mapiramo C1s spektre na četiri različite komponente, kao što smo učinili u internaliziranim uzorcima.Kao što se i očekivalo, spektrom C 1s dominira grafitni ugljik, a slijede ga doprinosi organskih čestica (CHx/CO i C=O) iz stanica mikroalgi.Osim toga, u O 1s spektru promatrali smo doprinos organskih oblika stanica mikroalgi, niobijevog oksida i adsorbirane vode.
Osim toga, istražili smo je li cijepanje Nb-MXena povezano s prisutnošću reaktivnih kisikovih vrsta (ROS) u hranjivom mediju i/ili stanicama mikroalgi.U tu smo svrhu procijenili razine singletnog kisika (1O2) u mediju kulture i intracelularnog glutationa, tiola koji djeluje kao antioksidans u mikroalgama.Rezultati su prikazani u SI (slike S20 i S21).Kulture sa SL Nb2CTx i Nb4C3TX MXeni karakterizirane su smanjenom količinom 1O2 (vidi sliku S20).U slučaju SL Nb2CTx, MXene 1O2 je smanjen na oko 83%.Za kulture mikroalgi koje koriste SL, Nb4C3TX 1O2 smanjio se još više, na 73%.Zanimljivo je da su promjene u 1O2 pokazale isti trend kao i prethodno uočeni inhibitorno-stimulacijski učinak (vidi sliku 3).Može se tvrditi da inkubacija na jakom svjetlu može promijeniti fotooksidaciju.Međutim, rezultati kontrolne analize pokazali su gotovo konstantne razine 1O2 tijekom eksperimenta (Sl. S22).U slučaju unutarstaničnih razina ROS-a, također smo primijetili isti silazni trend (vidi sliku S21).U početku su razine ROS-a u stanicama mikroalgi uzgajanih u prisutnosti Nb2CTx i Nb4C3Tx SL-ova premašile razine pronađene u čistim kulturama mikroalgi.Međutim, na kraju se pokazalo da su se mikroalge prilagodile prisutnosti obaju Nb-MXena, jer su se razine ROS-a smanjile na 85% odnosno 91% razina izmjerenih u čistim kulturama mikroalgi inokuliranih sa SL Nb2CTx odnosno Nb4C3TX.To može značiti da se mikroalge s vremenom osjećaju ugodnije u prisutnosti Nb-MXena nego u samom hranjivom mediju.
Mikroalge su raznolika skupina fotosintetskih organizama.Tijekom fotosinteze pretvaraju atmosferski ugljikov dioksid (CO2) u organski ugljik.Produkti fotosinteze su glukoza i kisik79.Sumnjamo da tako stvoreni kisik igra ključnu ulogu u oksidaciji Nb-MXena.Jedno moguće objašnjenje za to je da se parametar diferencijalne aeracije formira pri niskim i visokim parcijalnim tlakovima kisika izvan i unutar Nb-MXene nanopahuljica.To znači da gdje god postoje područja različitih parcijalnih tlakova kisika, područje s najnižom razinom će tvoriti anodu 80, 81, 82. Ovdje mikroalge doprinose stvaranju različito prozračenih stanica na površini MXene pahuljica, koje proizvode kisik zahvaljujući svojim fotosintetskim svojstvima.Kao rezultat toga nastaju proizvodi biokorozije (u ovom slučaju niobijevi oksidi).Drugi aspekt je da mikroalge mogu proizvesti organske kiseline koje se ispuštaju u vodu83,84.Stoga se stvara agresivno okruženje, čime se mijenjaju Nb-MXeni.Osim toga, mikroalge mogu promijeniti pH okoliša u alkalni zbog apsorpcije ugljičnog dioksida, što također može uzrokovati koroziju79.
