Nature.com भ्रमण गर्नुभएकोमा धन्यवाद।तपाईंले प्रयोग गरिरहनुभएको ब्राउजर संस्करणमा CSS को लागि सीमित समर्थन छ।उत्तम अनुभवको लागि, हामी तपाईंलाई अद्यावधिक गरिएको ब्राउजर प्रयोग गर्न सिफारिस गर्छौं (वा इन्टरनेट एक्सप्लोररमा अनुकूलता मोड बन्द गर्नुहोस्)।यस बीचमा, निरन्तर समर्थन सुनिश्चित गर्न, हामी शैली र जाभास्क्रिप्ट बिना साइट प्रदर्शन गर्नेछौं।
धेरै उद्योगहरूमा माइक्रोबियल जंग (MIC) एउटा गम्भीर समस्या हो किनभने यसले ठूलो आर्थिक नोक्सान निम्त्याउन सक्छ। २७०७ सुपर डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील (२७०७ HDSS) यसको उत्कृष्ट रासायनिक प्रतिरोधको कारण समुद्री वातावरणमा प्रयोग गरिएको छ। यद्यपि, MIC को प्रतिरोध प्रयोगात्मक रूपमा प्रदर्शन गरिएको छैन। यस अध्ययनमा, समुद्री एरोबिक ब्याक्टेरिया स्यूडोमोनास एरुगिनोसाको कारणले गर्दा २७०७ HDSS को MIC व्यवहारको अनुसन्धान गरिएको थियो। इलेक्ट्रोकेमिकल विश्लेषणले देखाएको छ कि २२१६E माध्यममा स्यूडोमोनास एरुगिनोसा बायोफिल्मको उपस्थितिमा, जंग क्षमतामा सकारात्मक परिवर्तन र जंग वर्तमान घनत्वमा वृद्धि भएको थियो। एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रोन स्पेक्ट्रोस्कोपी (XPS) विश्लेषणले बायोफिल्म मुनि नमूनाको सतहमा Cr सामग्रीमा कमी देखाएको छ। खाडलहरूको इमेजिङ विश्लेषणले देखायो कि P. aeruginosa बायोफिल्मले १४ दिनको इन्क्युबेशनको समयमा ०.६९ μm को अधिकतम खाडल गहिराइ उत्पादन गर्यो। यद्यपि यो सानो छ, यसले संकेत गर्दछ कि २७०७ HDSS P. aeruginosa biofilms को MIC बाट पूर्ण रूपमा प्रतिरक्षित छैन।
डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील्स (DSS) उत्कृष्ट मेकानिकल गुणहरू र जंग प्रतिरोधको आदर्श संयोजनको लागि विभिन्न उद्योगहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ1,2। यद्यपि, स्थानीयकृत पिटिंग अझै पनि हुन्छ र यसले यस स्टीलको अखण्डतालाई असर गर्छ3,4। DSS माइक्रोबियल जंग (MIC) प्रतिरोधी छैन5,6। DSS को अनुप्रयोगहरूको विस्तृत दायराको बावजुद, अझै पनि त्यहाँ वातावरणहरू छन् जहाँ DSS को जंग प्रतिरोध दीर्घकालीन प्रयोगको लागि पर्याप्त छैन। यसको मतलब उच्च जंग प्रतिरोधको साथ अधिक महँगो सामग्रीहरू आवश्यक पर्दछ। Jeon et al7 ले पत्ता लगाए कि सुपर डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील्स (SDSS) मा पनि जंग प्रतिरोधको सन्दर्भमा केही सीमितताहरू छन्। त्यसकारण, केही अनुप्रयोगहरूमा उच्च जंग प्रतिरोधको साथ सुपर डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील्स (HDSS) आवश्यक पर्दछ। यसले अत्यधिक मिश्रित HDSS को विकास निम्त्यायो।
DSS को जंग प्रतिरोध अल्फा र गामा चरणहरूको अनुपात र दोस्रो चरणको छेउमा रहेको Cr, Mo र W घटेको क्षेत्रहरू 8, 9, 10 मा निर्भर गर्दछ। HDSS मा Cr, Mo र N11 को उच्च सामग्री हुन्छ, त्यसैले यसमा उत्कृष्ट जंग प्रतिरोध र उच्च मान (45-50) पिटिंग प्रतिरोध समतुल्य संख्या (PREN) छ, जुन wt.% Cr + 3.3 (wt.% Mo + 0.5 wt% W) + 16 wt% N12 द्वारा निर्धारण गरिन्छ। यसको उत्कृष्ट जंग प्रतिरोध लगभग 50% फेराइट (α) र 50% अस्टिनाइट (γ) चरणहरू भएको सन्तुलित संरचनामा निर्भर गर्दछ, HDSS मा परम्परागत DSS13 भन्दा राम्रो यांत्रिक गुणहरू र उच्च प्रतिरोध छ। क्लोराइड जंग गुणहरू। सुधारिएको जंग प्रतिरोधले समुद्री वातावरण जस्ता अधिक संक्षारक क्लोराइड वातावरणमा HDSS को प्रयोगलाई विस्तार गर्दछ।
