Mèsi paske w vizite Nature.com.W ap itilize yon vèsyon navigatè ak sipò CSS limite.Pou pi bon eksperyans, nou rekòmande pou w sèvi ak yon navigatè ki ajou (oswa enfim mòd konpatibilite nan Internet Explorer).Antretan, pou asire sipò kontinye, nou pral rann sit la san estil ak JavaScript.
Montre yon Carousel twa glisad alafwa.Sèvi ak bouton Previous ak Next pou deplase nan twa glisad alafwa, oswa itilize bouton kurseur nan fen a pou w deplase nan twa glisad nan yon moman.
Devlopman rapid nan nanoteknoloji ak entegrasyon li nan aplikasyon pou chak jou ka menase anviwònman an.Pandan ke metòd vèt pou degradasyon nan kontaminan òganik yo byen etabli, rekiperasyon an nan kontaminan inòganik kristal se nan gwo enkyetid akòz sansiblite ki ba yo nan biotransformation ak mank de konpreyansyon nan entèraksyon sifas materyèl ak byolojik yo.Isit la, nou itilize yon modèl inòganik MXenes 2D ki baze sou Nb konbine avèk yon metòd analiz senp fòm paramèt pou trase mekanis bioremediation nan nanomateryo seramik 2D pa microalg vèt Raphidocelis subcapitata.Nou te jwenn ke mikwoalg degrade MXenes ki baze sou Nb akòz entèraksyon fizik-chimik ki gen rapò ak sifas yo.Okòmansman, nanoflakes MXene yon sèl-kouch ak milti-kouch yo te tache ak sifas la nan mikwoalg, ki yon ti jan redwi kwasans lan nan alg.Sepandan, sou entèraksyon pwolonje ak sifas la, microalgae soksid MXene nanoflakes ak plis dekonpoze yo nan NbO ak Nb2O5.Paske oksid sa yo ki pa toksik nan selil mikroalg yo, yo konsome nanopartikul oksid Nb pa yon mekanis absòpsyon ki plis retabli mikroalg yo apre 72 èdtan nan tretman dlo.Efè eleman nitritif ki asosye ak absòpsyon yo reflete tou nan ogmantasyon nan volim selil, fòm lis yo ak chanjman nan to kwasans.Dapre rezilta sa yo, nou konkli ke prezans kout ak alontèm MXenes ki baze sou Nb nan ekosistèm dlo dous ka lakòz sèlman enpak minè sou anviwònman an.Li enpòtan pou remake ke, lè l sèvi avèk nanomateryèl ki genyen de dimansyon kòm sistèm modèl, nou demontre posiblite pou swiv transfòmasyon fòm menm nan materyèl amann grenn.An jeneral, etid sa a reponn yon kesyon fondamantal enpòtan sou pwosesis sifas ki gen rapò ak entèraksyon ki kondwi mekanis bioremediation nan nanomateryèl 2D epi li bay yon baz pou plis etid kout tèm ak alontèm sou enpak anviwònman an nan nanomateryèl inòganik kristalin.
Nanomateryèl yo te pwodwi anpil enterè depi dekouvèt yo, ak divès nanoteknoloji te fèk antre nan yon faz modènizasyon1.Malerezman, entegrasyon nanomateryèl nan aplikasyon pou chak jou ka mennen nan degaje aksidan akòz jete move, manyen neglijans, oswa enfrastrikti sekirite ensifizan.Se poutèt sa, li rezonab pou asime ke nanomateryèl, ki gen ladan nanomateryèl ki genyen de dimansyon (2D), yo ka lage nan anviwònman natirèl la, konpòtman an ak aktivite byolojik nan yo ki poko konprann konplètman.Se poutèt sa, li pa etone ke enkyetid ekotoksisite yo te konsantre sou kapasite nan nanomateryèl 2D yo leach nan sistèm akwatik2,3,4,5,6.Nan ekosistèm sa yo, kèk nanomateryèl 2D ka kominike avèk divès òganis nan diferan nivo twofik, tankou mikwoalg.
Mikwoalg yo se òganis primitif yo jwenn natirèlman nan dlo dous ak ekosistèm maren ki pwodui yon varyete pwodui chimik atravè fotosentèz7.Kòm sa yo, yo enpòtan anpil nan ekosistèm akwatik8,9,10,11,12, men yo tou sansib, chè ak lajman itilize endikatè nan ekotoksisite13,14.Depi selil mikroalg yo miltipliye rapidman ak byen vit reponn a prezans divès kalite konpoze, yo pwomèt pou devlopman metòd zanmitay anviwònman an pou trete dlo ki kontamine ak sibstans òganik15,16.
Selil alg yo ka retire iyon inòganik nan dlo atravè byosorpsyon ak akimilasyon17,18.Gen kèk espès alg tankou Chlorella, Anabaena invar, Westiellopsis prolifica, Stigeoclonium tenue ak Synechococcus sp.Li te jwenn yo pote e menm nouri iyon metal toksik tankou Fe2 +, Cu2 +, Zn2 + ak Mn2 + 19.Lòt etid yo montre ke iyon Cu2+, Cd2+, Ni2+, Zn2+ oswa Pb2+ limite kwasans Scenedesmus lè yo chanje mòfoloji selilè yo epi detwi klowoplas yo20,21.
Metòd vèt pou dekonpozisyon polyan òganik ak retire iyon metal lou te atire atansyon syantis ak enjenyè atravè mond lan.Sa a se sitou akòz lefèt ke kontaminan sa yo fasil trete nan faz likid la.Sepandan, polyan inòganik cristalline yo karakterize pa solubility dlo ki ba ak sansiblite ki ba nan divès kalite biotransformations, ki lakòz gwo difikilte nan ratrapaj, ak ti pwogrè te fè nan zòn sa a22,23,24,25,26.Kidonk, rechèch la pou solisyon zanmitay anviwònman an pou reparasyon nan nanomateryèl rete yon zòn konplèks ak enkonu.Akòz wo degre de ensètitid konsènan efè biotransformation nan nanomateryèl 2D, pa gen okenn fason fasil pou chèche konnen chemen ki posib nan degradasyon yo pandan rediksyon.
Nan etid sa a, nou te itilize mikroalg vèt kòm yon ajan bioremediation aktif akeuz pou materyèl seramik inòganik, konbine avèk siveyans in situ nan pwosesis degradasyon MXene kòm yon reprezantan materyèl seramik inòganik.Tèm "MXene" reflete estekiometri materyèl Mn+1XnTx, kote M se yon metal tranzisyon bonè, X se kabòn ak/oswa nitwojèn, Tx se yon terminateur sifas (egzanp, -OH, -F, -Cl), ak n = 1, 2, 3 oswa 427.28.Depi dekouvèt MXenes pa Naguib et al.Sensorics, terapi kansè ak filtraj manbràn 27,29,30.Anplis de sa, MXenes ka konsidere kòm sistèm modèl 2D akòz estabilite ekselan koloidal yo ak posib entèraksyon byolojik31,32,33,34,35,36.