Što je još važnije, fotoperiod tamno/svijetlo korišten u našoj studiji ključan je za razumijevanje dobivenih rezultata.Ovaj aspekt je detaljno opisan u Djemai-Zoghlache et al.85 Namjerno su upotrijebili fotoperiod od 12/12 sati kako bi pokazali biokoroziju povezanu s bioobraštanjem crvenom mikroalgom Porphyridium purpureum.Oni pokazuju da je fotoperiod povezan s evolucijom potencijala bez biokorozije, manifestirajući se kao pseudoperiodične oscilacije oko 24 sata.Ova zapažanja potvrdili su Dowling i sur.86 Pokazali su fotosintetske biofilmove cijanobakterije Anabaena.Otopljeni kisik nastaje pod djelovanjem svjetlosti, što je povezano s promjenom ili fluktuacijama slobodnog biokorozijskog potencijala.Važnost fotoperiode naglašava činjenica da se slobodni potencijal biokorozije povećava u svijetloj fazi, a smanjuje u tamnoj fazi.To je zbog kisika koji proizvode fotosintetske mikroalge, a koji utječe na katodnu reakciju kroz parcijalni tlak koji se stvara u blizini elektroda87.
Osim toga, provedena je infracrvena spektroskopija s Fourierovom transformacijom (FTIR) kako bi se otkrilo je li došlo do promjena u kemijskom sastavu stanica mikroalgi nakon interakcije s Nb-MXenima.Ovi dobiveni rezultati su složeni i predstavljamo ih u SI (slike S23-S25, uključujući rezultate MAX faze i ML MXenes).Ukratko, dobiveni referentni spektri mikroalgi daju nam važne informacije o kemijskim karakteristikama ovih organizama.Ove najvjerojatnije vibracije nalaze se na frekvencijama od 1060 cm-1 (CO), 1540 cm-1, 1640 cm-1 (C=C), 1730 cm-1 (C=O), 2850 cm-1, 2920 cm-1.jedan.1 1 (C–H) i 3280 cm–1 (O–H).Za SL Nb-MXene pronašli smo potpis istezanja CH-veze koji je u skladu s našom prethodnom studijom38.Međutim, primijetili smo da su neki dodatni vrhovi povezani s C=C i CH vezama nestali.To ukazuje da kemijski sastav mikroalgi može pretrpjeti manje promjene zbog interakcije sa SL Nb-MXenima.
Kada se razmatraju moguće promjene u biokemiji mikroalgi, potrebno je ponovno razmotriti nakupljanje anorganskih oksida, kao što je niobijev oksid59.Uključen je u unos metala na površini stanice, njihov transport u citoplazmu, njihovo povezivanje s unutarstaničnim karboksilnim skupinama i njihovo nakupljanje u polifosfosomima mikroalgi20,88,89,90.Osim toga, odnos između mikroalgi i metala održavaju funkcionalne skupine stanica.Iz tog razloga, apsorpcija također ovisi o kemiji površine mikroalgi, koja je prilično složena9,91.Općenito, očekivano, kemijski sastav zelenih mikroalgi neznatno se promijenio zbog apsorpcije Nb oksida.
Zanimljivo je da je opažena početna inhibicija mikroalgi bila reverzibilna tijekom vremena.Kao što smo primijetili, mikroalge su prevladale početnu promjenu okoliša i na kraju su se vratile na normalne stope rasta i čak se povećale.Studije zeta potencijala pokazuju visoku stabilnost kada se unesu u hranjive medije.Stoga je površinska interakcija između stanica mikroalgi i Nb-MXene nanopahuljica održana tijekom eksperimenata redukcije.U našoj daljnjoj analizi sažimamo glavne mehanizme djelovanja koji leže u pozadini ovog izvanrednog ponašanja mikroalgi.
SEM promatranja su pokazala da se mikroalge vežu za Nb-MXene.Koristeći dinamičku analizu slike, potvrđujemo da ovaj učinak dovodi do transformacije dvodimenzionalnih Nb-MXene nanopahuljica u sfernije čestice, pokazujući time da je razgradnja nanopahuljica povezana s njihovom oksidacijom.Kako bismo provjerili našu hipotezu, proveli smo niz materijala i biokemijskih studija.Nakon testiranja, nanopahuljice su postupno oksidirale i razgradile se na produkte NbO i Nb2O5 koji nisu predstavljali opasnost za zelene mikroalge.Koristeći FTIR promatranje, nismo pronašli značajne promjene u kemijskom sastavu mikroalgi inkubiranih u prisutnosti 2D Nb-MXene nanopahuljica.Uzimajući u obzir mogućnost apsorpcije niobijeva oksida mikroalgama, proveli smo rendgensku fluorescentnu analizu.Ovi rezultati jasno pokazuju da se proučavane mikroalge hrane niobijevim oksidima (NbO i Nb2O5), koji nisu toksični za proučavane mikroalge.