د Nature.com لیدلو لپاره مننه.تاسو د محدود CSS ملاتړ سره د براوزر نسخه کاروئ.د غوره تجربې لپاره، موږ وړاندیز کوو چې تاسو یو تازه شوی براوزر وکاروئ (یا په انټرنیټ اکسپلورر کې د مطابقت حالت غیر فعال کړئ).په ورته وخت کې، د دوامداره ملاتړ ډاډ ترلاسه کولو لپاره، موږ به سایټ پرته له سټایلونو او جاواسکریپټ وړاندې کړو.
په یو وخت کې د دریو سلایډونو کاروسیل ښکاره کوي.په یو وخت کې د دریو سلایډونو له لارې حرکت کولو لپاره مخکیني او راتلونکی تڼۍ وکاروئ، یا په پای کې د سلایډ بټونو څخه کار واخلئ ترڅو په یو وخت کې درې سلایډونو ته لاړ شئ.
د نانو ټیکنالوژۍ ګړندۍ پرمختګ او په ورځني غوښتنلیکونو کې د هغې ادغام کولی شي چاپیریال ګواښي.پداسې حال کې چې د عضوي ککړتیاو د تخریب لپاره شنه میتودونه په ښه توګه رامینځته شوي، د غیر عضوي کریسټالین ککړتیاو بیا رغونه د بیولوژیکي موادو سره د موادو د سطحې تعاملاتو په اړه د دوی د ټیټ حساسیت او د بیولوژیکي موادو سره د موادو د سطحې تعاملاتو د نه پوهیدو له امله د لوی اندیښنې څخه دی.دلته، موږ د Nb-based غیر عضوي 2D MXenes ماډل کاروو چې د ساده شکل پیرامیټر تحلیلي میتود سره یوځای د شنه مایکروالګا Raphidocelis subcapitata لخوا د 2D سیرامیک نانوومیټریالونو د بایو میډیډیشن میکانیزم تعقیب کړي.موږ وموندله چې مایکروالګا د سطحې پورې اړوند فزیکو - کیمیاوي تعاملاتو له امله د Nb-based MXenes تخریب کوي.په پیل کې، واحد پرت او څو پرت MXene نانوفلیکس د مایکروالګا د سطحې سره وصل وو، کوم چې د الګا وده یو څه کمه کړه.په هرصورت، د سطحې سره د اوږد مهاله تعامل په صورت کې، مایکروالګا د MXene نانو فلیکس اکسیډیز کړی او نور یې په NbO او Nb2O5 کې منحل کړي.ځکه چې دا اکسایډونه د مایکروالګا حجرو لپاره غیر زهرجن دي، دوی د Nb اکسایډ نانو ذرات د جذب میکانیزم په واسطه مصرفوي چې د 72 ساعتونو د اوبو درملنې وروسته مایکروالګا بیا رغوي.د غذايي موادو اغیزې چې د جذب سره تړاو لري د حجرو د حجم په زیاتوالي، د دوی په نرم شکل او د ودې په کچه کې بدلون کې هم منعکس کیږي.د دې موندنو پراساس، موږ دې پایلې ته ورسیدو چې د تازه اوبو په ایکوسیستمونو کې د Nb-based MXenes لنډ او اوږدمهاله شتون ممکن یوازې د چاپیریال لږې اغیزې رامینځته کړي.دا د یادونې وړ ده چې د ماډل سیسټمونو په توګه د دوه اړخیزو نانوومیټریالونو په کارولو سره، موږ حتی په ښه دانه موادو کې د شکل بدلون تعقیبولو امکان څرګندوو.په ټولیز ډول، دا څیړنه د سطحې متقابل عمل پورې اړوند پروسو په اړه یو مهم بنسټیز پوښتنې ته ځواب ورکوي چې د 2D نانومیټریالونو د بایو میډیډیشن میکانیزم چلوي او د غیر عضوي کرسټال نانوومیټریالونو چاپیریال اغیزې د لنډ مهاله او اوږد مهاله مطالعاتو لپاره اساس چمتو کوي.
نانومیټریال د دوی د کشف راهیسې ډیره علاقه پیدا کړې، او مختلف نانو ټیکنالوژي پدې وروستیو کې د عصري کولو مرحلې ته ننوتلي دي.له بده مرغه، په ورځني غوښتنلیکونو کې د نانومیټریالونو ادغام کولی شي د ناسم تصفیې، بې احتیاطه اداره کولو، یا ناکافي خوندیتوب زیربنا له امله ناڅاپي خوشې کیدو لامل شي.نو ځکه، دا معقوله ده چې فرض کړئ چې نانومیټریالونه، په شمول د دوه اړخیز (2D) نانو موادو په شمول، طبیعي چاپیریال ته خوشې کیدی شي، چلند او بیولوژیکي فعالیت چې لا تر اوسه په بشپړه توګه نه پوهیږي.له همدې امله، دا د حیرانتیا خبره نده چې د ایکوټوکسیکیت اندیښنې د 2D نانوومیټریالونو وړتیا باندې تمرکز کوي ترڅو د اوبو سیسټمونو ته 2,3,4,5,6 ته ننوځي.په دې ایکوسیستمونو کې، ځینې 2D نانوومیټریالونه کولی شي د مختلفو ژوندی موجوداتو سره په مختلفو ټرافیک کچو کې اړیکه ونیسي، په شمول د مایکروالګا.
Microalgae لومړني ژوندي موجودات دي چې په طبیعي ډول په تازه اوبو او سمندري ایکوسیستمونو کې موندل کیږي چې د فوتوسنتز له لارې مختلف کیمیاوي محصولات تولیدوي.په دې توګه، دوی د آبی اکوسیستم 8,9,10,11,12 لپاره مهم دي مګر د 13,14 د ایکوټوکسیت حساس، ارزانه او په پراخه کچه کارول شوي شاخصونه هم دي.څرنګه چې د مایکروالګا حجرې په چټکۍ سره ضرب کوي او په چټکۍ سره د مختلفو مرکباتو شتون ته ځواب ورکوي، دوی د عضوي موادو سره د ککړو اوبو درملنې لپاره د چاپیریال دوستانه میتودونو پراختیا ته ژمن دي 15,16.
د الګا حجرې کولی شي د بایوسورپشن او 17,18 جمع کولو له لارې له اوبو څخه غیر عضوي ایونونه لرې کړي.ځینې ​​الګال ډولونه لکه کلوریلا، اناباینا انوار، ویستیلوپسس پرویلیفیکا، سټیجیوکلونیم ټینیو او سینیکوکوکس sp.دا موندل شوي چې زهرجن فلزي ایونونه لیږدوي او حتی تغذیه کوي لکه Fe2+، Cu2+، Zn2+ او Mn2+19.نورو څیړنو ښودلې چې Cu2+، Cd2+، Ni2+، Zn2+ یا Pb2+ آیونونه د حجرو مورفولوژي بدلولو او د دوی د کلوروپلاسټ 20,21 له منځه وړلو سره د سینډیسسموس وده محدودوي.
د عضوي ککړتیاو د تخریب او د درنو فلزاتو ایونونو له مینځه وړو لپاره شنه میتودونه د نړۍ په کچه د ساینس پوهانو او انجینرانو پام ځانته اړولی دی.دا په عمده توګه د دې حقیقت له امله دی چې دا ککړونکي په اسانۍ سره د مایع پړاو کې پروسس کیږي.په هرصورت، غیر عضوي کرسټال ککړونکي د اوبو د ټیټ محلولیت او مختلف بایوټرانسفارمیشنونو ته د ټیټ حساسیت لخوا مشخص شوي، چې د درملنې په برخه کې د لویو ستونزو لامل کیږي، او پدې برخه کې لږ پرمختګ شوی 22,23,24,25,26.په دې توګه، د نانومیټریالونو ترمیم لپاره د چاپیریال دوستانه حلونو لټون یوه پیچلې او نا معلومه ساحه پاتې ده.د 2D نانومیټریالونو د بایوټرانسفارمیشن اغیزو په اړه د لوړې کچې ناڅرګندتیا له امله ، د کمولو پرمهال د دوی د تخریب احتمالي لارې موندلو لپاره کومه اسانه لار شتون نلري.