Se poutèt sa, metodoloji ki devlope nan atik sa a ak ipotèz rechèch nou yo montre nan Figi 1. Dapre ipotèz sa a, mikwoalg degrade MXenes ki baze sou Nb nan konpoze ki pa toksik akòz entèraksyon fizik-chimik ki gen rapò ak sifas, ki pèmèt plis rekiperasyon alg yo.Pou teste ipotèz sa a, yo te chwazi de manm fanmi carbure metal tranzisyon ki baze sou niobyòm ak/oswa nitrur (MXenes), sètadi Nb2CTx ak Nb4C3TX.
Rechèch metodoloji ak prèv ki baze sou ipotèz pou rekiperasyon MXene pa mikroalg vèt Raphidocelis subcapitata.Tanpri sonje ke sa a se jis yon reprezantasyon schematic nan sipozisyon ki baze sou prèv.Anviwònman lak la diferan nan mwayen eleman nitritif yo itilize a ak kondisyon yo (egzanp, sik lajounen ak limit nan eleman nitritif esansyèl ki disponib).Kreye ak BioRender.com.
Se poutèt sa, lè nou itilize MXene kòm yon sistèm modèl, nou te louvri pòt la nan etid la nan divès efè byolojik ki pa ka obsève ak lòt nanomateryèl konvansyonèl yo.An patikilye, nou demontre posiblite pou bioremediation nan nanomateryèl ki genyen de dimansyon, tankou MXenes ki baze sou niobyòm, pa microalgae Raphidocelis subcapitata.Mikroalg yo kapab degrade Nb-MXenes nan oksid ki pa toksik NbO ak Nb2O5, ki tou bay eleman nitritif atravè mekanis absòpsyon niobyòm.An jeneral, etid sa a reponn yon kesyon fondamantal enpòtan sou pwosesis ki asosye ak entèraksyon fizikochimik sifas ki gouvène mekanis bioremediation nan nanomateryèl ki genyen de dimansyon.Anplis de sa, nou ap devlope yon metòd senp ki baze sou fòm paramèt pou swiv chanjman sibtil nan fòm nan nanomateryèl 2D.Sa a enspire plis rechèch kout tèm ak alontèm nan divès enpak anviwònman nan nanomateryèl inòganik kristalin.Kidonk, etid nou an ogmante konpreyansyon yo genyen sou entèraksyon ki genyen ant sifas materyèl la ak materyèl byolojik.Nou ap bay tou baz pou etid elaji a kout tèm ak alontèm sou enpak posib yo sou ekosistèm dlo dous, ki kounye a kapab verifye fasil.
MXenes reprezante yon klas enteresan nan materyèl ki gen pwopriyete fizik ak chimik inik ak atire ak Se poutèt sa anpil aplikasyon potansyèl.Pwopriyete sa yo depann lajman de stoyyometri yo ak chimi sifas yo.Se poutèt sa, nan etid nou an, nou te envestige de kalite Nb ki baze sou yerarchize sèl-kouch (SL) MXenes, Nb2CTx ak Nb4C3TX, depi diferan efè byolojik nan nanomateryèl sa yo ka obsève.MXenes yo pwodui nan materyèl kòmanse yo pa gravure selektif anwo-desann nan kouch atomik mens MAX-faz A.Faz MAX la se yon seramik ternary ki konpoze de blòk "kole" nan karbid metal tranzisyon ak kouch mens nan "A" eleman tankou Al, Si, ak Sn ak MnAXn-1 estekyometri.Mòfoloji premye faz MAX la te obsève pa mikwoskospi elektwonik (SEM) e li te konsistan avèk etid anvan yo (Gade Enfòmasyon Siplemantè, SI, Figi S1).Multilayer (ML) Nb-MXene te jwenn apre yo fin retire kouch Al ak 48% HF (asid fluoridrik).Mòfoloji ML-Nb2CTx ak ML-Nb4C3TX te egzamine pa mikwoskospi elektwonik (SEM) (Figi S1c ak S1d respektivman) epi yo te obsève yon mòfoloji tipik kouch MXene, menm jan ak nanoflakes ki genyen de dimansyon pase nan fant long ki tankou pò.Tou de Nb-MXenes gen anpil bagay an komen ak faz MXene deja sentèz pa etching asid27,38.Apre konfime estrikti MXene, nou kouch li pa entèkalasyon idroksid tetrabutylammonium (TBAOH) ki te swiv pa lave ak sonication, apre sa nou jwenn yon sèl-kouch oswa ba-kouch (SL) 2D Nb-MXene nanoflakes.
Nou te itilize mikwoskòp elèktron transmisyon segondè rezolisyon (HRTEM) ak difraksyon radyografi (XRD) pou teste efikasite grave ak plis dekale.Rezilta HRTEM yo trete lè l sèvi avèk transfòmasyon fourier envès (IFFT) ak transfòmasyon rapid fourier (FFT) yo montre nan Fig. 2. Nanoflakes Nb-MXene yo te oryante kwen jiska tcheke estrikti kouch atomik la epi mezire distans entèplanèr yo.Imaj HRTEM nan MXene Nb2CTx ak Nb4C3TX nanoflakes revele nati atomik mens kouch yo (gade Fig. 2a1, a2), jan yo te deja rapòte pa Naguib et al.27 ak Jastrzębska et al.38.Pou de monokouch Nb2CTx ak Nb4C3Tx adjasan, nou te detèmine distans entèlayer 0.74 ak 1.54 nm, respektivman (figi 2b1, b2), ki dakò tou ak rezilta anvan nou yo38.Sa a te konfime plis pa transfòmasyon Fourier envès vit (Fig. 2c1, c2) ak transfòmasyon Fourier rapid (Fig. 2d1, d2) ki montre distans ki genyen ant monokouch Nb2CTx ak Nb4C3Tx.Imaj la montre yon altènasyon nan bann limyè ak nwa ki koresponn ak niobyòm ak atòm kabòn, ki konfime nati a kouch nan MXenes yo etidye.Li enpòtan sonje ke spèktroskopi X-ray enèji dispersive (EDX) yo te jwenn pou Nb2CTx ak Nb4C3Tx (Figi S2a ak S2b) pa te montre okenn rès nan faz orijinal MAX la, depi pa gen okenn pik Al te detekte.