तेल, ग्यास र पानी उपयोगिताहरू जस्ता धेरै उद्योगहरूमा MIC हरू एक प्रमुख समस्या हुन्। MIC ले सबै क्षरण क्षतिको २०% हिस्सा ओगटेको छ। MIC भनेको बायोइलेक्ट्रोकेमिकल क्षरण हो जुन धेरै वातावरणमा अवलोकन गर्न सकिन्छ। धातुको सतहहरूमा बन्ने बायोफिल्महरूले इलेक्ट्रोकेमिकल अवस्थाहरू परिवर्तन गर्छन्, जसले गर्दा क्षरण प्रक्रियालाई असर गर्छ। यो व्यापक रूपमा विश्वास गरिन्छ कि MIC क्षरण बायोफिल्महरूको कारणले हुन्छ। इलेक्ट्रोजेनिक सूक्ष्मजीवहरूले धातुहरूलाई बाँच्नको लागि दिगो ऊर्जा प्राप्त गर्न क्षरण गर्छन्। हालैका MIC अध्ययनहरूले देखाएका छन् कि EET (बाह्यकोशिकीय इलेक्ट्रोन स्थानान्तरण) इलेक्ट्रोजेनिक सूक्ष्मजीवहरूद्वारा प्रेरित MIC मा दर-सीमित कारक हो। Zhang et al. 18 ले प्रदर्शन गरेको छ कि इलेक्ट्रोन मध्यस्थकर्ताहरूले Desulfovibrio sessificans कोशिकाहरू र 304 स्टेनलेस स्टील बीच इलेक्ट्रोन स्थानान्तरणलाई गति दिन्छन्, जसले गर्दा MIC आक्रमण अझ गम्भीर हुन्छ। Enning et al. 19 र Venzlaff et al. 20 ले देखाए कि संक्षारक सल्फेट-कम गर्ने ब्याक्टेरिया (SRB) बायोफिल्महरूले धातु सब्सट्रेटहरूबाट प्रत्यक्ष रूपमा इलेक्ट्रोनहरू अवशोषित गर्न सक्छन्, जसको परिणामस्वरूप गम्भीर पिटिंग क्षरण हुन्छ।
SRB, फलाम घटाउने ब्याक्टेरिया (IRB), आदि भएको वातावरणमा DSS MIC प्रति संवेदनशील मानिन्छ। २१। यी ब्याक्टेरियाले बायोफिल्महरू अन्तर्गत DSS सतहहरूमा स्थानीयकृत पिटिंग निम्त्याउँछन्। DSS भन्दा फरक, HDSS24 को MIC कम ज्ञात छ।
स्यूडोमोनास एरुगिनोसा एक ग्राम-नेगेटिभ गतिशील रड-आकारको ब्याक्टेरिया हो जुन प्रकृतिमा व्यापक रूपमा वितरण गरिन्छ25। स्यूडोमोनास एरुगिनोसा समुद्री वातावरणमा एक प्रमुख माइक्रोबियल समूह पनि हो, जसले MIC लाई स्टील बनाउँछ। स्यूडोमोनास क्षरण प्रक्रियाहरूमा नजिकबाट संलग्न छ र बायोफिल्म गठनको समयमा अग्रगामी उपनिवेशकर्ताको रूपमा मान्यता प्राप्त छ। महात एट अल। 28 र युआन एट अल। 29 ले प्रदर्शन गरे कि स्यूडोमोनास एरुगिनोसामा जलीय वातावरणमा हल्का स्टील र मिश्र धातुहरूको क्षरण दर बढाउने प्रवृत्ति हुन्छ।
यस कार्यको मुख्य उद्देश्य इलेक्ट्रोकेमिकल विधिहरू, सतह विश्लेषणात्मक प्रविधिहरू र जंग उत्पादन विश्लेषण प्रयोग गरेर समुद्री एरोबिक ब्याक्टेरिया स्यूडोमोनास एरुगिनोसाबाट हुने २७०७ HDSS को MIC गुणहरूको अनुसन्धान गर्नु थियो। २७०७ HDSS को MIC व्यवहार अध्ययन गर्न ओपन सर्किट पोटेन्सियल (OCP), रेखीय ध्रुवीकरण प्रतिरोध (LPR), इलेक्ट्रोकेमिकल इम्पेडेन्स स्पेक्ट्रोस्कोपी (EIS), र सम्भावित गतिशील ध्रुवीकरण सहित इलेक्ट्रोकेमिकल अध्ययनहरू गरिएको थियो। जंग लागेको सतहमा रासायनिक तत्वहरू फेला पार्न ऊर्जा फैलाउने स्पेक्ट्रोमिटर (EDS) विश्लेषण गरिएको थियो। थप रूपमा, स्यूडोमोनास एरुगिनोसा भएको समुद्री वातावरणको प्रभावमा अक्साइड फिल्म निष्क्रियताको स्थिरता निर्धारण गर्न एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रोन स्पेक्ट्रोस्कोपी (XPS) विश्लेषण प्रयोग गरिएको थियो। कन्फोकल लेजर स्क्यानिङ माइक्रोस्कोप (CLSM) अन्तर्गत खाडलको गहिराइ मापन गरिएको थियो।
तालिका १ ले २७०७ HDSS को रासायनिक संरचना सूचीबद्ध गर्दछ। तालिका २ ले देखाउँछ कि २७०७ HDSS मा ६५० MPa को उपज शक्तिको साथ उत्कृष्ट यान्त्रिक गुणहरू छन्। चित्र १ ले समाधान ताप उपचार गरिएको २७०७ HDSS को अप्टिकल माइक्रोस्ट्रक्चर देखाउँछ। माध्यमिक चरणहरू बिना अस्टिनाइट र फेराइट चरणहरूको लामो ब्यान्डहरू लगभग ५०% अस्टिनाइट र ५०% फेराइट चरणहरू भएको माइक्रोस्ट्रक्चरमा देख्न सकिन्छ।
चित्र २a ले ३७ डिग्री सेल्सियसमा १४ दिनको लागि अजैविक २२१६E माध्यम र P. aeruginosa ब्रोथमा २७०७ HDSS को लागि खुला सर्किट क्षमता (Eocp) बनाम एक्सपोजर समय डेटा देखाउँछ। यसले देखाउँछ कि Eocp मा सबैभन्दा ठूलो र महत्त्वपूर्ण परिवर्तन पहिलो २४ घण्टा भित्र हुन्छ। दुबै अवस्थामा Eocp मानहरू १६ घण्टाको आसपास -१४५ mV (बनाम SCE) मा पुग्यो र त्यसपछि तीव्र रूपमा घट्यो, अजैविक नमूना र P को लागि क्रमशः -४७७ mV (बनाम SCE) र -२३६ mV (बनाम SCE) मा पुग्यो। क्रमशः स्यूडोमोनास एरुगिनोसा कुपनहरू। २४ घण्टा पछि, P. एरुगिनोसाको लागि २७०७ HDSS को Eocp मान -२२८ mV (बनाम SCE) मा अपेक्षाकृत स्थिर थियो, जबकि गैर-जैविक नमूनाहरूको लागि सम्बन्धित मान लगभग -४४२ mV (बनाम SCE) थियो। P. एरुगिनोसाको उपस्थितिमा Eocp एकदम कम थियो।