په دې څیړنه کې، موږ شنه مایکروالګا د غیر عضوي سیرامیک موادو لپاره د فعال آبی بایوریمیډیشن ایجنټ په توګه کارولې، د غیر عضوي سیرامیک موادو د نماینده په توګه د MXene د تخریب پروسې د وضعیت څارنه سره یوځای.د "MXene" اصطالح د Mn+1XnTx موادو stoichiometry منعکس کوي، چیرته چې M یو ابتدايي لیږد فلز دی، X کاربن او/یا نایټروجن دی، Tx د سطحې ټرمینټر دی (د بیلګې په توګه، -OH، -F، -Cl)، او n = 1, 2, 3 یا 427.28.د نقیب او ال لخوا د MXenes کشف کولو راهیسې.سینسرکس، د سرطان درملنه او د جھلی فلټریشن 27,29,30.برسېره پردې، MXenes د 2D ماډل سیسټمونو په توګه ګڼل کیدی شي د دوی د غوره کولایډیل ثبات او ممکنه بیولوژیکي تعاملاتو له امله 31,32,33,34,35,36.
له همدې امله، په دې مقاله کې رامینځته شوي میتودولوژي او زموږ د څیړنې فرضیې په 1 شکل کې ښودل شوي. د دې فرضیې له مخې، مایکروالګا د سطحې پورې اړوند فزیکو-کیمیاوي تعاملاتو له امله د Nb-based MXenes په غیر زهرجن مرکبونو بدلوي، کوم چې د الګا نور بیا رغونه ته اجازه ورکوي.د دې فرضیې د ازمایښت لپاره، د ابتدايي نایبیم پر بنسټ د لیږد فلزي کاربایډونو او/یا نایټریډونو (MXenes) د کورنۍ دوه غړي، لکه Nb2CTx او Nb4C3TX، غوره شوي.
د شنه مایکروالګا Raphidocelis subcapitata لخوا د MXene د بیا رغونې لپاره د څیړنې میتودولوژي او د شواهدو پر بنسټ فرضیې.مهرباني وکړئ په یاد ولرئ چې دا یوازې د شواهدو پراساس انګیرنې یو سکیماتیک نمایش دی.د جهيل چاپېريال د استعمال شوي غذايي موادو په منځنيو او شرايطو کې توپير لري (د مثال په توګه، د ورځني دورې او په شته ضروري غذايي موادو کې محدوديتونه).د BioRender.com سره جوړ شوی.
له همدې امله، د ماډل سیسټم په توګه د MXene په کارولو سره، موږ د بیالبیلو بیولوژیکي اغیزو مطالعې ته دروازه پرانیستې چې د نورو دودیزو نانو موادو سره نشي لیدل کیدی.په ځانګړې توګه، موږ د مایکروالګا Raphidocelis subcapitata په واسطه د دوه اړخیز نانومیټریالونو، لکه د niobium-based MXenes د بایو میډیډیشن احتمال څرګندوو.Microalgae د دې توان لري چې Nb-MXenes په غیر زهرجن اکسایدونو NbO او Nb2O5 کې تخریب کړي، کوم چې د نایبیم اپټیک میکانیزم له لارې غذايي مواد هم چمتو کوي.په ټولیز ډول، دا څیړنه د سطحي فزیکو کیمیکل تعاملاتو سره تړلي پروسو په اړه یو مهم بنسټیز پوښتنې ته ځواب ورکوي چې د دوه اړخیز نانوومیټریالونو د بایو میډیایشن میکانیزم اداره کوي.سربیره پردې ، موږ د 2D نانوومیټریالونو په شکل کې د فرعي بدلونونو تعقیب لپاره د ساده شکل - پیرامیټر پراساس میتود رامینځته کوو.دا د غیر عضوي کرسټال نانوومیټریالونو مختلف چاپیریال اغیزو په اړه نور لنډ مهاله او اوږدې مودې څیړنې هڅوي.په دې توګه، زموږ مطالعه د مادي سطحې او بیولوژیکي موادو ترمنځ د تعامل پوهه زیاتوي.موږ د تازه اوبو ایکوسیستمونو باندې د دوی د احتمالي اغیزو د پراخې لنډ مهاله او اوږدمهاله مطالعاتو اساس هم چمتو کوو چې اوس په اسانۍ سره تایید کیدی شي.
MXenes د موادو یو په زړه پوري ټولګي استازیتوب کوي چې ځانګړي او زړه راښکونکي فزیکي او کیمیاوي ملکیتونه لري او له همدې امله ډیری احتمالي غوښتنلیکونه.دا ملکیتونه په لویه کچه د دوی په سټوچیومیټري او سطح کیمیا پورې اړه لري.له همدې امله، زموږ په څیړنه کې، موږ د Nb-based hierarchical single-layer (SL) MXenes دوه ډوله څیړنه وکړه، Nb2CTx او Nb4C3TX، ځکه چې د دې نانو موادو مختلف بیولوژیکي اغیزې لیدل کیدی شي.MXenes د دوی د پیل شوي موادو څخه د اتومي پلوه پتلي MAX-پړاو A-پرتونو د پورته څخه ښکته انتخابي نقاشي لخوا تولید شوي.MAX مرحله یو دریم سیرامیک دی چې د لیږد فلزي کاربایډونو "بانډ" بلاکونو څخه جوړ شوی او د "A" عناصرو پتلو پرتونو لکه Al، Si، او Sn د MnAXn-1 stoichiometry سره.د لومړني MAX مرحلې مورفولوژي د الکترون مایکروسکوپي (SEM) سکین کولو له لارې مشاهده شوې او د پخوانیو مطالعاتو سره مطابقت درلود (اضافي معلومات وګورئ، SI، شکل S1).ملټي لیر (ML) Nb-MXene د 48% HF (هایډرو فلوریک اسید) سره د Al پرت لرې کولو وروسته ترلاسه شو.د ML-Nb2CTx او ML-Nb4C3TX مورفولوژي د الکترون مایکروسکوپي (SEM) (په ترتیب سره S1c او S1d) سکین کولو سره معاینه شوې او د MXene یو عادي پرت لرونکی مورفولوژي مشاهده شوې، د دوه اړخیزه نانو فلیکس په څیر چې د اوږد شوي پوډر څخه تیریږي.دواړه Nb-MXenes د MXene مرحلو سره ډیر مشترک دي چې مخکې د اسید ایچنګ 27,38 لخوا ترکیب شوي.د MXene د جوړښت تصدیق کولو وروسته، موږ دا د tetrabutylammonium hydroxide (TBAOH) د مینځلو او بیا مینځلو او سونیکیشن په واسطه پرت کړ، وروسته له هغه چې موږ واحد پرت یا ټیټ پرت (SL) 2D Nb-MXene نانو فلیکس ترلاسه کړ.
موږ د لوړ ریزولوشن لیږد بریښنایی مایکروسکوپي (HRTEM) او د ایکس رے ډیفریکشن (XRD) څخه کار اخیستی ترڅو د نقاشۍ او نور پوستکي موثریت معاینه کړي.د HRTEM پایلې چې د Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) او Fast Fourier Transform (FFT) په کارولو سره پروسس شوي په 2 شکل کې ښودل شوي. د Nb-MXene نانو فلیکس د اتومي طبقې جوړښت معاینه کولو او د انټرپلانر فاصلو اندازه کولو لپاره د څنډې څخه پورته شوي.د MXene Nb2CTx او Nb4C3TX نانوفلیکس د HRTEM انځورونو د دوی په اټومي ډول پتلی پرت لرونکی طبیعت څرګند کړ (وګورئ انځور. 2a1, a2)، لکه څنګه چې مخکې د Naguib et al.27 او Jastrzębska et al.38 لخوا راپور شوي.د دوو نږدې Nb2CTx او Nb4C3Tx monolayers لپاره، موږ په ترتیب سره د 0.74 او 1.54 nm انټر لیر فاصله ټاکلې (انځر. 2b1,b2)، کوم چې زموږ د پخوانیو پایلو سره هم موافق دی38.دا نور هم د متقابل تیز فوریر ټرانسفارم (Fig. 2c1, c2) او د چټک فویریر ټرانسفارم (Fig. 2d1, d2) لخوا تایید شوی چې د Nb2CTx او Nb4C3Tx monolayers ترمنځ فاصله ښیې.انځور د نیوبیم او کاربن اتومونو سره په مطابقت کې د رڼا او تیاره بانډونو بدیل ښیي، کوم چې د مطالعې شوي MXenes پرت لرونکي طبیعت تاییدوي.دا مهمه ده چې په یاد ولرئ چې د Nb2CTx او Nb4C3Tx (انځور S2a او S2b) لپاره ترلاسه شوي د انرژي توزیع کونکي ایکس رې سپیکٹروسکوپي (EDX) سپیکٹرا د اصلي MAX مرحلې پاتې برخه نده ښودلې، ځکه چې د ال چوټي هیڅ ډول ندی موندل شوی.