Karakterizasyon nan SL Nb2CTx ak Nb4C3Tx MXene nanoflakes, ki gen ladan (a) segondè rezolisyon mikwoskòp elèktron (HRTEM) side-view 2D nanoflake D ak korespondan, (b) mòd entansite, (c) envès rapid transfòmasyon Fourier (IFFT), (d) transfòmasyon rapid Fourier (FFT), (e) modèl Nb-MXen.Pou SL 2D Nb2CTx, nimewo yo eksprime kòm (a1, b1, c1, d1, e1).Pou SL 2D Nb4C3Tx, nimewo yo eksprime kòm (a2, b2, c2, d2, e1).
Nan Figi yo montre mezi difraksyon X-ray SL Nb2CTx ak Nb4C3Tx MXenes.2e1 ak e2, respektivman.Pik (002) nan 4.31 ak 4.32 koresponn ak MXenes Nb2CTx yo kouch deja dekri ak Nb4C3TX38,39,40,41 respektivman.Rezilta XRD yo tou endike prezans kèk estrikti ML rezidyèl ak faz MAX, men sitou modèl XRD ki asosye ak SL Nb4C3Tx (Fig. 2e2).Prezans nan patikil ki pi piti nan faz MAX la ka eksplike pik MAX ki pi fò konpare ak kouch Nb4C3Tx yo anpile owaza.
Plis rechèch te konsantre sou mikroalg vèt ki fè pati espès R. subcapitata.Nou te chwazi mikwoalg paske yo se pwodiktè enpòtan ki enplike nan gwo rezo manje42.Yo se tou youn nan pi bon endikatè toksisite akòz kapasite nan retire sibstans ki sou toksik ke yo pote nan pi wo nivo nan chèn alimantè a43.Anplis de sa, rechèch sou R. subcapitata ka fè limyè sou toksisite aksidantèl nan SL Nb-MXenes nan mikwo-òganis dlo dous komen.Pou ilistre sa, chèchè yo te ipotèz ke chak mikwòb gen yon sansiblite diferan nan konpoze toksik ki prezan nan anviwònman an.Pou pifò òganis, konsantrasyon ki ba nan sibstans pa afekte kwasans yo, pandan y ap konsantrasyon ki pi wo a yon sèten limit ka anpeche yo oswa menm lakòz lanmò.Se poutèt sa, pou etid nou yo nan entèraksyon sifas ant mikroalg ak MXenes ak rekiperasyon ki asosye, nou deside teste konsantrasyon inofansif ak toksik nan Nb-MXenes.Pou fè sa, nou teste konsantrasyon nan 0 (kòm yon referans), 0.01, 0.1 ak 10 mg l-1 MXene ak Anplis de sa ki enfekte mikroalg ak konsantrasyon trè wo nan MXene (100 mg l-1 MXene), ki ka ekstrèm ak letal..pou nenpòt anviwònman byolojik.
Efè SL Nb-MXenes sou mikroalg yo montre nan Figi 3, ki eksprime kòm pousantaj pwomosyon kwasans (+) oswa anpèchman (-) mezire pou echantiyon 0 mg l-1.Pou konparezon, yo te teste faz Nb-MAX ak ML Nb-MXenes tou epi rezilta yo montre nan SI (al gade Fig. S3).Rezilta yo jwenn konfime ke SL Nb-MXenes se prèske nèt san toksisite nan seri a nan konsantrasyon ki ba soti nan 0.01 a 10 mg / l, jan yo montre nan Figi 3a, b.Nan ka a nan Nb2CTx, nou obsève pa plis pase 5% ekotoksisite nan seri a espesifye.
Stimulasyon (+) oswa anpèchman (-) nan kwasans mikroalg nan prezans SL (a) Nb2CTx ak (b) Nb4C3TX MXene.Yo te analize 24, 48 ak 72 èdtan nan entèraksyon MXene-mikroalg. Done enpòtan (t-tès, p <0.05) yo te make ak yon asterisk (*). Done enpòtan (t-tès, p <0.05) yo te make ak yon asterisk (*). Значимые данные (t-критерий, p < 0,05) отмечены звездочкой (*). Done enpòtan (t-tès, p <0.05) make ak yon asterisk (*).重要数据（t 检验，p < 0.05）用星号(*) 标记。重要数据（t 检验，p < 0.05）用星号(*) 标记。 Важные данные (t-tès, p < 0,05) отмечены звездочкой (*). Done enpòtan (t-tès, p <0.05) make ak yon asterisk (*).Flèch wouj yo endike abolisyon eksitasyon inhibitory.
Nan lòt men an, konsantrasyon ki ba nan Nb4C3TX te tounen yon ti kras plis toksik, men se pa pi wo pase 7%.Kòm espere, nou obsève ke MXenes te gen pi wo toksisite ak anpèchman kwasans mikroalg nan 100mg L-1.Enteresan, pa youn nan materyèl yo te montre menm tandans ak tan depandans efè atoksik / toksik konpare ak echantiyon MAX oswa ML yo (gade SI pou plis detay).Pandan ke pou faz nan MAX (gade Fig. S3) toksisite rive nan apeprè 15-25% ak ogmante ak tan, yo te obsève tandans nan ranvèse pou SL Nb2CTx ak Nb4C3TX MXene.Anpèchman kwasans mikwoalg la diminye apre yon sèten tan.Li te rive apeprè 17% apre 24 èdtan ak tonbe nan mwens pase 5% apre 72 èdtan (figi 3a, b, respektivman).
Sa ki pi enpòtan, pou SL Nb4C3TX, anpèchman kwasans mikwoalg rive nan apeprè 27% apre 24 èdtan, men apre 72 èdtan li diminye a apeprè 1%.Se poutèt sa, nou make efè a obsève kòm anpèchman envès nan eksitasyon, ak efè a te pi fò pou SL Nb4C3TX MXene.Te eksitasyon nan kwasans mikroalg te note pi bonè ak Nb4C3TX (entèraksyon nan 10 mg L-1 pou 24 èdtan) konpare ak SL Nb2CTx MXene.Efè ranvèsman anpèchman-anpèchman an te byen montre tou nan koub pousantaj byomass double (gade Fig. S4 pou plis detay).Jiskaprezan, sèlman ekotoksisite Ti3C2TX MXene te etidye nan diferan fason.Li pa toksik pou anbriyon pwason zèb44 men modere ekotoksik pou plant mikwoalg Desmodesmus quadricauda ak Sorghhum saccharatum45.Lòt egzanp efè espesifik yo enkli pi wo toksisite nan liy selil kansè yo pase nan liy selil nòmal46,47.Li ta ka sipoze ke kondisyon tès yo ta enfliyanse chanjman ki fèt nan kwasans mikroalg yo obsève nan prezans Nb-MXenes.Pou egzanp, yon pH apeprè 8 nan stroma klowoplas la se pi bon pou operasyon efikas nan anzim RuBisCO.Se poutèt sa, chanjman pH afekte pousantaj fotosentèz la48,49.Sepandan, nou pa t obsève chanjman enpòtan nan pH pandan eksperyans la (gade SI, Fig. S5 pou plis detay).An jeneral, kilti mikwoalg ak Nb-MXenes yon ti kras redwi pH solisyon an sou tan.Sepandan, diminisyon sa a te sanble ak yon chanjman nan pH yon mwayen pi.Anplis de sa, seri varyasyon yo te jwenn te sanble ak sa yo mezire pou yon kilti pi bon kalite mikwoalg (echantiyon kontwòl).Kidonk, nou konkli ke fotosentèz pa afekte pa chanjman nan pH sou tan.