३७ डिग्री सेल्सियसमा अजैविक माध्यम र स्यूडोमोनास एरुगिनोसा ब्रोथमा २७०७ HDSS नमूनाहरूको इलेक्ट्रोकेमिकल परीक्षण:
(a) एक्सपोजर समयको प्रकार्यको रूपमा Eocp, (b) दिन १४ मा ध्रुवीकरण वक्रहरू, (c) एक्सपोजर समयको प्रकार्यको रूपमा Rp र (d) एक्सपोजर समयको प्रकार्यको रूपमा icorr।
तालिका ३ ले १४ दिनको लागि अजैविक माध्यम र स्यूडोमोनास एरुगिनोसा इनोकुलेटेड माध्यममा परेका २७०७ HDSS नमूनाहरूको इलेक्ट्रोकेमिकल जंग प्यारामिटर मानहरू सूचीबद्ध गर्दछ। मानक विधिहरू अनुसार जंग वर्तमान घनत्व (icorr), जंग क्षमता (Ecorr) र Tafel ढलानहरू (βα र βc) उत्पादन गर्ने चौबाटोहरूमा पुग्न एनोडिक र क्याथोडिक वक्रहरूको स्पर्शरेखा एक्स्ट्रापोलेट गरिएको थियो। ३०,३१।
चित्र २ख मा देखाइए अनुसार, P. aeruginosa curve को माथिल्लो भागको कारण अजैविक curve को तुलनामा Ecorr मा वृद्धि भयो। icorr मान, जुन क्षरण दरको समानुपातिक छ, Pseudomonas aeruginosa नमूनामा ०.३२८ μA cm-२ मा बढ्यो, जुन गैर-जैविक नमूना (०.०८७ μA cm-२) भन्दा चार गुणा बढी थियो।
LPR द्रुत क्षरण विश्लेषणको लागि एक क्लासिक गैर-विनाशकारी इलेक्ट्रोकेमिकल विधि हो। यो MIC32 अध्ययन गर्न पनि प्रयोग गरिएको थियो। चित्र 2c ले ध्रुवीकरण प्रतिरोध (Rp) लाई एक्सपोजर समयको कार्यको रूपमा देखाउँछ। उच्च Rp मानको अर्थ कम क्षरण हो। पहिलो 24 घण्टा भित्र, 2707 HDSS को Rp अजैविक नमूनाहरूको लागि 1955 kΩ cm2 र स्यूडोमोनास एरुगिनोसा नमूनाहरूको लागि 1429 kΩ cm2 को अधिकतम मानमा पुग्यो। चित्र 2c ले यो पनि देखाउँछ कि Rp मान एक दिन पछि द्रुत रूपमा घट्यो र त्यसपछि अर्को 13 दिनको लागि अपेक्षाकृत अपरिवर्तित रह्यो। स्यूडोमोनास एरुगिनोसा नमूनाको Rp मान लगभग 40 kΩ cm2 छ, जुन गैर-जैविक नमूनाको 450 kΩ cm2 मान भन्दा धेरै कम छ।
icorr मान एकरूप क्षरण दरसँग समानुपातिक हुन्छ। यसको मान निम्न स्टर्न-गेरी समीकरणबाट गणना गर्न सकिन्छ,
Zou et al. 33 पछि, यस कार्यमा Tafel ढलान B को एक विशिष्ट मान 26 mV/dec मानिएको थियो। चित्र 2d ले देखाउँछ कि गैर-जैविक 2707 नमूनाको icorr अपेक्षाकृत स्थिर रह्यो, जबकि P. aeruginosa नमूना पहिलो 24 घण्टा पछि धेरै उतारचढाव भयो। P. aeruginosa नमूनाहरूको icorr मानहरू गैर-जैविक नियन्त्रणहरू भन्दा उच्च परिमाणको क्रम थियो। यो प्रवृत्ति ध्रुवीकरण प्रतिरोध परिणामहरूसँग मेल खान्छ।
EIS अर्को गैर-विनाशकारी प्रविधि हो जुन क्षयग्रस्त इन्टरफेसहरूमा इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियाहरू चित्रण गर्न प्रयोग गरिन्छ। अजैविक मिडिया र स्यूडोमोनास एरुगिनोसा घोलमा पर्दाफास भएका नमूनाहरूको इम्पेडन्स स्पेक्ट्रा र गणना गरिएको क्यापेसिटन्स मानहरू, नमूनाको सतहमा बनेको निष्क्रिय फिल्म/बायोफिल्मको Rb प्रतिरोध, Rct चार्ज ट्रान्सफर प्रतिरोध, Cdl इलेक्ट्रिक डबल लेयर क्यापेसिटन्स (EDL) र QCPE कन्स्ट्यान्ट फेज एलिमेन्ट (CPE) प्यारामिटरहरू। यी प्यारामिटरहरूलाई समतुल्य सर्किट (EEC) मोडेल प्रयोग गरेर डेटा फिट गरेर थप विश्लेषण गरिएको थियो।
चित्र ३ ले विभिन्न इन्क्युबेशन समयका लागि अजैविक माध्यम र P. aeruginosa ब्रोथमा २७०७ HDSS नमूनाहरूको विशिष्ट Nyquist प्लटहरू (a र b) र Bode प्लटहरू (a' र b') देखाउँछ। Pseudomonas aeruginosa को उपस्थितिमा Nyquist रिंगको व्यास घट्छ। Bode प्लट (चित्र ३b') ले कुल प्रतिबाधाको परिमाणमा वृद्धि देखाउँछ। विश्राम समय स्थिरताको बारेमा जानकारी चरण maxima द्वारा प्रदान गर्न सकिन्छ। चित्र ४ ले मोनोलेयर (a) र bilayer (b) आधारित भौतिक संरचनाहरू र तिनीहरूको सम्बन्धित EECs देखाउँछ। CPE EEC मोडेलमा प्रस्तुत गरिएको छ। यसको प्रवेश र प्रतिबाधा निम्नानुसार व्यक्त गरिएको छ:
२७०७ HDSS नमूनाको प्रतिबाधा स्पेक्ट्रम फिट गर्नका लागि दुई भौतिक मोडेलहरू र सम्बन्धित समतुल्य सर्किटहरू:
जहाँ Y0 CPE को परिमाण हो, j काल्पनिक संख्या वा (-1)1/2 हो, ω कोणीय आवृत्ति हो, र n एकता भन्दा कम CPE पावर सूचकांक हो35। चार्ज ट्रान्सफर प्रतिरोधको उल्टो (अर्थात् 1/Rct) क्षरण दरसँग मेल खान्छ। सानो Rct को अर्थ छिटो क्षरण दर हो27। इन्क्युबेशनको 14 दिन पछि, स्यूडोमोनास एरुगिनोसा नमूनाहरूको Rct 32 kΩ cm2 पुग्यो, जुन गैर-जैविक नमूनाहरूको 489 kΩ cm2 भन्दा धेरै सानो छ (तालिका 4)।
चित्र ५ मा CLSM छविहरू र SEM छविहरूले स्पष्ट रूपमा देखाउँछन् कि ७ दिन पछि २७०७ HDSS नमूनाको सतहमा बायोफिल्म कभरेज बाक्लो छ। यद्यपि, १४ दिन पछि, बायोफिल्म कभरेज विरल थियो र केही मृत कोशिकाहरू देखा परे। तालिका ५ ले ७ र १४ दिनको लागि P. aeruginosa को सम्पर्कमा आएपछि २७०७ HDSS नमूनाहरूमा बायोफिल्म मोटाई देखाउँछ। अधिकतम बायोफिल्म मोटाई ७ दिन पछि २३.४ μm बाट १४ दिन पछि १८.९ μm मा परिवर्तन भयो। औसत बायोफिल्म मोटाईले पनि यो प्रवृत्तिलाई पुष्टि गर्‍यो। यो ७ दिन पछि २२.२ ± ०.७ μm बाट १४ दिन पछि १७.८ ± १.० μm मा घट्यो।
(a) ७ दिन पछि ३-D CLSM छवि, (b) १४ दिन पछि ३-D CLSM छवि, (c) ७ दिन पछि SEM छवि र (d) १४ दिन पछि SEM छवि।
EDS ले १४ दिनसम्म P. aeruginosa को सम्पर्कमा आएका नमूनाहरूमा बायोफिल्म र जंग उत्पादनहरूमा रासायनिक तत्वहरू प्रकट गर्‍यो। चित्र ६ ले देखाउँछ कि बायोफिल्म र जंग उत्पादनहरूमा C, N, O, र P को सामग्री नाङ्गो धातुहरूको तुलनामा धेरै बढी छ, किनभने यी तत्वहरू बायोफिल्म र तिनीहरूका मेटाबोलाइटहरूसँग सम्बन्धित छन्। सूक्ष्मजीवहरूलाई क्रोमियम र फलामको ट्रेस मात्रा मात्र चाहिन्छ। नमूनाहरूको सतहमा बायोफिल्म र जंग उत्पादनहरूमा Cr र Fe को उच्च स्तरले धातु म्याट्रिक्सले जंगको कारणले तत्वहरू गुमाएको संकेत गर्दछ।
१४ दिन पछि, २२१६E माध्यममा P. aeruginosa सहित र बिना पिटिङ अवलोकन गरिएको थियो। इन्क्युबेशन अघि, नमूना सतह चिल्लो र दोषरहित थियो (चित्र ७a)। बायोफिल्म र जंग उत्पादनहरूको इन्क्युबेशन र हटाउने पछि, चित्र ७b र c मा देखाइए अनुसार, नमूनाहरूको सतहमा सबैभन्दा गहिरो खाडलहरू CLSM अन्तर्गत जाँच गरियो। गैर-जैविक नियन्त्रण नमूनाहरूको सतहमा कुनै स्पष्ट खाडलहरू फेला परेनन् (अधिकतम खाडल गहिराई ०.०२ μm)। स्यूडोमोनास एरुगिनोसाको कारणले गर्दा अधिकतम खाडल गहिराई ७ दिन पछि ०.५२ μm र १४ दिन पछि ०.६९ μm थियो, ३ नमूनाहरूको औसत अधिकतम खाडल गहिराईको आधारमा (प्रत्येक नमूनाको लागि १० अधिकतम खाडल गहिराई मानहरू चयन गरिएको थियो) क्रमशः ०.४२ ± ०.१२ μm र ०.५२ ± ०.१५ μm पुग्यो (तालिका ५)। यी खाडल गहिराई मानहरू साना तर महत्त्वपूर्ण छन्।
(क) सम्पर्कमा आउनुभन्दा पहिले, (ख) अजैविक माध्यममा १४ दिन र (ग) स्यूडोमोनास एरुगिनोसा ब्रोथमा १४ दिन।
चित्र ८ ले विभिन्न नमूना सतहहरूको XPS स्पेक्ट्रा देखाउँछ, र प्रत्येक सतहको लागि विश्लेषण गरिएको रासायनिक संरचनाहरू तालिका ६ मा संक्षेप गरिएको छ। तालिका ६ मा, P. aeruginosa (नमूना A र B) को उपस्थितिमा Fe र Cr को परमाणु प्रतिशत गैर-जैविक नियन्त्रण नमूनाहरू (नमूना C र D) भन्दा धेरै कम थिए। P. aeruginosa नमूनाको लागि, Cr 2p कोर-स्तर स्पेक्ट्रल वक्र 574.4, 576.6, 578.3 र 586.8 eV को बाइन्डिङ ऊर्जा (BE) मानहरू सहित चार शिखर घटकहरूमा फिट गरिएको थियो, जुन क्रमशः Cr, Cr2O3, CrO3 र Cr(OH)3 लाई श्रेय दिन सकिन्छ (चित्र 9a र b)। गैर-जैविक नमूनाहरूको लागि, Cr 2p कोर-स्तर स्पेक्ट्रममा Cr (BE को लागि 573.80 eV) र Cr2O3 (575.90 eV) को लागि दुई मुख्य शिखरहरू छन्। चित्र ९c र d मा क्रमशः BE) को लागि। अजैविक र P. aeruginosa नमूनाहरू बीचको सबैभन्दा उल्लेखनीय भिन्नता Cr6+ को उपस्थिति र बायोफिल्म मुनि Cr(OH)3 (BE को 586.8 eV) को उच्च सापेक्षिक अंश थियो।