د SL Nb2CTx او Nb4C3Tx MXene نانو فلیکس ځانګړتیاوې، په شمول (a) د لوړ ریزولوشن الیکټران مایکروسکوپي (HRTEM) اړخ لید 2D نانوفلیک امیجنگ او ورته، (b) د شدت حالت، (c) inverse fast Fourier transform (IFFT)، (d) ګړندی Fourier-Patterns (XFBMXe)، (د) فاسټ فویریر - ټرانسفارم (XFBMX).د SL 2D Nb2CTx لپاره، شمیرې د (a1, b1, c1, d1, e1) په توګه څرګند شوي.د SL 2D Nb4C3Tx لپاره، شمیرې د (a2, b2, c2, d2, e1) په توګه څرګند شوي.
د SL Nb2CTx او Nb4C3Tx MXenes د ایکس رے توپیر اندازه په انځر کې ښودل شوي.2e1 او e2 په ترتیب سره.په 4.31 او 4.32 کې لوړوالی (002) په ترتیب سره د مخکینۍ بیان شوي پرت شوي MXenes Nb2CTx او Nb4C3TX38,39,40,41 سره مطابقت لري.د XRD پایلې د ځینې پاتې پاتې ML جوړښتونو او MAX مرحلو شتون هم په ګوته کوي، مګر ډیری یې د XRD نمونې د SL Nb4C3Tx سره تړاو لري (2e2 انځور).د MAX مرحلې د کوچنیو ذراتو شتون ممکن د تصادفي سټک شوي Nb4C3Tx پرتونو په پرتله د قوي MAX چوکۍ تشریح کړي.
نورې څیړنې د R. subcapitata ډولونو پورې اړوند شنه مایکروالګا باندې تمرکز کړی.موږ مایکروالګا غوره کړه ځکه چې دوی مهم تولیدونکي دي چې په لویو خواړو کې دخیل دي 42.دوی د زهرجن موادو یو له غوره شاخصونو څخه هم دي چې د زهرجن موادو لرې کولو وړتیا له امله چې د خواړو سلسلې لوړې کچې ته لیږدول کیږي 43.برسېره پر دې، د R. subcapitata څیړنه کیدای شي د SL Nb-MXenes د عامو تازه اوبو مایکروجنیزمونو په اړه د حادثې زهرجنیت باندې رڼا واچوي.د دې روښانه کولو لپاره، څیړونکو داسې انګیرله چې هر مایکروب په چاپیریال کې موجود زهرجن مرکباتو ته مختلف حساسیت لري.د ډیری ژوندی موجوداتو لپاره، د موادو ټیټ غلظت د دوی په وده اغیزه نه کوي، پداسې حال کې چې د یو ټاکلي حد څخه پورته غلظت کولی شي دوی منع کړي یا حتی د مړینې سبب شي.له همدې امله، د مایکروالګا او MXenes ترمنځ د سطحې تعامل او اړونده بیا رغونې زموږ د مطالعاتو لپاره، موږ پریکړه وکړه چې د Nb-MXenes بې ضرر او زهرجن غلظت ازموینه وکړو.د دې کولو لپاره، موږ د 0 غلظت (د حوالې په توګه)، 0.01، 0.1 او 10 mg l-1 MXene ازموینه وکړه او سربیره پردې د مایکروالګی اخته شوي مایکروالګی د MXene (100 mg l-1 MXene) خورا لوړ غلظت سره ، کوم چې خورا ډیر او وژونکي کیدی شي..د هر بیولوژیکي چاپیریال لپاره.
په مایکروالګی باندې د SL Nb-MXenes اغیزې په 3 شکل کې ښودل شوي، د ودې د ودې فیصدي (+) یا مخنیوی (-) د 0 mg l-1 نمونو لپاره اندازه شوې.د پرتله کولو لپاره، د Nb-MAX مرحله او ML Nb-MXenes هم ازمول شوي او پایلې یې په SI کې ښودل شوي (انځور S3 وګورئ).ترلاسه شوي پایلې تاییدوي چې SL Nb-MXenes تقریبا په بشپړ ډول له زهرجن څخه بې برخې دي د ټیټ غلظت په لړ کې له 0.01 څخه تر 10 mg/l پورې، لکه څنګه چې په انځور 3a،b کې ښودل شوي.د Nb2CTx په قضیه کې، موږ په ټاکل شوي حد کې له 5٪ څخه زیات اکوټوکسیکیت ونه لیدل.
د SL (a) Nb2CTx او (b) Nb4C3TX MXene په شتون کې د مایکروالګا د ودې محرک (+) یا مخنیوی (-).د MXene-microalgae تعامل 24، 48 او 72 ساعته تحلیل شوي. د پام وړ ډاټا (t-test، p <0.05) د ستوري (*) سره په نښه شوي. د پام وړ ډاټا (t-test، p <0.05) د ستوري (*) سره په نښه شوي. Значимые данные (t-критерий, p < 0,05) отмечены звездочкой (*). د پام وړ ډاټا (t-test، p <0.05) د ستوري (*) سره په نښه شوي.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-test, p <0,05) отмечены звездочкой (*). مهم معلومات (t-test، p <0.05) د ستوري (*) سره په نښه شوي.سور تیرونه د مخنیوی محرک له منځه وړل په ګوته کوي.
له بلې خوا، د Nb4C3TX ټیټ غلظت یو څه ډیر زهرجن و، مګر له 7٪ څخه لوړ نه و.لکه څنګه چې تمه کیده، موږ ولیدل چې MXenes په 100mg L-1 کې لوړ زهرجن او د مایکروالګا د ودې مخنیوی لري.په زړه پورې خبره دا ده چې هیڅ یو موادو د MAX یا ML نمونو په پرتله د اتوکسیک / زهرجن تاثیراتو ورته رجحان او وخت انحصار ندی ښودلی (د جزیاتو لپاره SI وګورئ).پداسې حال کې چې د MAX مرحلې لپاره (انځور S3 وګورئ) زهرجنیت نږدې 15-25٪ ته رسیدلی او د وخت په تیریدو سره ډیر شوی، د SL Nb2CTx او Nb4C3TX MXene لپاره برعکس رجحان لیدل شوی.د مایکروالګا د ودې مخنیوی د وخت په تیریدو سره کم شوی.دا د 24 ساعتونو وروسته نږدې 17٪ ته ورسیده او د 72 ساعتونو وروسته له 5٪ څخه کم ته راښکته شوه (په ترتیب سره انځور 3a، b).
تر ټولو مهم، د SL Nb4C3TX لپاره، د مایکروالګا د ودې مخنیوی د 24 ساعتونو وروسته شاوخوا 27٪ ته ورسید، مګر د 72 ساعتونو وروسته دا نږدې 1٪ ته راټیټ شو.له همدې امله، موږ مشاهده شوي اغیز د محرک د انعطاف مخنیوی په توګه لیبل کړ، او اغیز د SL Nb4C3TX MXene لپاره پیاوړی و.د مایکروالګا د ودې محرک د SL Nb2CTx MXene په پرتله د Nb4C3TX (د 24 ساعتونو لپاره د 10 mg L-1 تعامل) سره یادونه شوې وه.د منع کولو محرک د بیرته راګرځیدو اغیز هم د بایوماس دوه چنده کولو نرخ وکر کې ښه ښودل شوی (د جزیاتو لپاره S4 شکل وګورئ).تر دې دمه، یوازې د Ti3C2TX MXene اکټوکسیکیت په بیلابیلو لارو مطالعه شوی.دا د زیبرا فش جنینونو لپاره زهرجن ندی 44 مګر په اعتدال ډول د مایکروالګا ډیسموډیسموس کواډریکاډا او سورغم ساکراتم نباتاتو لپاره یوټوکسیک دی.د ځانګړو تاثیراتو نور مثالونه د نورمال حجرو لینونو په پرتله د سرطان حجرو لاینونو ته لوړ زهر شامل دي 46,47.داسې انګیرل کیدی شي چې د ازموینې شرایط به د مایکروالګا وده کې بدلونونه اغیزمن کړي چې د Nb-MXenes په شتون کې لیدل کیږي.د مثال په توګه، په کلوروپلاسټ سټروما کې شاوخوا 8 pH د RuBisCO انزایم د مؤثره عملیاتو لپاره غوره دی.له همدې امله، د pH بدلونونه د فوتوسنتز په کچه منفي اغیزه کوي 48,49.په هرصورت، موږ د تجربې په جریان کې په pH کې د پام وړ بدلونونه ونه لیدل (د جزیاتو لپاره SI، انځور S5 وګورئ).په عموم کې، د Nb-MXenes سره د مایکروالګا کلتورونو د وخت په تیریدو سره د محلول pH یو څه کم کړی.په هرصورت، دا کمښت د خالص منځني pH کې بدلون ته ورته و.برسېره پردې، د موندلو توپیرونو سلسله ورته وه چې د مایکروالګا (د کنټرول نمونې) د خالص کلتور لپاره اندازه شوې.په دې توګه، موږ دې نتیجې ته ورسیدو چې فوتوسنتز د وخت په تیریدو سره د pH بدلونونو لخوا اغیزه نلري.