Anplis de sa, MXenes sentèz yo gen tèminezon sifas (ki endike kòm Tx).Sa yo se sitou gwoup fonksyonèl -O, -F ak -OH.Sepandan, chimi sifas se dirèkteman gen rapò ak metòd la nan sentèz.Yo konnen gwoup sa yo distribye owaza sou sifas la, sa ki fè li difisil pou predi efè yo sou pwopriyete MXene50.Li ka diskite ke Tx ta ka fòs la katalitik pou oksidasyon nan niobyòm pa limyè.Gwoup fonksyonèl andigman yo bay plizyè sit ancrage pou fotokatalizè ki kache yo pou fòme heterojunctions51.Sepandan, konpozisyon mwayen kwasans lan pa t bay yon fotokatalizè efikas (yo ka jwenn konpozisyon mwayen detaye nan SI Table S6).Anplis de sa, nenpòt modifikasyon sifas trè enpòtan tou, paske aktivite byolojik MXenes ka chanje akòz kouch pòs-pwosesis, oksidasyon, modifikasyon sifas chimik nan konpoze òganik ak inòganik52,53,54,55,56 oswa jeni chaj sifas38.Se poutèt sa, pou teste si oksid niobyòm gen anyen fè ak enstabilite materyèl nan mwayen an, nou te fè etid sou potansyèl zeta (ζ) nan mwayen kwasans mikroalg ak dlo deyonize (pou konparezon).Rezilta nou yo montre ke SL Nb-MXenes yo san patipri ki estab (gade SI Fig. S6 pou rezilta MAX ak ML).Potansyèl zeta SL MXenes se apeprè -10 mV.Nan ka SR Nb2CTx, valè ζ yon ti jan pi negatif pase Nb4C3Tx.Chanjman sa a nan valè ζ ka endike ke sifas nanoflakes MXene ki chaje negatif absòbe iyon ki chaje pozitif nan mwayen kilti a.Mezi tanporèl nan potansyèl zeta ak konduktiviti Nb-MXenes nan mwayen kilti (gade Figi S7 ak S8 nan SI pou plis detay) sanble sipòte ipotèz nou an.
Sepandan, tou de Nb-MXene SL yo te montre chanjman minim soti nan zewo.Sa a montre klèman estabilite yo nan mwayen kwasans mikroalg la.Anplis de sa, nou te evalye si prezans nan mikroalg vèt nou an ta afekte estabilite nan Nb-MXenes nan mwayen an.Rezilta potansyèl zeta ak konduktiviti MXenes apre entèraksyon ak mikroalg nan medya eleman nitritif ak kilti sou tan ka jwenn nan SI (Figi S9 ak S10).Enteresan, nou remake ke prezans nan mikwoalg te sanble yo estabilize dispèsyon nan tou de MXenes.Nan ka Nb2CTx SL, potansyèl zeta a menm yon ti kras diminye sou tan nan plis valè negatif (-15.8 kont -19.1 mV apre 72 èdtan nan enkubasyon).Potansyèl zeta SL Nb4C3TX yon ti kras ogmante, men apre 72 èdtan li toujou montre pi wo estabilite pase nanoflakes san prezans mikwoalg (-18.1 vs -9.1 mV).
Nou jwenn tou pi ba konduktiviti nan solisyon Nb-MXene enkubate nan prezans mikwoalg, ki endike yon kantite pi ba nan iyon nan mwayen an eleman nitritif.Miyò, enstabilite MXenes nan dlo se sitou akòz oksidasyon sifas57.Se poutèt sa, nou sispèk ke mikroalg vèt yon jan kanmenm netwaye oksid yo ki te fòme sou sifas Nb-MXene e menm anpeche ensidan yo (oksidasyon MXene).Sa a ka wè nan etidye ki kalite sibstans ki absòbe pa mikwoalg.
Pandan ke etid ekotoksikolojik nou yo te endike ke mikwoalg yo te kapab simonte toksisite nan Nb-MXenes sou tan ak anpèchman an etranj nan kwasans estimile, objektif etid nou an se te mennen ankèt sou mekanis posib nan aksyon.Lè òganis tankou alg yo ekspoze a konpoze oswa materyèl ki pa abitye nan ekosistèm yo, yo ka reyaji nan yon varyete fason58,59.Nan absans oksid metal toksik, mikroalg ka manje tèt yo, sa ki pèmèt yo grandi kontinyèlman60.Apre enjèstyon sibstans toksik, mekanis defans yo ka aktive, tankou chanje fòm oswa fòm.Yo dwe konsidere tou posiblite pou absòpsyon58,59.Miyò, nenpòt siy nan yon mekanis defans se yon endikatè klè nan toksisite nan konpoze tès la.Se poutèt sa, nan plis travay nou an, nou envestige potansyèl entèraksyon sifas ant SL Nb-MXene nanoflakes ak mikroalg pa SEM ak absòpsyon posib nan Nb ki baze sou MXene pa X-ray fluoresans spèktroskopi (XRF).Remake byen ke analiz SEM ak XRF yo te fèt sèlman nan pi gwo konsantrasyon MXene pou adrese pwoblèm toksisite aktivite yo.
Rezilta SEM yo montre nan Fig.4.Selil mikwoalg ki pa trete (gade Fig. 4a, echantiyon referans) te montre klèman mòfoloji tipik R. subcapitata ak fòm selil ki sanble ak kwasan.Selil yo parèt aplati ak yon ti jan dezorganize.Gen kèk selil mikroalg ki sipèpoze ak konplitché youn ak lòt, men sa a te pwobableman ki te koze pa pwosesis preparasyon echantiyon an.An jeneral, selil mikwoalg pi yo te gen yon sifas ki lis epi yo pa t montre okenn chanjman mòfolojik.
Imaj SEM ki montre sifas entèraksyon ant mikroalg vèt ak nanosheets MXene apre 72 èdtan nan entèraksyon nan konsantrasyon ekstrèm (100 mg L-1).(a) Mikroalg vèt ki pa trete apre entèraksyon ak SL (b) Nb2CTx ak (c) Nb4C3TX MXenes.Remake byen ke nanoflakes Nb-MXene yo make ak flèch wouj.Pou konparezon, yo ajoute foto ki soti nan yon mikwoskòp optik.
