د Nature.com د لیدنې لپاره مننه. تاسو د محدود CSS ملاتړ سره د براوزر نسخه کاروئ. د غوره تجربې لپاره، موږ سپارښتنه کوو چې تاسو یو تازه شوی براوزر وکاروئ (یا په انټرنیټ اکسپلورر کې د مطابقت حالت غیر فعال کړئ). په عین حال کې، د دوامداره ملاتړ ډاډ ترلاسه کولو لپاره، موږ به سایټ پرته له سټایلونو او جاواسکریپټ څخه وړاندې کړو.
په یو وخت کې د دریو سلایډونو یو کیروسل ښیې. په یو وخت کې د دریو سلایډونو څخه د تیریدو لپاره د مخکیني او راتلونکي تڼیو څخه کار واخلئ، یا په پای کې د سلایډر تڼیو څخه کار واخلئ ترڅو په یو وخت کې درې سلایډونه څخه تیر شئ.
د نانو ټیکنالوژۍ چټک پرمختګ او په ورځني استعمالونو کې د هغې ادغام کولی شي چاپیریال ته ګواښ وي. پداسې حال کې چې د عضوي ککړونکو د تخریب لپاره شنه میتودونه ښه پیژندل شوي، د غیر عضوي کرسټالین ککړونکو بیا رغونه د بایوټرانسفارمیشن لپاره د دوی د ټیټ حساسیت او د بیولوژیکي موادو سره د موادو د سطحې تعاملاتو د نه پوهیدو له امله د لوی اندیښنې وړ ده. دلته، موږ د Nb پر بنسټ غیر عضوي 2D MXenes ماډل کاروو چې د ساده شکل پیرامیټر تحلیل میتود سره یوځای شوی ترڅو د شنه مایکرو الګا ریفیډوسیلیس فرعي کیپیټاټا لخوا د 2D سیرامیک نانو موادو د بایو ریمیډییشن میکانیزم تعقیب کړو. موږ وموندله چې مایکرو الګا د سطحې پورې اړوند فزیکو-کیمیاوي تعاملاتو له امله د Nb پر بنسټ MXenes تخریب کوي. په پیل کې، واحد پرت او څو پرت MXene نانو فلیکس د مایکرو الګا سطحې سره وصل وو، کوم چې د الګا وده یو څه کمه کړه. په هرصورت، د سطحې سره د اوږدې مودې تعامل وروسته، مایکرو الګا د MXene نانو فلیکس اکسیډیز کړ او نور یې په NbO او Nb2O5 کې تجزیه کړل. ځکه چې دا اکسایډونه د مایکرو الګی حجرو لپاره غیر زهرجن دي، دوی د جذب میکانیزم له لارې د Nb آکسایډ نانو ذرات مصرفوي چې د اوبو درملنې 72 ساعته وروسته مایکرو الګی نور هم بحالوي. د جذب سره تړلي مغذي موادو اغیزې د حجرو حجم زیاتوالي، د دوی نرم شکل او د ودې نرخ کې بدلون کې هم منعکس کیږي. د دې موندنو پراساس، موږ دې پایلې ته رسیدو چې د تازه اوبو ایکوسیستمونو کې د Nb پر بنسټ MXene لنډ او اوږدمهاله شتون ممکن یوازې کوچني چاپیریالي اغیزې رامینځته کړي. دا د یادونې وړ ده چې، د ماډل سیسټمونو په توګه د دوه اړخیز نانو موادو په کارولو سره، موږ حتی په ښه دانه موادو کې د شکل بدلون تعقیبولو امکان ښیې. په ټولیز ډول، دا څیړنه د سطحې تعامل پورې اړوند پروسو په اړه یو مهم بنسټیز پوښتنې ته ځواب ورکوي چې د 2D نانو موادو بایو ریمیډییشن میکانیزم چلوي او د غیر عضوي کرسټالین نانو موادو د چاپیریال اغیزې لنډمهاله او اوږدمهاله مطالعاتو لپاره اساس چمتو کوي.