برسېره پردې، ترکیب شوي MXenes د سطحې پایونه لري (د Tx په توګه پیژندل شوي).دا په عمده توګه فعالې ډلې -O، -F او -OH دي.په هرصورت، د سطحې کیمیا په مستقیم ډول د ترکیب طریقې سره تړاو لري.دا ګروپونه په تصادفي ډول په سطحه ویشل شوي پیژندل شوي، دا ستونزمن کوي ​​​​چې د MXene50 ملکیتونو باندې د دوی اغیز اټکل کړي.دا استدلال کیدی شي چې Tx کیدای شي د رڼا په واسطه د نایبیم اکسیډریشن لپاره کټالیټیک ځواک وي.د سطحې فعالې ډلې په حقیقت کې د دوی د لاندې فوتوکاټیلیستونو لپاره ډیری لنگر ځایونه چمتو کوي ترڅو heterojunctions51 رامینځته کړي.په هرصورت، د ودې منځنۍ جوړښت یو اغیزمن فوتوکاټیلیست ندی چمتو کړی (تفصیل منځنی جوړښت په SI جدول S6 کې موندل کیدی شي).برسېره پر دې، د سطحې هر ډول تعدیل هم خورا مهم دی، ځکه چې د MXenes بیولوژیکي فعالیت د پرت څخه وروسته پروسس کولو، اکسیډیشن، د عضوي او غیر عضوي مرکبونو کیمیاوي سطحې ترمیم 52,53,54,55,56 یا د سطح چارج انجینرۍ38 له امله بدلیدلی شي.له همدې امله، د دې لپاره چې ایا نایبیم آکسایډ په منځني ډول د موادو بې ثباتۍ سره کوم تړاو لري، موږ د مایکروالګا د ودې منځنۍ او ډیونیز شوي اوبو (د پرتله کولو لپاره) کې د زیټا (ζ) احتمالي مطالعات ترسره کړل.زموږ پایلې ښیي چې SL Nb-MXenes خورا باثباته دي (د SI انځور وګورئ. S6 د MAX او ML پایلو لپاره).د SL MXenes د زیټا ظرفیت شاوخوا -10 mV دی.د SR Nb2CTx په حالت کې، د ζ ارزښت د Nb4C3Tx په پرتله یو څه ډیر منفي دی.د ζ په ارزښت کې دا ډول بدلون ښایي دا په ګوته کړي چې د منفي چارج شوي MXene نانوفلیکس سطح د کلتور میډیم څخه مثبت چارج شوي ایونونه جذبوي.د زیټا احتمالي اندازه کول او د کلتور په مینځ کې د Nb-MXenes چالکتیا (د نورو جزیاتو لپاره په SI کې S7 او S8 شکلونه وګورئ) زموږ د فرضیې ملاتړ کوي.
په هرصورت، دواړه Nb-MXene SLs د صفر څخه لږ تر لږه بدلونونه ښودلي.دا په واضح ډول د مایکروالګا د ودې په مینځ کې د دوی ثبات څرګندوي.برسېره پردې، موږ ارزونه وکړه چې آیا زموږ د شنه مایکروالګا شتون به په منځني ډول د Nb-MXenes ثبات اغیزه وکړي.د وخت په تیریدو سره د غذایی توکیو میډیا او کلتور کې د مایکروالګا سره متقابل عمل وروسته د MXenes د زیټا احتمالي او چالاکۍ پایلې په SI (شکل S9 او S10) کې موندل کیدی شي.په زړه پورې، موږ ولیدل چې د مایکروالګا شتون داسې بریښي چې د دواړو MXenes انحراف ثبات کړي.د Nb2CTx SL په حالت کې، د زیټا احتمال حتی د وخت په تیریدو سره ډیر منفي ارزښتونو ته یو څه کم شوی (-15.8 په مقابل کې -19.1 mV د 72 ساعتونو انکیوبیشن وروسته).د SL Nb4C3TX د زیټا پوټینشن یو څه زیات شوی، مګر د 72 ساعتونو وروسته بیا هم د مایکروالګا (-18.1 vs. -9.1 mV) شتون پرته د نانو فلیکس په پرتله لوړ ثبات ښودلی.
موږ د Nb-MXene محلولونو ټیټ چالکتیا هم وموندله چې د مایکروالګا په شتون کې مینځل کیږي، چې د غذایي موادو په منځ کې د آیونونو کم مقدار په ګوته کوي.د پام وړ، په اوبو کې د MXenes بې ثباتي په عمده توګه د سطحې اکسیډیشن له امله ده.له همدې امله، موږ شک لرو چې شنه مایکروالګا په یو ډول د Nb-MXene په سطحه جوړ شوي اکسایدونه پاک کړي او حتی د دوی د پیښې مخه ونیسي (د MXene اکسیډیشن).دا د مایکروالګا لخوا جذب شوي موادو ډولونو مطالعه کولو سره لیدل کیدی شي.
پداسې حال کې چې زموږ د ایکوټوکسیولوژیکي مطالعاتو ښودلې چې مایکروالګا د وخت په تیریدو سره د Nb-MXenes زهرجنیت او د هڅول شوي ودې غیر معمولي مخنیوی باندې بریالي شوي ، زموږ د مطالعې هدف د عمل ممکنه میکانیزمونو پلټنه وه.کله چې ژوندی موجودات لکه الګا د مرکباتو یا موادو سره مخ کیږي چې د دوی اکوسیستمونو سره نا اشنا وي، دوی ممکن په مختلفو لارو غبرګون وکړي 58,59.د زهرجن فلزي اکسایډونو په نشتوالي کې، مایکروالګا کولی شي ځان تغذیه کړي، دوی ته اجازه ورکوي چې په دوامداره توګه وده وکړي 60.د زهرجن موادو د اخستلو وروسته، د دفاع میکانیزمونه ممکن فعال شي، لکه د شکل یا شکل بدلول.د جذب احتمال هم باید په پام کې ونیول شي 58,59.د پام وړ، د دفاعي میکانیزم هر ډول نښه د ازموینې مرکب د زهرجنتوب روښانه شاخص دی.له همدې امله، زموږ په نور کار کې، موږ د SEM لخوا د SL Nb-MXene نانوفلیکس او مایکروالګا ترمنځ احتمالي سطحي تعامل او د X-ray فلوروسینس سپیکٹروسکوپي (XRF) لخوا د Nb-based MXene احتمالي جذب تحقیق وکړ.په یاد ولرئ چې د SEM او XRF تحلیلونه یوازې د MXene په لوړ غلظت کې ترسره شوي ترڅو د فعالیت زهرجن مسلو حل کړي.
د SEM پایلې په انځور کې ښودل شوي.نه درملنه شوي مایکروالګاي حجرې (انځور 4a، د حوالې نمونه وګورئ) په واضح ډول د R. subcapitata مورفولوژي او د کروسینټ په څیر د حجرو بڼه ښودلې.حجرې چپه شوي او یو څه غیر منظم ښکاري.ځینې ​​مایکروالګاي حجرې له یو بل سره تړلي او ښکیل شوي، مګر دا ممکن د نمونې چمتو کولو پروسې له امله رامینځته شوي وي.په عموم کې، خالص مایکروالګاي حجرې یو نرمه سطحه درلوده او هیڅ ډول مورفولوژیکي بدلونونه یې نه ښودل.
د SEM انځورونه ښیي چې د شنه مایکروالګا او MXene نانوشیټونو تر مینځ د سطحې تعامل د 72 ساعتونو متقابل عمل وروسته په خورا غلظت کې (100 mg L-1).(a) د SL (b) Nb2CTx او (c) Nb4C3TX MXenes سره د تعامل وروسته غیر درملنه شنه مایکروالګا.په یاد ولرئ چې د Nb-MXene نانوفلیکس د سور تیرونو سره نښه شوي.د پرتله کولو لپاره، د نظری مایکروسکوپ عکسونه هم اضافه شوي.