Kontrèman, selil microalgae adsorbed pa SL Nb-MXene nanoflakes yo te domaje (gade Fig. 4b, c, flèch wouj).Nan ka Nb2CTx MXene (Fig. 4b), mikwoalg yo gen tandans grandi ak tache nanokal ki genyen de dimansyon, ki ka chanje mòfoloji yo.Miyò, nou te obsève tou chanjman sa yo anba mikwoskòp limyè (gade SI Figi S11 pou plis detay).Tranzisyon mòfolojik sa a gen yon baz plauzib nan fizyoloji mikwoalg ak kapasite yo pou defann tèt yo lè yo chanje mòfoloji selilè, tankou ogmante volim selil61.Se poutèt sa, li enpòtan yo tcheke kantite selil mikroalg ki aktyèlman an kontak ak Nb-MXenes.Etid SEM te montre ke apeprè 52% nan selil mikwo-alg yo te ekspoze a Nb-MXenes, pandan y ap 48% nan selil mikwo-alg sa yo evite kontak.Pou SL Nb4C3Tx MXene, mikwoalg eseye evite kontak ak MXene, kidonk lokalize ak grandi nan nanokal ki genyen de dimansyon (figi 4c).Sepandan, nou pa t 'obsève pénétration nan nanoskal nan selil mikroalg ak domaj yo.
Oto-konsèvasyon se tou yon konpòtman repons ki depann de tan nan blokaj la nan fotosentèz akòz adsorption nan patikil sou sifas selil la ak sa yo rele lonbraj (lonbraj) efè62.Li klè ke chak objè (pa egzanp, Nb-MXene nanoflakes) ki se ant mikroalg yo ak sous limyè a limite kantite limyè ki absòbe klowoplas yo.Sepandan, nou pa gen okenn dout ke sa a gen yon enpak enpòtan sou rezilta yo jwenn.Kòm yo montre nan obsèvasyon mikwoskopik nou yo, nanoflakes 2D yo pa te konplètman vlope oswa konfòme yo ak sifas mikwoalg yo, menm lè selil mikwoalg yo te an kontak ak Nb-MXenes.Olye de sa, nanoflak yo te vin oryante nan selil mikroalg san yo pa kouvri sifas yo.Tankou yon seri nanoflak / mikwoalg pa ka siyifikativman limite kantite limyè absòbe selil mikwoalg yo.Anplis, kèk etid te menm demontre yon amelyorasyon nan absòpsyon limyè pa òganis fotosentetik nan prezans nanomateryèl ki genyen de dimansyon63,64,65,66.
Depi imaj SEM pa t 'kapab dirèkteman konfime absorption nan Nyobyòm pa selil mikwoalg yo, plis etid nou an te tounen nan analiz X-ray fluoresans (XRF) ak X-ray photoelectron spèktroskopi (XPS) klarifye pwoblèm sa a.Se poutèt sa, nou konpare entansite Nb pik yo nan echantiyon mikwoalg referans ki pa t 'kominike avèk MXenes, MXene nanoflakes detache nan sifas la nan selil mikwoalg, ak selil mikroalg apre yo fin retire MXenes tache.Li se vo anyen ke si pa gen okenn absorption Nb, valè Nb yo jwenn nan selil mikwoalg yo ta dwe zewo apre yo fin retire nanoskal yo tache.Se poutèt sa, si absòpsyon Nb rive, rezilta XRF ak XPS ta dwe montre yon pik Nb klè.
Nan ka spectre XRF, echantiyon mikwoalg yo te montre Nb pik pou SL Nb2CTx ak Nb4C3Tx MXene apre entèraksyon ak SL Nb2CTx ak Nb4C3Tx MXene (gade Fig. 5a, sonje tou ke rezilta yo pou MAX ak ML MXenes yo montre nan SI, Figi S12-C17).Enteresan, entansite nan pik Nb la se menm bagay la tou nan tou de ka yo (ba wouj nan Fig. 5a).Sa a te endike ke alg yo pa t 'kapab absòbe plis Nb, ak kapasite maksimòm pou akimilasyon Nb te reyalize nan selil yo, byenke de fwa plis Nb4C3Tx MXene te tache ak selil yo mikroalg (ba ble nan Figi 5a).Miyò, kapasite mikroalg pou absòbe metal yo depann de konsantrasyon oksid metal yo nan anviwònman an67,68.Shamshada et al.67 te jwenn ke kapasite nan absòpsyon nan alg dlo dous diminye ak ogmante pH.Raize et al.68 te note ke kapasite alg pou absòbe metal yo te apeprè 25% pi wo pou Pb2 + pase pou Ni2 +.
(a) Rezilta XRF nan absòpsyon fondamantal Nb pa selil mikroalg vèt yo enkube nan yon konsantrasyon ekstrèm nan SL Nb-MXenes (100 mg L-1) pou 72 èdtan.Rezilta yo montre prezans α nan selil mikwoalg pi (echantiyon kontwòl, kolòn gri), nanoflak 2D izole nan selil mikwoalg sifas yo (kolòn ble), ak selil mikwoalg apre separasyon nanoflakes 2D soti nan sifas la (kolon wouj).Kantite Nb elemantè, (b) pousantaj konpozisyon chimik konpozan òganik mikwoalg (C=O ak CHx/C-O) ak oksid Nb prezan nan selil mikwo-alg apre enkubasyon ak SL Nb-MXenes, (c-e) Fitting pik konpozisyon XPS SL Nb2CTx spectre ak (fh) SLx Nb4C3T internalized cells Nb4C3T.
Se poutèt sa, nou te espere ke Nb ta ka absòbe pa selil alg nan fòm lan nan oksid.Pou teste sa a, nou te fè etid XPS sou MXenes Nb2CTx ak Nb4C3TX ak selil alg.Rezilta yo nan entèraksyon an nan mikwoalg ak Nb-MXenes ak MXenes izole nan selil alg yo montre nan Fig.5b.Jan nou espere, nou te detekte pik Nb 3d nan echantiyon mikwo-alg yo apre yo fin retire MXene nan sifas mikwo-alg yo.Detèminasyon quantitative C = O, CHx / CO, ak Nb oksid yo te kalkile ki baze sou Nb 3d, O 1s, ak C 1s spectre yo jwenn ak Nb2CTx SL (Fig. 5c-e) ak Nb4C3Tx SL (Fig. 5c-e).) jwenn nan mikwoalg enkubate.Figi 5f-h) MXenes.Tablo S1-3 montre detay paramèt pik yo ak chimi an jeneral ki soti nan anfòm la.Li enpòtan pou remake ke rejyon yo Nb 3d nan Nb2CTx SL ak Nb4C3Tx SL (figi 5c, f) koresponn ak yon sèl eleman Nb2O5.Isit la, nou pa jwenn okenn pik ki gen rapò ak MXene nan spectre yo, ki endike ke selil mikroalg sèlman absòbe fòm nan oksid nan Nb.Anplis de sa, nou apwoksimasyon spectre C 1 s ak konpozan C–C, CHx/C–O, C = O, ak –COOH.Nou asiyen CHx / C-O ak C = O pik yo nan kontribisyon an òganik nan selil mikroalg yo.Konpozan òganik sa yo konte pou 36% ak 41% nan pik C 1s nan Nb2CTx SL ak Nb4C3TX SL, respektivman.Lè sa a, nou ekipe spectre O 1s nan SL Nb2CTx ak SL Nb4C3TX ak Nb2O5, konpozan òganik nan mikroalg (CHx / CO), ak sifas adsorbed dlo.