दुई मिडियामा २७०७ HDSS नमूनाको सतहको फराकिलो XPS स्पेक्ट्रा क्रमशः ७ दिन र १४ दिन छ।
(क) P. aeruginosa को सम्पर्कमा ७ दिन, (ख) P. aeruginosa को सम्पर्कमा १४ दिन, (ग) अजैविक माध्यममा ७ दिन र (घ) अजैविक माध्यममा १४ दिन।
HDSS ले धेरैजसो वातावरणमा उच्च स्तरको जंग प्रतिरोध प्रदर्शन गर्दछ। किम एट अल २ ले रिपोर्ट गरे कि UNS S32707 HDSS लाई ४५ भन्दा बढी PREN भएको उच्च मिश्र धातुयुक्त DSS को रूपमा परिभाषित गरिएको थियो। यस काममा २७०७ HDSS नमूनाको PREN मान ४९ थियो। यो यसको उच्च क्रोमियम सामग्री र उच्च मोलिब्डेनम र Ni स्तरहरूको कारणले हो, जुन अम्लीय र उच्च क्लोराइड वातावरणमा लाभदायक हुन्छन्। थप रूपमा, राम्रो सन्तुलित संरचना र दोष-रहित माइक्रोस्ट्रक्चर संरचनात्मक स्थिरता र जंग प्रतिरोधको लागि उपयोगी छन्। यद्यपि, यसको उत्कृष्ट रासायनिक प्रतिरोधको बावजुद, यस काममा प्रयोगात्मक डेटाले सुझाव दिन्छ कि २७०७ HDSS P. aeruginosa बायोफिल्महरूको MIC बाट पूर्ण रूपमा प्रतिरक्षा छैन।
इलेक्ट्रोकेमिकल नतिजाहरूले देखाए कि गैर-जैविक माध्यमको तुलनामा १४ दिन पछि P. aeruginosa ब्रोथमा २७०७ HDSS को क्षरण दर उल्लेखनीय रूपमा बढेको थियो। चित्र २a मा, पहिलो २४ घण्टामा अजैविक माध्यम र P. aeruginosa ब्रोथ दुवैमा Eocp मा कमी देखिएको थियो। पछि, बायोफिल्मले नमूनाको सतहलाई ढाक्न पूरा गरेको छ र Eocp अपेक्षाकृत स्थिर हुन्छ ३६। यद्यपि, जैविक Eocp को स्तर गैर-जैविक Eocp भन्दा धेरै उच्च थियो। यो भिन्नता P. aeruginosa बायोफिल्म गठनको कारणले हो भन्ने विश्वास गर्ने कारण छ। चित्र २d मा, P. aeruginosa को उपस्थितिमा, २७०७ HDSS को icorr मान ०.६२७ μA cm-२ पुग्यो, जुन अजैविक नियन्त्रण (०.०६३ μA cm-२) भन्दा धेरै परिमाणको क्रम थियो, जुन EIS द्वारा मापन गरिएको Rct मानसँग मिल्दोजुल्दो थियो। पहिलो केही समयमा दिनहरूमा, P. aeruginosa कोषहरूको संलग्नता र बायोफिल्महरूको गठनको कारणले गर्दा P. aeruginosa ब्रोथमा प्रतिबाधा मानहरू बढ्यो। यद्यपि, जब बायोफिल्मले नमूनाको सतहलाई पूर्ण रूपमा ढाक्छ, प्रतिबाधा घट्छ। बायोफिल्महरू र बायोफिल्म मेटाबोलाइटहरूको गठनको कारणले सुरक्षात्मक तह पहिले आक्रमण गरिन्छ।त्यसकारण, समयसँगै जंग प्रतिरोध घट्यो, र P. aeruginosa को संलग्नताले स्थानीय जंग निम्त्यायो।अजैविक मिडियामा प्रवृत्तिहरू फरक थिए।गैर-जैविक नियन्त्रणको जंग प्रतिरोध P. aeruginosa ब्रोथमा पर्दाफास गरिएका नमूनाहरूको सम्बन्धित मान भन्दा धेरै बढी थियो।यसबाहेक, अजैविक नमूनाहरूको लागि, 2707 HDSS को Rct मान 14 दिनमा 489 kΩ cm2 पुग्यो, जुन P. aeruginosa को उपस्थितिमा Rct मान (32 kΩ cm2) को 15 गुणा थियो।त्यसकारण, 2707 HDSS मा बाँझ वातावरणमा उत्कृष्ट जंग प्रतिरोध छ, तर P. aeruginosa द्वारा MIC आक्रमणको प्रतिरोधी छैन। बायोफिल्महरू।
यी परिणामहरू चित्र २ख मा ध्रुवीकरण वक्रहरूबाट पनि अवलोकन गर्न सकिन्छ। एनोडिक शाखाहरू स्यूडोमोनास एरुगिनोसा बायोफिल्म गठन र धातु अक्सिडेशन प्रतिक्रियाहरूलाई श्रेय दिइएको थियो। एकै समयमा क्याथोडिक प्रतिक्रिया अक्सिजनको कमी हो। P. aeruginosa को उपस्थितिले जंग वर्तमान घनत्वलाई धेरै बढायो, लगभग अजैविक नियन्त्रण भन्दा परिमाणको क्रम। यसले संकेत गर्दछ कि P. aeruginosa बायोफिल्मले २७०७ HDSS को स्थानीयकृत जंग बढाउँछ। युआन एट अल २९ ले पत्ता लगाए कि ७०/३० Cu-Ni मिश्र धातुको जंग वर्तमान घनत्व P. aeruginosa बायोफिल्मको चुनौती अन्तर्गत बढ्यो। यो स्यूडोमोनास एरुगिनोसा बायोफिल्महरू द्वारा अक्सिजन घटाउने जैविक उत्प्रेरकको कारणले हुन सक्छ। यो अवलोकनले यस काममा २७०७ HDSS को MIC लाई पनि व्याख्या गर्न सक्छ। एरोबिक बायोफिल्महरूमा तिनीहरूको मुनि कम अक्सिजन पनि हुन सक्छ। त्यसकारण, अक्सिजनद्वारा धातुको सतहलाई पुन: निष्क्रिय गर्न असफलता योगदान पुर्‍याउने कारक हुन सक्छ। यस काममा MIC।