په مقابل کې، د SL Nb-MXene نانوفلیکس لخوا جذب شوي مایکروالګاي حجرې زیانمن شوي (وګورئ انځور 4b، c، سور تیر).د Nb2CTx MXene (Fig. 4b) په حالت کې، مایکروالګا د دوه اړخیزو نانوسکیلونو سره وده کوي، کوم چې کولی شي د دوی مورفولوژي بدل کړي.د پام وړ، موږ دا بدلونونه د رڼا مایکروسکوپي لاندې هم ولیدل (د جزیاتو لپاره د SI شکل S11 وګورئ).دا مورفولوژیکي لیږد د مایکروالګیو فزیولوژي کې د پام وړ اساس لري او د دوی وړتیا لري چې د حجرو مورفولوژي بدلولو سره د ځان دفاع وکړي ، لکه د حجرو حجم 61 زیاتوالی.له همدې امله، دا مهمه ده چې د مایکروالګا حجرو شمیر وګورئ کوم چې په حقیقت کې د Nb-MXenes سره اړیکه لري.د SEM مطالعاتو ښودلې چې نږدې 52٪ مایکروالګاي حجرې د Nb-MXenes سره مخ شوي ، پداسې حال کې چې د دې مایکروالګا حجرو 48٪ د تماس څخه ډډه کړې.د SL Nb4C3Tx MXene لپاره، مایکروالګا هڅه کوي چې د MXene سره د تماس څخه ډډه وکړي، په دې توګه د دوه اړخیز نانوسکلونو څخه سیمه ایز کول او وده کوي (انځور 4c).په هرصورت، موږ د مایکروالګا حجرو ته د نانوسکلونو ننوتل او د دوی زیان ندی لیدلی.
د ځان ساتنه هم د وخت پورې تړلي غبرګون چلند دی چې د فوتوسنتز د بندیدو لپاره د حجرو په سطحه د ذراتو جذب او د تش په نامه شیډینګ (سیډینګ) اغیز62 له امله دی.دا روښانه ده چې هر څیز (د مثال په توګه، Nb-MXene nanoflakes) چې د مایکروالګا او د رڼا سرچینې ترمنځ وي د کلوروپلاسټ لخوا جذب شوي رڼا محدودوي.په هرصورت، موږ هیڅ شک نلرو چې دا په ترلاسه شویو پایلو باندې د پام وړ اغیزه لري.لکه څنګه چې زموږ د مایکروسکوپیک مشاهدو لخوا ښودل شوي، د 2D نانو فلیکس په بشپړه توګه د مایکروالګا سطح ته نه و تړل شوي، حتی کله چې د مایکروالګا حجرې د Nb-MXenes سره په تماس کې وې.پرځای یې، نانوفلیکس د مایکروالګا حجرو ته متوجه شول پرته لدې چې د دوی سطح پوښي.د nanoflakes/microalgae دا ډول سیټ نشي کولی د مایکروالګا حجرو لخوا د جذب شوي رڼا اندازه د پام وړ محدود کړي.سربیره پردې، ځینو څیړنو حتی د دوه اړخیزو نانو موادو په شتون کې د فوتوسنتیتیک ارګانیزمونو لخوا د رڼا جذب کې ښه والی ښودلی دی 63,64,65,66.
څرنګه چې د SEM عکسونه نشي کولی په مستقیم ډول د مایکروالګا حجرو لخوا د نیوبیم اخیستل تایید کړي، زموږ نوره څیړنه د ایکس رے فلوروسینس (XRF) او د ایکس رے فوتو الیکټرون سپیکٹروسکوپي (XPS) تحلیل ته لاړ ترڅو دا مسله روښانه کړي.له همدې امله، موږ د حوالې مایکروالګاي نمونو د Nb چوټيو شدت پرتله کړ چې د MXenes سره اړیکه نه لري، MXene نانوفلیکس د مایکروالګا حجرو له سطحې څخه جلا شوي، او مایکروالګال حجرې د نښلول شوي MXenes له مینځه وړلو وروسته.د یادولو وړ ده چې که چیرې د Nb پورته کول شتون ونلري، د Nb ارزښت باید د ضمیمه شوي نانوسکلونو له لرې کولو وروسته د مایکروالګا حجرو لخوا ترلاسه شي صفر وي.نو ځکه، که د Nb پورته کول واقع شي، د XRF او XPS دواړه پایلې باید د Nb لوړوالی ښکاره کړي.
د XRF سپیکٹرا په حالت کې، د مایکروالګا نمونو د SL Nb2CTx او Nb4C3Tx MXene لپاره د SL Nb2CTx او Nb4C3Tx MXene سره د تعامل وروسته د Nb چوټي ښودلې (انځور 5a وګورئ، دا هم په یاد ولرئ چې د MAX او ML MXenes پایلې په S712SIgs کې ښودل شوي).په زړه پورې خبره دا ده چې د Nb د چوټې شدت په دواړو حالتونو کې یو شان دی (په شکل 5a کې سور بارونه).دا په ډاګه کړه چې الګا نشي کولی نور Nb جذب کړي، او په حجرو کې د Nb جمع کولو لپاره اعظمي ظرفیت ترلاسه شوی، که څه هم دوه چنده نور Nb4C3Tx MXene د مایکروالګاي حجرو سره وصل شوي (په شکل 5a کې نیلي بارونه).د یادونې وړ ده چې د فلزاتو د جذبولو لپاره د مایکروالګا وړتیا په چاپیریال کې د فلزي اکسایډونو غلظت پورې اړه لري 67,68.شمشادا او ال.۶۷ وموندله چې د تازه اوبو الګا د جذب ظرفیت د pH په زیاتوالي سره کمیږي.Raize et al.68 یادونه وکړه چې د فلزاتو جذبولو لپاره د سمندري غلو وړتیا د Ni2+ په پرتله د Pb2+ لپاره شاوخوا 25٪ لوړه وه.
(a) د 72 ساعتونو لپاره د SL Nb-MXenes (100 mg L-1) په خورا غلظت کې د شنه مایکروالګاي حجرو لخوا د بیسل Nb پورته کولو XRF پایلې.پایلې په خالص مایکروالګا حجرو کې د α شتون ښیي (د کنټرول نمونه، خړ کالمونه)، 2D نانوفلیکس د سطحې مایکروالګا حجرو څخه جلا شوي (نیلي کالمونه)، او د مایکروالګا حجرو د سطحې څخه د 2D نانو فلیکس جلا کولو وروسته (سرخ کالمونه).د عنصري Nb اندازه، (b) د مایکروالګاي عضوي اجزاو (C=O او CHx/C–O) د کیمیاوي ترکیب سلنه او د SL Nb-MXenes سره د انکیوبیشن وروسته د مایکروالګا په حجرو کې موجود Nb اکسایډونه، (c-e) د XPS SL Nb2CTbx4nin داخلی شکل د ساختماني چوکۍ فټینګ (nb2CTbx4) مایکروالګای سپیکټر لخوا gae حجرې.
له همدې امله، موږ تمه درلوده چې Nb د اکسایډونو په بڼه د الګال حجرو لخوا جذب شي.د دې ازموینې لپاره، موږ د MXenes Nb2CTx او Nb4C3TX او الګا حجرو کې د XPS مطالعات ترسره کړل.د مایکروالګا د متقابل عمل پایلې د Nb-MXenes او MXenes سره د الګا حجرو څخه جلا شوي په انځر کې ښودل شوي.5 ب.لکه څنګه چې تمه کیده، موږ د مایکروالګا په نمونو کې د مایکروالګا له سطحې څخه د MXene له لرې کولو وروسته د Nb 3d څوکۍ وموندلې.د C=O، CHx/CO، او Nb اکسایډونو کمیتي تعیین د Nb 3d، O 1s، او C 1s سپیکٹرا پر بنسټ محاسبه شوي چې د Nb2CTx SL (Fig. 5c–e) او Nb4C3Tx SL (انځور 5c–e) سره ترلاسه شوي.) د انکیوبیټ مایکروالګا څخه ترلاسه کیږي.شکل 5f–h) MXenes.جدول S1-3 د لوړ پیرامیټرونو توضیحات او ټول کیمیا ښیي چې د مناسب کیدو پایله ده.دا د یادونې وړ ده چې د Nb2CTx SL او Nb4C3Tx SL (انځور 5c، f) د Nb 3d سیمې د یوې Nb2O5 برخې سره مطابقت لري.دلته، موږ په سپیکٹرا کې د MXene پورې اړوند څوکۍ ونه موندلې، دا په ګوته کوي چې د مایکروالګا حجرې یوازې د Nb اکسایډ بڼه جذبوي.برسېره پردې، موږ د C-C، CHx/C-O، C=O، او -COOH اجزاوو سره د C 1 s سپیکٹرم اټکل کړی.موږ د مایکروالګا حجرو عضوي ونډې ته د CHx/C–O او C=O چوکۍ ګمارلي.دا عضوي اجزا په ترتیب سره په Nb2CTx SL او Nb4C3TX SL کې د C 1s لوړوالی 36٪ او 41٪ جوړوي.موږ بیا د SL Nb2CTx او SL Nb4C3TX د O 1s سپیکٹرا د Nb2O5 سره، د مایکروالګا عضوي اجزا (CHx/CO)، او د سطحې جذب شوي اوبو سره نصب کړل.