نانو موادو د دوی له کشف راهیسې ډیره علاقه پیدا کړې، او مختلف نانو ټیکنالوژۍ پدې وروستیو کې د عصري کولو مرحلې ته ننوتلي دي. له بده مرغه، په ورځني استعمالونو کې د نانو موادو یوځای کول کولی شي د ناسم تصفیې، بې پروایۍ اداره کولو، یا ناکافي خوندیتوب زیربنا له امله ناڅاپي خوشې کیدو لامل شي. له همدې امله، دا معقوله ده چې فرض کړو چې نانو مواد، په شمول د دوه اړخیزه (2D) نانو موادو، په طبیعي چاپیریال کې خوشې کیدی شي، چې چلند او بیولوژیکي فعالیت یې لا تر اوسه په بشپړ ډول نه دی پوه شوی. له همدې امله، دا د حیرانتیا خبره نده چې د ایکوټوکسیسیټي اندیښنو د 2D نانو موادو وړتیا باندې تمرکز کړی چې په آبي سیسټمونو کې داخل شي 2,3,4,5,6. په دې ایکوسیستمونو کې، ځینې 2D نانو مواد کولی شي د مختلفو ټرافیک کچو کې د مختلفو ژوندیو موجوداتو سره تعامل وکړي، پشمول د مایکرو الګی.
مایکرو الګی 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 آبي ایکوسیستمونو لپاره خورا مهم دي 8,9,10,11,12 مګر د ایکوټوکسیټي حساس، ارزانه او په پراخه کچه کارول شوي شاخصونه هم دي 13,14. څرنګه چې مایکرو الګی حجرات په چټکۍ سره ضرب کیږي او د مختلفو مرکباتو شتون ته په چټکۍ سره ځواب ورکوي، دوی د عضوي موادو سره ککړ شوي اوبو درملنې لپاره د چاپیریال دوستانه میتودونو پراختیا لپاره ژمن دي 15,16.
د الجي حجرات کولی شي د اوبو څخه غیر عضوي ایونونه د بایوسورپشن او راټولولو له لارې لرې کړي17,18. د الجي ځینې ډولونه لکه کلوریلا، انابینا انوار، ویسټیلوپسس پروفلیفکا، سټیجیوکلونیم ټینیو او سینیکوکوکس ایس پی. دا موندل شوي چې زهرجن فلزي ایونونه لکه Fe2+، Cu2+، Zn2+ او Mn2+19 لیږدوي او حتی تغذیه کوي. نورو مطالعاتو ښودلې چې Cu2+، Cd2+، Ni2+، Zn2+ یا Pb2+ ایونونه د حجرو مورفولوژي بدلولو او د دوی د کلوروپلاستونو له منځه وړلو سره د سینډیسموس وده محدودوي20,21.
د عضوي ککړونکو د تجزیې او د درنو فلزاتو د ایونونو د لرې کولو لپاره شنه میتودونو 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 په مایع مرحله کې پروسس کیږي. په هرصورت، غیر عضوي کرسټالین ککړونکي د اوبو د ټیټ محلولیت او د مختلفو بایوټرانسفارمیشنونو لپاره د ټیټ حساسیت لخوا مشخص شوي، کوم چې په ترمیم کې لویې ستونزې رامینځته کوي، او پدې برخه کې لږ پرمختګ شوی دی 22,23,24,25,26. په دې توګه، د نانو موادو د ترمیم لپاره د چاپیریال دوستانه حلونو لټون یوه پیچلې او نا کشف شوې سیمه پاتې ده. د 2D نانو موادو د بایوټرانسفارمیشن اغیزو په اړه د لوړې کچې ناڅرګندتیا له امله، د کمولو په جریان کې د دوی د تخریب احتمالي لارې موندلو لپاره کومه اسانه لار نشته.