Finalman, rezilta XPS yo te endike klèman fòm Nb, pa sèlman prezans li.Dapre pozisyon siyal Nb 3d la ak rezilta dekonvolusyon an, nou konfime ke Nb absòbe sèlman nan fòm oksid epi yo pa iyon oswa MXene tèt li.Anplis de sa, rezilta XPS te montre ke selil mikwoalg yo gen yon pi gwo kapasite nan absorption oksid Nb soti nan SL Nb2CTx konpare ak SL Nb4C3TX MXene.
Pandan ke rezilta absòpsyon Nb nou yo enpresyonan epi pèmèt nou idantifye degradasyon MXene, pa gen okenn metòd ki disponib pou swiv chanjman mòfolojik ki asosye nan nanoflakes 2D.Se poutèt sa, nou menm tou nou deside devlope yon metòd apwopriye ki ka dirèkteman reponn a nenpòt chanjman ki fèt nan 2D Nb-MXene nanoflakes ak selil mikroalg.Li enpòtan sonje ke nou sipoze ke si espès yo kominike sibi nenpòt transfòmasyon, dekonpozisyon oswa defragmantasyon, sa a ta dwe byen vit manifeste tèt li kòm chanjman nan paramèt fòm, tankou dyamèt la nan zòn nan sikilè ekivalan, wonn, lajè Feret, oswa longè Feret.Depi paramèt sa yo apwopriye pou dekri patikil ki long oswa nanoflak ki genyen de dimansyon, swivi yo pa analiz fòm patikil dinamik ap ban nou bonjan enfòmasyon sou transfòmasyon mòfolojik SL Nb-MXene nanoflakes pandan rediksyon.
Rezilta yo jwenn yo montre nan Figi 6. Pou konparezon, nou teste tou faz orijinal MAX ak ML-MXenes (gade SI Figi S18 ak S19).Analiz dinamik nan fòm patikil te montre ke tout paramèt fòm nan de Nb-MXene SL yo chanje anpil apre entèraksyon ak mikroalg.Jan yo montre nan paramèt ekivalan zòn sikilè dyamèt la (figi 6a, b), entansite pik redwi nan fraksyon nan nanoflak gwo endike ke yo gen tandans pouri nan pi piti fragman.Sou fig.6c, d montre yon diminisyon nan pik yo ki asosye ak gwosè transverse flak yo (elongasyon nanoflakes yo), ki endike transfòmasyon nanoflakes 2D nan yon fòm plis tankou patikil.Figi 6e-h ki montre lajè ak longè Feret la, respektivman.Feret lajè ak longè yo se paramèt konplemantè epi se poutèt sa ta dwe konsidere ansanm.Apre enkubasyon 2D Nb-MXene nanoflakes nan prezans mikwoalg, pik korelasyon Feret yo te deplase ak entansite yo diminye.Ki baze sou rezilta sa yo nan konbinezon ak mòfoloji, XRF ak XPS, nou konkli ke chanjman yo obsève yo fòtman ki gen rapò ak oksidasyon kòm MXenes oksidize vin pi plis rid epi kraze an fragman ak patikil oksid esferik69,70.
Analiz transfòmasyon MXene apre entèraksyon ak mikroalg vèt.Analiz fòm patikil dinamik pran an kont paramèt tankou (a, b) dyamèt zòn sikilè ekivalan a, (c, d) wonn, (e, f) lajè Feret ak (g, h) longè Feret.Pou sa ka fèt, yo te analize de echantiyon referans mikwoalg ansanm ak SL Nb2CTx prensipal ak SL Nb4C3Tx MXenes, SL Nb2CTx ak SL Nb4C3Tx MXenes, mikwoalg degrade, ak mikwoalg trete SL Nb2CTx ak SL Nb4C3Tx MXenes.Flèch wouj yo montre tranzisyon paramèt fòm nan nanoflak ki genyen de dimansyon etidye yo.
Depi analiz paramèt fòm yo trè serye, li kapab tou revele chanjman mòfolojik nan selil mikroalg yo.Se poutèt sa, nou analize dyamèt zòn sikilè ekivalan, wonn, ak Feret lajè / longè selil microalg pi ak selil apre entèraksyon ak 2D Nb nanoflakes.Sou fig.6a–h montre chanjman nan paramèt fòm selil alg yo, kòm evidans yon diminisyon nan entansite pik ak yon chanjman nan maksimòm nan direksyon pi wo valè.An patikilye, paramèt roundness selil yo te montre yon diminisyon nan selil long ak yon ogmantasyon nan selil esferik (figi 6a, b).Anplis de sa, lajè selil Feret ogmante pa plizyè mikro apre entèraksyon ak SL Nb2CTx MXene (Fig. 6e) konpare ak SL Nb4C3TX MXene (Fig. 6f).Nou sispèk ke sa a ka akòz absorption fò nan oksid Nb pa mikwoalg sou entèraksyon ak Nb2CTx SR.Atachman mwens rijid nan Nb flak sou sifas yo ka lakòz kwasans selil ak efè lonbraj minim.
Obsèvasyon nou yo sou chanjman nan paramèt fòm ak gwosè mikroalg yo konplete lòt etid yo.Mikroalg vèt yo ka chanje mòfoloji yo an repons a estrès anviwònman an lè yo chanje gwosè selil, fòm oswa metabolis61.Pa egzanp, chanje gwosè selil yo fasilite absòpsyon eleman nitritif yo71.Pi piti selil alg yo montre pi ba absòpsyon eleman nitritif ak to kwasans ki gen pwoblèm.Kontrèman, pi gwo selil yo gen tandans konsome plis eleman nitritif, ki Lè sa a, depoze andedan selilè72,73.Machado ak Soares te jwenn ke triclosan fonjisid la ka ogmante gwosè selil yo.Yo te jwenn tou chanjman pwofon nan fòm alg yo74.Anplis de sa, Yin et al.9 tou devwale chanjman mòfolojik nan alg apre ekspoze a redwi nanokonpoze oksid grafèn.Se poutèt sa, li klè ke paramèt yo chanje gwosè / fòm nan microalgae yo ki te koze pa prezans nan MXene.Piske chanjman sa a nan gwosè ak fòm endike chanjman nan absòpsyon eleman nitritif, nou kwè ke analiz de gwosè ak fòm paramèt sou tan ka demontre absorption nan oksid niobyòm pa mikwoalg nan prezans Nb-MXenes.