په نهایت کې، د XPS پایلو په روښانه توګه د Nb بڼه په ګوته کړه، نه یوازې د هغې شتون.د Nb 3d سیګنال د موقعیت او د deconvolution پایلو له مخې، موږ تایید کوو چې Nb یوازې د اکسایدونو په بڼه جذب شوی، نه د آیونونو یا MXene په بڼه.برسېره پردې، د XPS پایلو ښودلې چې د مایکروالګا حجرې د SL Nb4C3TX MXene په پرتله د SL Nb2CTx څخه د Nb اکسایډونو د اخیستلو لپاره خورا لوی وړتیا لري.
پداسې حال کې چې زموږ د Nb پورته کولو پایلې اغیزمنې دي او موږ ته اجازه راکوي چې د MXene تخریب وپیژنو، په 2D نانوفلیکس کې د اړونده مورفولوژیکي بدلونونو تعقیب لپاره هیڅ میتود شتون نلري.له همدې امله، موږ پریکړه وکړه چې یو مناسب میتود رامینځته کړو چې کولی شي په مستقیم ډول د 2D Nb-MXene نانوفلیکس او مایکروالګا حجرو کې واقع شوي بدلونونو ته ځواب ووایی.دا مهمه ده چې یادونه وکړو چې موږ فرض کوو چې که متقابل ډولونه له کوم بدلون، تخریب یا تخریب څخه تیریږي، دا باید په چټکۍ سره د شکل په پیرامیټونو کې د بدلون په توګه څرګند شي، لکه د مساوي سرکلر ساحې قطر، ګردوالي، د فیرټ عرض، یا د فیرټ اوږدوالی.څرنګه چې دا پیرامیټرونه د اوږد شوي ذراتو یا دوه اړخیز نانو فلیکس تشریح کولو لپاره مناسب دي، د متحرک ذرات شکل تحلیل لخوا د دوی تعقیب به موږ ته د کمولو په وخت کې د SL Nb-MXene نانوفلیکس مورفولوژیکي بدلون په اړه ارزښتناکه معلومات راکړي.
ترلاسه شوي پایلې په 6 شکل کې ښودل شوي. د پرتله کولو لپاره، موږ اصلي MAX مرحله او ML-MXenes هم ازمویل (د SI انځور S18 او S19 وګورئ).د ذرې د شکل متحرک تحلیل وښودله چې د دوه Nb-MXene SLs ټول شکل پیرامیټرې د مایکروالګا سره د تعامل وروسته د پام وړ بدلون موندلی.لکه څنګه چې د مساوي سرکلر ساحې قطر پیرامیټر (انځور 6a، b) لخوا ښودل شوي، د لوی نانو فلیکس د برخې کم شوي لوړ شدت دا په ګوته کوي چې دوی په کوچنیو برخو کې د تخریب کیدو په حال کې دي.په انځر.6c، d د ټوټو کمښت ښیي چې د فلیکس د انتقالي اندازې سره تړاو لري (د نانو فلیکس اوږدوالی)، د 2D نانو فلیکس بدلون په یو ډیر ذرات په څیر شکل ته اشاره کوي.شکل 6e-h په ترتیب سره د فیرټ عرض او اوږدوالی ښیې.د فیرټ عرض او اوږدوالی تکمیلي پیرامیټرې دي او له همدې امله باید یوځای په پام کې ونیول شي.د مایکروالګا په شتون کې د 2D Nb-MXene نانوفلیکس له انکیوبیشن وروسته ، د دوی د فیریټ ارتباط لوړوالی بدل شو او شدت یې کم شو.د دې پایلو پر بنسټ د مورفولوژي، XRF او XPS سره په ترکیب کې، موږ دې نتیجې ته ورسیدو چې لیدل شوي بدلونونه په کلکه د اکسیډیشن سره تړاو لري ځکه چې اکسیډیز شوي MXenes ډیر ځړول کیږي او په ټوټو او کروی اکساید ذراتو 69,70 ماتیږي.
د شنه مایکروالګا سره تعامل وروسته د MXene بدلون تحلیل.د متحرک ذرات شکل تحلیل دا ډول پیرامیټونه په پام کې نیسي لکه (a, b) د مساوي سرکلر ساحې قطر، (c, d) ګردي، (e, f) د فیرټ عرض او (g, h) فیرټ اوږدوالی.د دې لپاره، د مایکروالګا دوه حوالې نمونې د ابتدايي SL Nb2CTx او SL Nb4C3Tx MXenes، SL Nb2CTx او SL Nb4C3Tx MXenes، تخریب شوي مایکروالګا، او د مایکروالګا SL Nb2CTx او SL Nb4Cs3Tx سره درملنه شوي.سور تیرونه د مطالعې شوي دوه اړخیز نانوفلیکس د شکل پیرامیټرو لیږد ښیې.
څرنګه چې د شکل پیرامیټر تحلیل خورا معتبر دی، دا کولی شي د مایکروالګا په حجرو کې مورفولوژیکي بدلونونه هم ښکاره کړي.له همدې امله، موږ د 2D Nb نانوفلیکس سره د تعامل وروسته د خالص مایکروالګا حجرو او حجرو مساوي سرکلر ساحې قطر، ګردي، او د فیرټ عرض/اوږدوالی تحلیل کړ.په انځر.6a-h د الګا حجرو د شکل پیرامیټرو کې بدلونونه ښیې، لکه څنګه چې د لوړ شدت کمښت او د لوړ ارزښتونو په لور د میکسما بدلون ښودل کیږي.په ځانګړې توګه، د حجرو د ګردوالي پیرامیټرو په اوږده حجرو کې کمښت او د کروی حجرو زیاتوالی ښودلی (انځور 6a، b).برسېره پر دې، د Feret حجرې عرض د SL Nb2CTx MXene (Fig. 6e) سره د متقابل عمل وروسته د SL Nb4C3TX MXene (انځور 6f) په پرتله څو مایکرومیټرو ته لوړ شو.موږ شک لرو چې دا ممکن د Nb2CTx SR سره د متقابل عمل پرمهال د مایکروالګا لخوا د Nb اکسایډونو قوي جذب له امله وي.د دوی سطح ته د Nb فلیکس لږ سخت ضمیمه کولی شي د لږترلږه سیډینګ اغیزې سره د حجرو وده وکړي.
د مایکروالګا د شکل او اندازې په پیرامیټونو کې د بدلونونو په اړه زموږ مشاهدې د نورو مطالعاتو تکمیل کوي.شنه مایکروالګی کولی شي د چاپیریال فشار په ځواب کې د حجرو اندازه، شکل یا میټابولیزم بدلولو سره خپل مورفولوژي بدل کړي.د بیلګې په توګه، د حجرو د اندازې بدلول د غذايي موادو جذب ته اسانتیا برابروي71.د الګا کوچنۍ حجرې د غذايي موادو د جذب کمښت او د ودې کچه ښیي.برعکس، لویې حجرې ډیر غذایي مواد مصرفوي، کوم چې بیا د 72,73 په دننه کې زیرمه کیږي.Machado او Soares وموندل چې د فنګس وژونکي triclosan کولی شي د حجرو اندازه زیاته کړي.دوی د الګا 74 په شکل کې ژور بدلونونه هم وموندل.برسېره پردې، Yin et al.9 د ګرافین اکسایډ نانوکمپوزیټ کمولو وروسته په الګا کې مورفولوژیکي بدلونونه هم په ډاګه کړل.له همدې امله، دا روښانه ده چې د مایکروالګا بدل شوي اندازه/شکل پیرامیټونه د MXene شتون له امله رامینځته شوي.څرنګه چې په اندازې او شکل کې دا بدلون د غذايي موادو په جذب کې د بدلونونو نښه ده، موږ باور لرو چې د وخت په تېرېدو سره د اندازې او شکل پیرامیټرو تحلیل کولی شي د Nb-MXenes په شتون کې د مایکروالګا لخوا د نایبیم اکسایډ جذب څرګند کړي.