डिकिन्सन एट अल ३८ ले सुझाव दिए कि रासायनिक र इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियाहरूको दर नमूनाको सतहमा रहेको सेसाइल ब्याक्टेरियाको मेटाबोलिक गतिविधि र क्षरण उत्पादनहरूको प्रकृतिले प्रत्यक्ष रूपमा प्रभावित हुन सक्छ। चित्र ५ र तालिका ५ मा देखाइए अनुसार, १४ दिन पछि कोष संख्या र बायोफिल्म मोटाई दुवै घट्यो। यो उचित रूपमा व्याख्या गर्न सकिन्छ कि १४ दिन पछि, २७०७ HDSS को सतहमा रहेका अधिकांश सेसाइल कोषहरू २२१६E माध्यममा पोषक तत्वको कमी वा २७०७ HDSS म्याट्रिक्सबाट विषाक्त धातु आयनहरूको रिलीजको कारणले मरेका थिए। यो ब्याच प्रयोगहरूको सीमा हो।
यस कार्यमा, P. aeruginosa बायोफिल्मले 2707 HDSS सतहमा बायोफिल्म मुनि Cr र Fe को स्थानीय कमीलाई बढावा दियो (चित्र 6)। तालिका 6 मा, नमूना C को तुलनामा नमूना D मा Fe र Cr को कमी, जसले P. aeruginosa बायोफिल्मको कारणले गर्दा घुलनशील Fe र Cr पहिलो 7 दिन भन्दा बढी रह्यो भनेर संकेत गर्दछ। 2216E माध्यम समुद्री वातावरण अनुकरण गर्न प्रयोग गरिन्छ। यसमा 17700 ppm Cl- हुन्छ, जुन प्राकृतिक समुद्री पानीमा पाइनेसँग तुलना गर्न सकिन्छ। XPS द्वारा विश्लेषण गरिएको 7- र 14-दिनको अजैविक नमूनाहरूमा 17700 ppm Cl- को उपस्थिति Cr मा कमीको मुख्य कारण थियो। P. aeruginosa नमूनाहरूको तुलनामा, अजैविक वातावरणमा 2707 HDSS को बलियो Cl− प्रतिरोधको कारणले अजैविक नमूनाहरूमा Cr को विघटन धेरै कम थियो। चित्र 9 ले निष्क्रियतामा Cr6+ को उपस्थिति देखाउँछ। फिल्म। यो चेन र क्लेटनले सुझाव दिए अनुसार, P. aeruginosa biofilms द्वारा स्टील सतहहरूबाट Cr हटाउने काममा संलग्न हुन सक्छ।
ब्याक्टेरियाको वृद्धिको कारणले गर्दा, खेती गर्नु अघि र पछि माध्यमको pH मान क्रमशः ७.४ र ८.२ थियो। त्यसकारण, P. aeruginosa बायोफिल्म भन्दा तल, बल्क माध्यममा अपेक्षाकृत उच्च pH भएको कारणले गर्दा जैविक एसिड क्षरण यस काममा योगदान पुर्‍याउने कारक हुने सम्भावना छैन। १४-दिनको परीक्षण अवधिमा गैर-जैविक नियन्त्रण माध्यमको pH उल्लेखनीय रूपमा परिवर्तन भएन (प्रारम्भिक ७.४ देखि अन्तिम ७.५ सम्म)। इन्क्युबेशन पछि इनोकुलेशन माध्यममा pH मा वृद्धि P. aeruginosa को चयापचय गतिविधिको कारणले भएको थियो र परीक्षण स्ट्रिपहरूको अनुपस्थितिमा pH मा समान प्रभाव पारेको पाइयो।
चित्र ७ मा देखाइए अनुसार, P. aeruginosa बायोफिल्मको कारणले गर्दा भएको अधिकतम खाडल गहिराई ०.६९ μm थियो, जुन अजैविक माध्यम (०.०२ μm) भन्दा धेरै ठूलो थियो। यो माथि वर्णन गरिएको इलेक्ट्रोकेमिकल डेटासँग मेल खान्छ। ०.६९ μm खाडल गहिराई उही अवस्थाहरूमा २२०५ DSS को लागि रिपोर्ट गरिएको ९.५ μm मान भन्दा दस गुणा सानो छ। यी डेटाले २२०५ DSS को तुलनामा २७०७ HDSS ले राम्रो MIC प्रतिरोध प्रदर्शन गर्दछ भनेर देखाउँछ। यो कुनै आश्चर्यको कुरा होइन, किनकि २७०७ HDSS मा उच्च क्रोमियम सामग्री छ, जसले हानिकारक माध्यमिक अवक्षेपण बिना सन्तुलित चरण संरचनाको कारणले गर्दा लामो समयसम्म टिक्ने निष्क्रियता प्रदान गर्दछ, जसले P. aeruginosa लाई निष्क्रिय हुन र सुरुवात बिन्दुहरू ग्रहण गर्न गाह्रो बनाउँछ।
निष्कर्षमा, अजैविक मिडियामा नगण्य पिटिंगको तुलनामा P. aeruginosa ब्रोथमा 2707 HDSS को सतहमा MIC पिटिंग फेला पर्यो। यो कामले देखाउँछ कि 2707 HDSS मा 2205 DSS भन्दा राम्रो MIC प्रतिरोध छ, तर P. aeruginosa बायोफिल्मको कारणले यो MIC बाट पूर्ण रूपमा प्रतिरक्षा छैन। यी निष्कर्षहरूले उपयुक्त स्टेनलेस स्टीलको छनोट र समुद्री वातावरणको लागि अनुमानित सेवा जीवनमा मद्दत गर्दछ।