Anplis, MXenes ka soksid nan prezans alg.Dalai et al.75 obsève ke mòfoloji nan alg vèt ekspoze a nano-TiO2 ak Al2O376 pa t 'inifòm.Malgre ke obsèvasyon nou yo sanble ak etid prezan an, li se sèlman ki gen rapò ak etid la nan efè yo nan bioremediation an tèm de pwodwi degradasyon MXene nan prezans nanoflak 2D epi yo pa nanopartikul.Depi MXenes ka degrade nan oksid metal,31,32,77,78 li rezonab pou asime ke nanoflak Nb nou yo ka fòme tou oksid Nb apre yo fin kominike avèk selil mikroalg yo.
Yo nan lòd yo eksplike rediksyon nan 2D-Nb nanoflakes atravè yon mekanis dekonpozisyon ki baze sou pwosesis oksidasyon an, nou te fè etid lè l sèvi avèk mikwoskospi elektwonik transmisyon wo-rezolisyon (HRTEM) (Fig. 7a, b) ak X-ray photoelectron spèktroskopi (XPS) (Fig. 7).7c-i ak tablo S4-5).Tou de apwòch yo apwopriye pou etidye oksidasyon materyèl 2D epi konplete youn ak lòt.HRTEM kapab analize degradasyon estrikti ki genyen de dimansyon kouch ak aparans ki vin apre nan nanopartikil oksid metal, pandan y ap XPS sansib a lyezon sifas yo.Pou rezon sa a, nou teste 2D Nb-MXene nanoflakes ekstrè nan dispèsyon selil mikroalg, se sa ki, fòm yo apre entèraksyon ak selil mikroalg (gade Fig. 7).
Imaj HRTEM ki montre mòfoloji oksidize (a) SL Nb2CTx ak (b) SL Nb4C3Tx MXenes, rezilta analiz XPS ki montre (c) konpozisyon pwodwi oksid apre rediksyon, (d–f) matche pik nan konpozan spectre XPS nan SL Nb2CTx ak (g– i) Nb4C3Txga repare ak green microxga.
Etid HRTEM konfime oksidasyon de kalite Nb-MXene nanoflakes.Malgre ke nanoflakes yo kenbe mòfoloji ki genyen de dimansyon yo nan yon sèten mezi, oksidasyon te lakòz aparans nan anpil nanopartikul ki kouvri sifas nanoflakes MXene yo (al gade Fig. 7a, b).Analiz XPS nan siyal c Nb 3d ak O 1s te endike ke Nb oksid yo te fòme nan tou de ka yo.Jan yo montre nan Figi 7c, 2D MXene Nb2CTx ak Nb4C3TX gen siyal Nb 3d ki endike prezans NbO ak Nb2O5 oksid, pandan y ap siyal O 1s endike kantite lyezon O-Nb ki asosye ak fonksyonalizasyon sifas 2D nanoflake.Nou remake ke kontribisyon an oksid Nb se dominan konpare ak Nb-C ak Nb3 + -O.
Sou fig.Figi 7g–i montre espèk XPS Nb 3d, C 1s, ak O 1s SL Nb2CTx (gade Fig. 7d–f) ak SL Nb4C3TX MXene izole nan selil mikwoalg yo.Detay sou paramèt pik Nb-MXenes yo bay nan Tablo S4–5, respektivman.Premye nou te analize konpozisyon Nb 3d.Kontrèman ak Nb absòbe selil mikroalg yo, nan MXene izole nan selil mikroalg yo, apa de Nb2O5, yo te jwenn lòt konpozan.Nan Nb2CTx SL a, nou te obsève kontribisyon Nb3 +-O nan kantite lajan 15%, pandan y ap rès la nan spectre Nb 3d te domine pa Nb2O5 (85%).Anplis de sa, echantiyon SL Nb4C3TX la gen eleman Nb-C (9%) ak Nb2O5 (91%).Isit la Nb-C soti nan de kouch atomik enteryè nan carbure metal nan Nb4C3Tx SR.Nou Lè sa a, kat espèk C 1s yo nan kat konpozan diferan, menm jan nou te fè nan echantiyon yo entènalize.Kòm espere, se spectre C 1s domine pa kabòn grafitik, ki te swiv pa kontribisyon nan patikil òganik (CHx / CO ak C = O) ki soti nan selil mikroalg.Anplis de sa, nan spectre O 1s la, nou obsève kontribisyon fòm òganik selil mikroalg, oksid niobyòm, ak dlo adsorbe.
Anplis de sa, nou te envestige si wi ou non Nb-MXenes klivaj ki asosye ak prezans nan espès oksijèn reyaktif (ROS) nan mwayen an eleman nitritif ak / oswa selil mikroalg yo.Pou sa ka fèt, nou evalye nivo oksijèn singlet (1O2) nan mwayen kilti a ak glutatyon entraselilè, yon thiol ki aji kòm yon antioksidan nan mikroalg.Yo montre rezilta yo nan SI (Figi S20 ak S21).Kilti ki gen SL Nb2CTx ak Nb4C3TX MXenes yo te karakterize pa yon kantite redui nan 1O2 (al gade Figi S20).Nan ka SL Nb2CTx, MXene 1O2 redwi a apeprè 83%.Pou kilti mikwoalg lè l sèvi avèk SL, Nb4C3TX 1O2 diminye menm plis, a 73%.Enteresan, chanjman nan 1O2 te montre tandans nan menm jan ak efè a inhibitory-stimulatory deja obsève (gade Fig. 3).Li ka diskite ke enkubasyon nan limyè klere ka chanje fotooksidasyon.Sepandan, rezilta analiz kontwòl la te montre nivo prèske konstan 1O2 pandan eksperyans lan (Fig. S22).Nan ka nivo ROS intraselilè, nou te obsève menm tandans anba (gade Figi S21).Okòmansman, nivo ROS nan selil mikroalg kiltive nan prezans Nb2CTx ak Nb4C3Tx SLs depase nivo yo te jwenn nan kilti mikwoalg pi.Evantyèlman, sepandan, li te parèt ke mikwoalg yo adapte ak prezans tou de Nb-MXenes, kòm nivo ROS diminye a 85% ak 91% nan nivo yo mezire nan kilti pi bon kalite nan microalgae vaksinen ak SL Nb2CTx ak Nb4C3TX, respektivman.Sa a ka endike ke mikwoalg santi yo pi alèz sou tan nan prezans Nb-MXene pase nan mwayen nitritif pou kont li.