سربیره پردې، MXenes د الګی په شتون کې اکسیډیز کیدی شي.Dalai et al.75 مشاهده کړه چې د شنه الجی مورفولوژي د نانو-TiO2 او Al2O376 سره مخ شوي یونیفورم نه و.که څه هم زموږ مشاهدې اوسنۍ مطالعې ته ورته دي، دا یوازې د 2D نانوفلیکس په شتون کې د MXene تخریب محصولاتو شرایطو کې د بایوریمیډیشن اغیزې مطالعې پورې تړاو لري نه نانو پارټیکل.څرنګه چې MXenes کولی شي په فلزي اکسایدونو کې تخریب شي، نو دا مناسبه ده چې فرض کړو چې زموږ Nb نانوفلیکس کولی شي د مایکروالګا حجرو سره د تعامل وروسته Nb اکسایډونه جوړ کړي.
د اکسیډیشن پروسې پراساس د تخریب میکانیزم له لارې د 2D-Nb نانوفلیکس کمولو تشریح کولو لپاره، موږ د لوړ ریزولوشن لیږد بریښنایی مایکروسکوپي (HRTEM) (Fig. 7a,b) او X-ray فوتو الیکټرون سپیکٹروسکوپي (XPS) (7 انځور) په کارولو سره مطالعات ترسره کړل.7c-i او جدول S4-5).دواړه طریقې د 2D موادو اکسیډیشن مطالعې لپاره مناسب دي او یو بل بشپړوي.HRTEM د دې وړتیا لري چې د دوه اړخیزه پرت لرونکي جوړښتونو تخریب او د فلزي آکسایډ نانو پارټیکل وروسته ظهور تحلیل کړي ، پداسې حال کې چې XPS د سطحي بانډونو سره حساس دی.د دې هدف لپاره، موږ د 2D Nb-MXene نانو فلیکس ازموینه وکړه چې د مایکروالګاي حجرو له خپریدو څخه استخراج شوي، دا د مایکروالګاي حجرو سره د تعامل وروسته د دوی بڼه (7 شکل وګورئ).
د HRTEM انځورونه د اکسیډیز شوي مورفولوژي ښیي (a) SL Nb2CTx او (b) SL Nb4C3Tx MXenes، د XPS تحلیل پایلې ښیي (c) د کمولو وروسته د اکساید محصولاتو جوړښت، (d–f) د SL Nb2Ctxe د XPS سپیکٹرا د اجزاوو لوړ مطابقت او د مایکرو ایس ایل این جی سی 3 ټی ایکس این ایم ایکس این ایکس این ایم ایکس اینمکس سره د مایکرو ایس ایل این جی 3 ټی ایکس اینډ ترمیم.
د HRTEM مطالعاتو د Nb-MXene نانوفلیکس دوه ډوله اکسیډریشن تایید کړی.که څه هم نانوفلیکس خپل دوه اړخیزه مورفولوژي تر یوې اندازې پورې ساتلې، د اکسیډیشن په پایله کې د ډیری نانو ذرات څرګندیدل چې د MXene نانو فلیکس سطح پوښي (د انځور 7a،b وګورئ).د C Nb 3d او O 1s سیګنالونو XPS تحلیل په ګوته کړه چې په دواړو حالتونو کې د Nb اکسایډونه رامینځته شوي.لکه څنګه چې په 7c شکل کې ښودل شوي، 2D MXene Nb2CTx او Nb4C3TX د Nb 3d سیګنالونه لري چې د NbO او Nb2O5 اکسایدونو شتون په ګوته کوي، پداسې حال کې چې O 1s سیګنالونه د O–Nb بانډونو شمیر په ګوته کوي چې د 2D نانوفلیک سطح فعالیت سره تړاو لري.موږ ولیدل چې د Nb اکسایډ ونډه د Nb-C او Nb3+-O په پرتله غالبه ده.
په انځر.ارقام 7g–i د Nb 3d، C 1s، او O 1s SL Nb2CTx XPS سپیکٹرا ښیي (انځور وګورئ. 7d–f) او SL Nb4C3TX MXene د مایکروالګاي حجرو څخه جلا شوي.د Nb-MXenes لوړ پیرامیټرونو توضیحات په ترتیب سره په جدول S4-5 کې چمتو شوي.موږ لومړی د Nb 3d ترکیب تحلیل کړ.د Nb په مقابل کې چې د مایکروالګاي حجرو لخوا جذب شوي، په MXene کې د مایکروالګاي حجرو څخه جلا شوي، د Nb2O5 سربیره، نور اجزا وموندل شول.په Nb2CTx SL کې، موږ د Nb3 + -O ونډه د 15٪ مقدار کې لیدلې، پداسې حال کې چې د Nb 3d سپیکٹرم پاتې برخه د Nb2O5 (85٪) لخوا تسلط درلود.برسېره پردې، د SL Nb4C3TX نمونه د Nb-C (9٪) او Nb2O5 (91٪) برخې لري.دلته Nb-C په Nb4C3Tx SR کې د فلزي کاربایډ دوه داخلي اټومي پرتونو څخه راځي.موږ بیا د C 1s سپیکٹرا څلور مختلف برخو ته نقشه کوو، لکه څنګه چې موږ په داخلي نمونو کې ترسره کړل.لکه څنګه چې تمه کیده، د C 1s سپیکٹرم د ګرافیک کاربن لخوا تسلط لري، ورپسې د مایکروالګاي حجرو څخه د عضوي ذراتو (CHx/CO او C=O) د ونډې سره.برسېره پردې، د O 1s سپیکٹرم کې، موږ د مایکروالګا حجرو، نایبیم اکسایډ، او جذب شوي اوبو د عضوي ډولونو ونډه لیدلې.
برسېره پردې، موږ څیړنه وکړه چې آیا د Nb-MXenes تخریب د غذايي موادو په منځني او/یا مایکروالګ حجرو کې د عکس العمل اکسیجن ډولونو (ROS) شتون سره تړاو لري.د دې لپاره، موږ په کلتور منځني او انټرا سیلولر ګلوټایون کې د واحد اکسیجن (1O2) کچه ارزونه وکړه، یو thiol چې په مایکروالګا کې د انټي اکسیډنټ په توګه کار کوي.پایلې په SI (شکل S20 او S21) کې ښودل شوي.د SL Nb2CTx او Nb4C3TX MXenes سره کلتورونه د 1O2 کم مقدار لخوا مشخص شوي (شکل S20 وګورئ).د SL Nb2CTx په حالت کې، MXene 1O2 نږدې 83٪ ته کم شوی.د SL په کارولو سره د مایکروالګا کلتورونو لپاره، Nb4C3TX 1O2 نور هم کم شوی، 73٪ ته.په زړه پورې خبره دا ده چې په 1O2 کې بدلونونه د مخکینۍ لیدل شوي مخنیوی - محرک اغیزې په څیر ورته رجحان ښودلی (3 انځور وګورئ).دا استدلال کیدی شي چې په روښانه ر lightا کې انکیوبیشن کولی شي فوتو اکسیډریشن بدل کړي.په هرصورت، د کنټرول تحلیل پایلې د تجربې په جریان کې د 1O2 نږدې دوامداره کچه ښودلې (انځور S22).د انټرا سیلولر ROS کچې په حالت کې، موږ ورته ښکته رجحان هم لیدلی (شکل S21 وګورئ).په پیل کې، د Nb2CTx او Nb4C3Tx SLs په شتون کې کرل شوي مایکروالګاي حجرو کې د ROS کچه د مایکروالګا په خالص کلتورونو کې موندل شوي کچې څخه زیاته وه.په نهایت کې، په هرصورت، داسې ښکاري چې مایکروالګا د دواړو Nb-MXenes شتون سره سمون لري، ځکه چې د ROS کچه د SL Nb2CTx او Nb4C3TX سره د مایکروالګا په خالص کلتورونو کې اندازه شوي کچې 85٪ او 91٪ ته راټیټه شوې.دا ښایي دا په ګوته کړي چې مایکروالګا د Nb-MXene په شتون کې د وخت په تیریدو سره یوازې د غذایی موادو په مینځ کې ډیر آرام احساس کوي.