२७०७ HDSS को लागि कुपन चीनको शेन्याङमा रहेको नर्थइस्टर्न युनिभर्सिटी (NEU) को धातु विज्ञान स्कूलले प्रदान गरेको हो। २७०७ HDSS को मौलिक संरचना तालिका १ मा देखाइएको छ, जुन NEU सामग्री विश्लेषण र परीक्षण विभागद्वारा विश्लेषण गरिएको थियो। सबै नमूनाहरूलाई १ घण्टाको लागि ११८० डिग्री सेल्सियसमा घोल उपचार गरिएको थियो। क्षरण परीक्षण गर्नु अघि, १ सेमी२ को माथिल्लो खुला सतह क्षेत्रफल भएको सिक्का आकारको २७०७ HDSS लाई सिलिकन कार्बाइड पेपरले २००० ग्रिटमा पालिस गरिएको थियो र ०.०५ μm Al2O3 पाउडर सस्पेन्सनले थप पालिस गरिएको थियो। छेउ र तल्लो भाग निष्क्रिय पेन्टद्वारा सुरक्षित गरिएको छ। सुकाएपछि, नमूनाहरूलाई बाँझ डिआयोनाइज्ड पानीले पखालिएको थियो र ०.५ घण्टाको लागि ७५% (v/v) इथेनॉलले बाँझ पारिएको थियो। त्यसपछि तिनीहरूलाई प्रयोग गर्नु अघि ०.५ घण्टाको लागि पराबैंगनी (UV) प्रकाश अन्तर्गत हावामा सुकाइएको थियो।
समुद्री स्यूडोमोनास एरुगिनोसा MCCC 1A00099 स्ट्रेन चीनको Xiamen समुद्री संस्कृति संग्रह केन्द्र (MCCC) बाट खरिद गरिएको थियो। स्यूडोमोनास एरुगिनोसालाई मरीन २२१६E तरल माध्यम (क्विंगदाओ होप बायोटेक्नोलोजी कं, लिमिटेड, क्विंगदाओ, चीन) प्रयोग गरेर २५० मिलीलीटर फ्लास्क र ५०० मिलीलीटर इलेक्ट्रोकेमिकल गिलास कोषहरूमा ३७°C मा एरोबिक रूपमा उब्जाइएको थियो। मध्यम (g/L): १९.४५ NaCl, ५.९८ MgCl2, ३.२४ Na2SO4, १.८ CaCl2, ०.५५ KCl, ०.१६ Na2CO3, ०.०८ KBr, ०.०३४ SrCl2, ०.०८ SrBr2, ०.०२२ H3BO3, ०.००४ NaSiO3, ००१६ NH3, ००१६ NH3, ००१६ NaH2PO4, ५.० पेप्टोन, १.० यीस्ट एक्स्ट्र्याक्ट र ०.१ फेरिक साइट्रेट। खोप लगाउनुभन्दा २० मिनेट अघि १२१°C मा अटोक्लेभ गर्नुहोस्। ४००X म्याग्निफिकेसनमा हल्का माइक्रोस्कोप मुनि हेमोसाइटोमिटर प्रयोग गरेर सेसाइल र प्लान्कटोनिक कोशिकाहरू गणना गर्नुहोस्। खोप लगाएपछि तुरुन्तै प्लान्कटोनिक स्यूडोमोनास एरुगिनोसाको प्रारम्भिक कोशिका सांद्रता लगभग १०६ कोशिका/मिली थियो।
५०० मिलीको मध्यम आयतन भएको क्लासिक तीन-इलेक्ट्रोड गिलास सेलमा इलेक्ट्रोकेमिकल परीक्षणहरू गरिएको थियो। प्लेटिनम पाना र संतृप्त क्यालोमेल इलेक्ट्रोड (SCE) क्रमशः काउन्टर र सन्दर्भ इलेक्ट्रोडको रूपमा काम गर्ने नुन पुलहरूले भरिएको लगिन केशिकाहरू मार्फत रिएक्टरमा जडान गरिएको थियो। काम गर्ने इलेक्ट्रोडहरू बनाउन, प्रत्येक नमूनामा रबर-लेपित तामाको तार जोडिएको थियो र इपोक्सीले ढाकिएको थियो, जसले काम गर्ने इलेक्ट्रोडको लागि लगभग १ सेमी२ खुला एकल-पक्षीय सतह क्षेत्र छोडेको थियो। इलेक्ट्रोकेमिकल मापनको क्रममा, नमूनाहरू २२१६E माध्यममा राखिएका थिए र पानीको बाथमा स्थिर इन्क्युबेशन तापमान (३७ डिग्री सेल्सियस) मा राखिएका थिए। OCP, LPR, EIS र सम्भावित गतिशील ध्रुवीकरण डेटा अटोल्याब पोटेन्टियोस्टेट (सन्दर्भ ६००TM, ग्यामरी इन्स्ट्रुमेन्ट्स, इंक, संयुक्त राज्य अमेरिका) प्रयोग गरेर मापन गरिएको थियो। LPR परीक्षणहरू Eocp सँग -५ र ५ mV को दायरा माथि ०.१२५ mV s-१ को स्क्यान दरमा रेकर्ड गरिएको थियो र १ Hz को नमूना आवृत्ति थियो। EIS एक संग गरिएको थियो स्थिर अवस्थामा Eocp मा ५ mV लागू भोल्टेज प्रयोग गरेर ०.०१ देखि १०,००० Hz फ्रिक्वेन्सी दायरामा साइन वेभ। सम्भावित स्वीप गर्नु अघि, स्थिर मुक्त क्षरण सम्भाव्य मान नपुगेसम्म इलेक्ट्रोडहरू खुला-सर्किट मोडमा थिए। त्यसपछि ध्रुवीकरण वक्रहरू -०.२ देखि १.५ V सम्म Eocp बनाम ०.१६६ mV/s को स्क्यान दरमा चलाइयो। प्रत्येक परीक्षण P. aeruginosa संग र बिना ३ पटक दोहोर्याइएको थियो।
मेटलोग्राफिक विश्लेषणका लागि नमूनाहरूलाई २००० ग्रिट भिजेको SiC पेपरले यान्त्रिक रूपमा पालिस गरिएको थियो र त्यसपछि अप्टिकल अवलोकनको लागि ०.०५ μm Al2O3 पाउडर सस्पेन्सनले थप पालिस गरिएको थियो। अप्टिकल माइक्रोस्कोप प्रयोग गरेर मेटलोग्राफिक विश्लेषण गरिएको थियो। नमूनाहरूलाई १० wt.% पोटासियम हाइड्रोक्साइड घोल ४३ ले नक्काशी गरिएको थियो।