Mikroalg yo se yon gwoup divès òganis fotosentetik.Pandan fotosentèz, yo konvèti gaz kabonik atmosferik (CO2) an kabòn òganik.Pwodwi fotosentèz yo se glikoz ak oksijèn79.Nou sispèk ke oksijèn konsa fòme jwe yon wòl enpòtan nan oksidasyon Nb-MXenes.Youn nan eksplikasyon posib pou sa a se ke paramèt aere diferans lan fòme nan presyon pasyèl ki ba ak segondè nan oksijèn deyò ak andedan nanoflakes Nb-MXene yo.Sa vle di ke nenpòt kote gen zòn nan diferan presyon pasyèl nan oksijèn, zòn nan ak nivo ki pi ba a pral fòme anod la 80, 81, 82. Isit la, microalgae yo kontribye nan kreyasyon an nan selil diferansye aere sou sifas la nan flak yo MXene, ki pwodui oksijèn akòz pwopriyete fotosentetik yo.Kòm yon rezilta, pwodui biokorozyon (nan ka sa a, oksid niobyòm) yo fòme.Yon lòt aspè se ke mikwoalg ka pwodui asid òganik ki lage nan dlo a83,84.Se poutèt sa, yon anviwònman agresif fòme, kidonk chanje Nb-MXenes yo.Anplis de sa, mikroalg ka chanje pH anviwònman an nan alkalin akòz absòpsyon nan gaz kabonik, ki ka lakòz tou korozyon79.
Sa ki pi enpòtan, fotoperyòd nwa / limyè yo itilize nan etid nou an enpòtan anpil pou konprann rezilta yo jwenn.Aspè sa a dekri an detay nan Djemai-Zoghlache et al.85 Yo fè espre itilize yon fotoperyòd 12/12 èdtan pou demontre biokorozyon ki asosye ak biofouling pa mikwoalg wouj Porphyridium purpureum.Yo montre ke fotoperyod la asosye ak evolisyon potansyèl la san yo pa biokorozyon, manifeste tèt li kòm osilasyon pseudoperiodic alantou 24:00.Obsèvasyon sa yo te konfime pa Dowling et al.86 Yo te demontre biofilm fotosentetik sianobakteri Anabaena.Oksijèn ki fonn fòme anba aksyon limyè, ki asosye ak yon chanjman oswa fluctuations nan potansyèl biokorozyon gratis.Enpòtans fotoperyod la mete aksan sou lefèt ke potansyèl gratis pou biokorozyon ogmante nan faz limyè a ak diminye nan faz nwa a.Sa a se akòz oksijèn ki te pwodwi pa mikwoalg fotosentetik, ki enfliyanse reyaksyon katodik la atravè presyon pasyèl ki te pwodwi tou pre elektwòd yo87.
Anplis de sa, Fourier transfòme espektroskopi enfrawouj (FTIR) te fèt pou chèche konnen si nenpòt chanjman ki te fèt nan konpozisyon chimik selil mikroalg apre entèraksyon ak Nb-MXenes.Sa yo jwenn rezilta yo konplèks epi nou prezante yo nan SI (Figi S23-S25, ki gen ladan rezilta yo nan etap MAX la ak ML MXenes).Nan ti bout tan, spectre referans yo jwenn nan mikwoalg bay nou enfòmasyon enpòtan sou karakteristik chimik yo nan òganis sa yo.Vibwasyon ki pi pwobab sa yo sitiye nan frekans 1060 cm-1 (CO), 1540 cm-1, 1640 cm-1 (C=C), 1730 cm-1 (C=O), 2850 cm-1, 2920 cm-1.youn.1 1 (C–H) ak 3280 cm–1 (O–H).Pou SL Nb-MXenes, nou te jwenn yon siyati CH-bond etann ki konsistan avèk etid anvan nou an38.Sepandan, nou te obsève ke kèk pik adisyonèl ki asosye ak lyezon C = C ak CH te disparèt.Sa a endike ke konpozisyon chimik mikroalg yo ka sibi ti chanjman akòz entèraksyon ak SL Nb-MXenes.
Lè w ap konsidere chanjman posib nan byochimik mikroalg, akimilasyon oksid inòganik, tankou oksid niobyòm, bezwen rekonsidere59.Li enplike nan absorption nan metal pa sifas selil la, transpò yo nan sitoplasm la, asosyasyon yo ak gwoup karboksil entraselilè, ak akimilasyon yo nan polifossome mikwoalg20,88,89,90.Anplis de sa, relasyon ki genyen ant mikwoalg ak metal yo konsève pa gwoup fonksyonèl selil yo.Pou rezon sa a, absòpsyon tou depann de chimi sifas mikroalg, ki se byen konplèks9,91.An jeneral, jan yo espere, konpozisyon chimik nan mikroalg vèt chanje yon ti kras akòz absòpsyon nan oksid Nb.
Enteresan, obsève premye anpèchman mikroalg la te revèsib sou tan.Kòm nou te obsève, mikwoalg yo te simonte premye chanjman nan anviwònman an epi evantyèlman te retounen nan to kwasans nòmal e menm ogmante.Etid nan potansyèl zeta montre gwo estabilite lè yo prezante nan medya eleman nitritif.Kidonk, yo te kenbe entèraksyon sifas ant selil mikwoalg yo ak Nb-MXene nanoflakes pandan tout eksperyans rediksyon yo.Nan analiz plis nou an, nou rezime mekanis prensipal yo nan aksyon ki kache konpòtman remakab sa a nan mikwoalg.
Obsèvasyon SEM yo montre ke mikwoalg yo gen tandans tache ak Nb-MXenes.Sèvi ak analiz imaj dinamik, nou konfime ke efè sa a mennen nan transfòmasyon nan de dimansyon Nb-MXene nanoflakes nan patikil plis esferik, kidonk demontre ke dekonpozisyon nan nanoflakes asosye ak oksidasyon yo.Pou teste ipotèz nou an, nou te fè yon seri etid materyèl ak byochimik.Apre tès la, nanoflakes yo piti piti soksid ak dekonpoze nan pwodwi NbO ak Nb2O5, ki pa t 'poze yon menas pou mikroalg vèt.Sèvi ak obsèvasyon FTIR, nou pa jwenn okenn chanjman enpòtan nan konpozisyon chimik mikwoalg enkubasyon nan prezans 2D Nb-MXene nanoflakes.Lè n konsidere posiblite pou absòpsyon oksid niobyòm pa mikroalg, nou te fè yon analiz fluoresans radyografi.Rezilta sa yo montre klèman ke mikwoalg etidye yo manje oksid niobyòm (NbO ak Nb2O5), ki pa toksik pou mikwo alg etidye yo.