مایکروالګا د فوتوسنتیک ارګانیزمونو متنوع ګروپ دی.د فوتوسنتز په جریان کې، دوی اتموسفیر کاربن ډای اکسایډ (CO2) په عضوي کاربن بدلوي.د فوتوسنتیز محصولات ګلوکوز او اکسیجن دي 79.موږ شک لرو چې په دې توګه رامینځته شوی اکسیجن د Nb-MXenes په اکسیډریشن کې مهم رول لوبوي.د دې لپاره یو احتمالي توضیح دا دی چې د توپیر هوایی پیرامیټر د Nb-MXene نانوفلیکس بهر او دننه د اکسیجن ټیټ او لوړ جزوي فشار کې رامینځته کیږي.دا پدې مانا ده چې په هر ځای کې چې د اکسیجن د مختلف جزوي فشار ساحه وي، د ټیټې کچې ساحه به د 80، 81، 82 anode جوړوي. دلته، مایکروالګا د MXene فلیکس په سطحه د مختلف ډوله هوا شوي حجرو په جوړولو کې مرسته کوي، کوم چې د فوتوسنتیک ځانګړتیاو له امله اکسیجن تولیدوي.د پایلې په توګه، د بایو کوروسین محصولات (په دې حالت کې، نوبیم اکسایډونه) جوړ شوي.بل اړخ دا دی چې مایکروالګا کولی شي عضوي اسیدونه تولید کړي چې په اوبو کې خوشې کیږي 83,84.له همدې امله، یو تیریدونکی چاپیریال رامینځته کیږي، په دې توګه د Nb-MXenes بدلون.برسېره پردې، مایکروالګا کولی شي د کاربن ډای اکسایډ د جذب له امله د چاپیریال pH په الکلین بدل کړي، کوم چې کولی شي د 79 د ککړتیا سبب شي.
تر ټولو مهم، زموږ په څیړنه کې کارول شوي تیاره / رڼا فوټوپیریډ د ترلاسه شویو پایلو درک کولو لپاره خورا مهم دی.دا اړخ په تفصیل سره په Djemai-Zoghlache et al کې تشریح شوی.85 دوی په عمدي توګه د 12/12 ساعتونو فوټوپیریوډ څخه کار اخیستی ترڅو د بایوکورروسیشن څرګندونه وکړي چې د سور مایکروالګی پورفیریډیم پورپوریم لخوا د بایو فولینګ سره تړاو لري.دوی ښیې چې فوتوپیریډ د بایوکورروسیشن پرته د احتمالي تکامل سره تړاو لري ، د 24:00 په شاوخوا کې د pseudoperiodic oscillations په توګه ځان څرګندوي.دا کتنې د Dowling et al لخوا تایید شوي.86 دوی د سیانوباکټریا اناباینا فوتوسنتیک بایوفیلمونه وښودل.منحل شوي اکسیجن د رڼا د عمل لاندې رامینځته کیږي، کوم چې د وړیا بایوکوروژن پوټینشن کې د بدلون یا بدلون سره تړاو لري.د فوټوپیریوډ اهمیت د دې حقیقت له مخې تاکید کیږي چې د بایوکوروژن وړیا ظرفیت په رڼا مرحله کې زیاتیږي او په تیاره مرحله کې کمیږي.دا د فوتوسنتیتیک مایکروالګا لخوا تولید شوي اکسیجن له امله دی، کوم چې د الکترودونو ته نږدې د جزوی فشار له لارې کیتوډیک غبرګون اغیزه کوي 87.
برسېره پردې، د فویریر ټرانسفارم انفراریډ سپیکٹروسکوپي (FTIR) ترسره شو ترڅو معلومه کړي چې ایا د Nb-MXenes سره د تعامل وروسته د مایکروالګا حجرو کیمیاوي جوړښت کې کوم بدلون راغلی.دا ترلاسه شوي پایلې پیچلې دي او موږ یې په SI کې وړاندې کوو (شکل S23-S25، په شمول د MAX مرحلې پایلې او ML MXenes).په لنډه توګه، د مایکروالګا ترلاسه شوي حوالې سپیکٹرا موږ ته د دې ژوندی موجوداتو کیمیاوي ځانګړتیاو په اړه مهم معلومات راکوي.دا خورا احتمالي وایبریشنونه د 1060 cm-1 (CO)، 1540 cm-1، 1640 cm-1 (C=C)، 1730 cm-1 (C=O)، 2850 cm-1، 2920 cm-1 په فریکونسیو کې موقعیت لري.یو.1 1 (C–H) او 3280 cm–1 (O–H).د SL Nb-MXenes لپاره، موږ د CH-bond پراخولو لاسلیک موندلی چې زموږ د پخوانۍ مطالعې سره مطابقت لري38.په هرصورت، موږ ولیدل چې د C=C او CH بانډونو سره تړلي ځینې اضافي چوټي ورکې شوې.دا په ډاګه کوي چې د مایکروالګا کیمیاوي جوړښت ممکن د SL Nb-MXenes سره د تعامل له امله لږ بدلونونه راولي.
کله چې د مایکروالګا په بیو کیمیا کې ممکنه بدلونونه په پام کې ونیول شي، د غیر عضوي اکسایدونو راټولول، لکه د نیوبیم اکسایډ، بیا غور کولو ته اړتیا لري.دا د حجرو د سطحې په واسطه د فلزاتو په جذب کې دخیل دی، سایتوپلازم ته د دوی لیږد، د انټرا سیلولر کاربوکسیل ګروپونو سره د دوی اړیکه، او په مایکروالګا پولی فاسفوسومونو کې د دوی په 20,88,89,90 کې راټولیږي.سربیره پردې، د مایکروالګا او فلزاتو ترمنځ اړیکه د حجرو د فعال ګروپونو لخوا ساتل کیږي.د دې دلیل لپاره، جذب هم د مایکروالګا سطحې کیمیا پورې اړه لري، کوم چې خورا پیچلی دی 9,91.په عموم کې، لکه څنګه چې تمه کیده، د شنه مایکروالګا کیمیاوي جوړښت د Nb اکسایډ د جذب له امله یو څه بدلون موندلی.
په زړه پورې خبره دا ده چې د مایکروالګا لیدل شوي لومړني مخنیوی د وخت په تیریدو سره د بیرته راګرځیدو وړ و.لکه څنګه چې موږ ولیدل، مایکروالګا د چاپیریال په لومړني بدلون باندې بریالي شو او بالاخره د عادي ودې نرخ ته راستون شو او حتی لوړ شو.د زیټا احتمالي مطالعې لوړ ثبات ښیې کله چې د تغذیې رسنیو ته معرفي شي.په دې توګه، د مایکروالګا حجرو او Nb-MXene نانوفلیکس ترمنځ د سطح تعامل د کمولو تجربو په اوږدو کې ساتل شوی و.زموږ په نور تحلیل کې، موږ د عمل اصلي میکانیزمونه لنډیز کوو چې د مایکروالګا د دې پام وړ چلند لاندې دي.
د SEM مشاهدو ښودلې چې مایکروالګا د Nb-MXenes سره نښلوي.د متحرک عکس تحلیل په کارولو سره ، موږ تایید کوو چې دا اغیز د دوه اړخیز Nb-MXene نانوفلیکس په نورو کروی ذراتو بدلیدو لامل کیږي ، پدې توګه دا په ګوته کوي چې د نانوفلیکس تخریب د دوی اکسیډریشن سره تړاو لري.زموږ د فرضیې ازموینې لپاره، موږ یو لړ مادي او بایو کیمیکل مطالعات ترسره کړل.د ازموینې وروسته، نانوفلیکس په تدریجي ډول اکسیډیز شوي او د NbO او Nb2O5 محصولاتو کې تخریب شوي، کوم چې شنه مایکروالګا ته ګواښ نه کوي.د FTIR مشاهدې په کارولو سره، موږ د 2D Nb-MXene نانو فلیکس په شتون کې د مایکروالګا په کیمیاوي جوړښت کې کوم مهم بدلون ونه موندل.د مایکروالګا لخوا د نایبیم اکسایډ د جذب احتمال په پام کې نیولو سره، موږ د ایکس رے فلوروسینس تحلیل ترسره کړ.دا پایلې په واضح ډول ښیي چې مطالعه شوي مایکروالګا د نایبیم آکسایډونو (NbO او Nb2O5) تغذیه کوي، کوم چې د مطالعې مایکروالګا لپاره غیر زهرجن دي.