इन्क्युबेशन पछि, नमूनाहरूलाई फस्फेट-बफर गरिएको सलाइन (PBS) घोल (pH 7.4 ± 0.2) ले ३ पटक धोइयो र त्यसपछि बायोफिल्महरू ठीक गर्न १० घण्टाको लागि २.५% (v/v) ग्लुटाराल्डिहाइडले फिक्स गरियो। त्यसपछि हावा सुकाउनु अघि यसलाई ग्रेडेड शृङ्खला (५०%, ६०%, ७०%, ८०%, ९०%, ९५% र १००% v/v) इथेनॉलले निर्जलित गरियो। अन्तमा, SEM अवलोकनको लागि चालकता प्रदान गर्न नमूनाको सतहमा सुनको फिल्म छर्किएको छ। SEM छविहरू प्रत्येक नमूनाको सतहमा सबैभन्दा बढी सेसाइल P. एरुगिनोसा कोशिकाहरू भएका ठाउँहरूमा केन्द्रित थिए। रासायनिक तत्वहरू फेला पार्न EDS विश्लेषण गर्नुहोस्। खाडलको गहिराइ मापन गर्न Zeiss Confocal लेजर स्क्यानिङ माइक्रोस्कोप (CLSM) (LSM 710, Zeiss, जर्मनी) प्रयोग गरिएको थियो। बायोफिल्म मुनिको जंग खाडलहरू अवलोकन गर्न, परीक्षण टुक्रा थियो। परीक्षण टुक्राको सतहमा रहेको क्षरण उत्पादनहरू र बायोफिल्म हटाउन चिनियाँ राष्ट्रिय मानक (CNS) GB/T4334.4-2000 अनुसार पहिले सफा गरियो।
एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रोन स्पेक्ट्रोस्कोपी (XPS, ESCALAB250 सतह विश्लेषण प्रणाली, थर्मो VG, USA) विश्लेषण मानक अवस्था -१३५० eV अन्तर्गत फराकिलो बाइन्डिङ ऊर्जा दायरा ० मा मोनोक्रोमेटिक एक्स-रे स्रोत (१५०० eV ऊर्जा र १५० W पावरमा एल्युमिनियम Kα लाइन) प्रयोग गरेर गरिएको थियो। उच्च-रिजोल्युसन स्पेक्ट्रा ५० eV पास ऊर्जा र ०.२ eV चरण आकार प्रयोग गरेर रेकर्ड गरिएको थियो।
इन्क्युबेटेड नमूनाहरू हटाइए र १५ s४५ को लागि PBS (pH ७.४ ± ०.२) ले बिस्तारै पखालियो। नमूनाहरूमा बायोफिल्महरूको ब्याक्टेरिया व्यवहार्यता अवलोकन गर्न, बायोफिल्महरूलाई LIVE/DEAD BacLight ब्याक्टेरियल व्यवहार्यता किट (Invitrogen, Eugene, OR, USA) प्रयोग गरेर दाग लगाइयो। किटमा दुई फ्लोरोसेन्ट रङहरू छन्, एउटा हरियो फ्लोरोसेन्ट SYTO-9 रङ र एउटा रातो फ्लोरोसेन्ट प्रोपिडियम आयोडाइड (PI) रङ। CLSM अन्तर्गत, फ्लोरोसेन्ट हरियो र रातो भएका थोप्लाहरूले क्रमशः जीवित र मृत कोषहरूलाई प्रतिनिधित्व गर्छन्। दाग लगाउनको लागि, ३ μl SYTO-9 र ३ μl PI घोल भएको १ मिलीलीटर मिश्रणलाई अँध्यारोमा कोठाको तापक्रम (२३ oC) मा २० मिनेटको लागि इन्क्युबेट गरिएको थियो। त्यसपछि, दाग लगाइएका नमूनाहरूलाई Nikon CLSM मेसिन (C2 Plus, Nikon, जापान) प्रयोग गरेर दुई तरंगदैर्ध्य (जीवित कोषहरूको लागि ४८८ nm र मृत कोषहरूको लागि ५५९ nm) मा अवलोकन गरियो। बायोफिल्म मोटाई ३-डी स्क्यानिङ मोडमा मापन गरिएको थियो।
यो लेख कसरी उद्धृत गर्ने: Li, H. et al. समुद्री स्यूडोमोनास एरुगिनोसा बायोफिल्म द्वारा २७०७ सुपर डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टीलको माइक्रोबियल क्षरण। विज्ञान। प्रतिनिधि ६, २०१९०; doi: १०.१०३८/srep२०१९० (२०१६)।
जानोट्टो, एफ., ग्रासी, भी., बाल्बो, ए., मोन्टिसेली, सी. र जुच्ची, एफ. थायोसल्फेट.कोरोस.साइन्स.८०, २०५–२१२ (२०१४) को उपस्थितिमा क्लोराइड घोलमा LDX २१०१ डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टीलको तनाव क्षरण क्र्याकिंग।
किम, एसटी, जंग, एसएच, ली, आईएस र पार्क, वाईएस सुपर डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील वेल्ड्सको पिटिंग जंग प्रतिरोधमा ढाल ग्यासमा घोल ताप उपचार र नाइट्रोजनको प्रभाव। coros.science.53, १९३९–१९४७ (२०११)।
शि, एक्स., एभ्सी, आर., गीजर, एम. र लेवान्डोव्स्की, जेड. ३१६ एल स्टेनलेस स्टीलमा माइक्रोबियल र इलेक्ट्रोकेमिकली प्रेरित पिटिंग क्षरणको तुलनात्मक रासायनिक अध्ययन। coros.science.45, 2577–2595 (2003)।
लुओ, एच., डोङ, सीएफ, ली, एक्सजी र जिओ, के. क्लोराइडको उपस्थितिमा विभिन्न पीएचको क्षारीय घोलमा २२०५ डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टीलको इलेक्ट्रोकेमिकल व्यवहार। इलेक्ट्रोचिम। जर्नल।६४, २११–२२० (२०१२)।
लिटिल, बीजे, ली, जेएस र रे, आरआई क्षरणमा समुद्री बायोफिल्महरूको प्रभाव: एक संक्षिप्त समीक्षा। इलेक्ट्रोचिम। जर्नल।५४, २-७ (२००८)।