په دې څیړنه کې، موږ شنه مایکروالګي د غیر عضوي سیرامیک موادو لپاره د فعال اوبو بایو ریمیډییشن اجنټ په توګه کارولې، د غیر عضوي سیرامیک موادو د استازي په توګه د MXene د تخریب پروسې د وضعیت څارنې سره یوځای. د "MXene" اصطلاح د Mn+1XnTx موادو سټوچیومیټري منعکس کوي، چیرې چې M د لیږد لومړنی فلز دی، X کاربن او/یا نایتروجن دی، Tx د سطحې ټرمینیټر دی (د مثال په توګه، -OH، -F، -Cl)، او n = 1، 2، 3 یا 427.28. د ناګیب او نورو لخوا د MXenes کشف راهیسې. سینسرکس، د سرطان درملنه او د غشا فلټریشن 27,29,30. سربیره پردې، MXenes د دوی د غوره کولوایډل ثبات او ممکنه بیولوژیکي تعاملاتو له امله د 2D سیسټمونو ماډل په توګه ګڼل کیدی شي31,32,33,34,35,36.
له همدې امله، په دې مقاله کې رامینځته شوی میتودولوژي او زموږ د څیړنې فرضیې په شکل 1 کې ښودل شوي دي. د دې فرضیې له مخې، مایکرو الګی د سطحې پورې اړوند فزیکو-کیمیاوي تعاملاتو له امله د Nb پر بنسټ MXenes غیر زهرجن مرکباتو ته راټیټوي، کوم چې د الګی نور رغیدو ته اجازه ورکوي. د دې فرضیې د ازموینې لپاره، د لومړني نیوبیم پر بنسټ د لیږد فلزي کاربایډونو او/یا نایټرایډونو (MXenes) کورنۍ دوه غړي، چې نوم یې Nb2CTx او Nb4C3TX دي، غوره شوي.
د شنه مایکروالګي ریفیډوسیلیس فرعي کیپیټاټا لخوا د MXene بیا رغونې لپاره د څیړنې میتودولوژي او د شواهدو پر بنسټ فرضیې. مهرباني وکړئ په یاد ولرئ چې دا یوازې د شواهدو پر بنسټ انګیرنو یو سکیماتیک استازیتوب دی. د جهيل چاپیریال د کارول شوي مغذي موادو مینځپانګې او شرایطو کې توپیر لري (د مثال په توګه، د ورځني دورې او په شته اړینو مغذي موادو کې محدودیتونه). د BioRender.com سره جوړ شوی.
له همدې امله، د ماډل سیسټم په توګه د MXene په کارولو سره، موږ د مختلفو بیولوژیکي اغیزو مطالعې ته دروازه پرانیستې ده چې د نورو دودیزو نانو موادو سره نشي لیدل کیدی. په ځانګړې توګه، موږ د مایکرو الګی ریفیډوسیلیس فرعي کیپیټاټا لخوا د دوه اړخیزه نانو موادو، لکه د نیوبیم پر بنسټ MXenes، د بایو میډیایشن امکان څرګندوو. مایکرو الګی د دې وړتیا لري چې Nb-MXenes غیر زهرجن اکسایډونو NbO او Nb2O5 ته راټیټ کړي، کوم چې د نیوبیم د جذب میکانیزم له لارې غذايي مواد هم چمتو کوي. په ټولیز ډول، دا څیړنه د سطحې فزیکو کیمیکل تعاملاتو سره تړلو پروسو په اړه یو مهم بنسټیز پوښتنې ته ځواب ورکوي چې د دوه اړخیزه نانو موادو د بایو میډیایشن میکانیزمونه اداره کوي. سربیره پردې، موږ د 2D نانو موادو په شکل کې د فرعي بدلونونو تعقیب لپاره د شکل پیرامیټر پر بنسټ یو ساده میتود رامینځته کوو. دا د غیر عضوي کرسټالین نانو موادو د مختلفو چاپیریالي اغیزو په اړه نور لنډمهاله او اوږدمهاله څیړنې هڅوي. په دې توګه، زموږ مطالعه د موادو د سطحې او بیولوژیکي موادو ترمنځ د تعامل پوهه زیاتوي. موږ د تازه اوبو ایکوسیستمونو باندې د دوی د ممکنه اغیزو په اړه د پراخو لنډمهاله او اوږدمهاله مطالعاتو لپاره اساس هم چمتو کوو، کوم چې اوس په اسانۍ سره تایید کیدی شي.
MXene د موادو یوه په زړه پورې طبقه استازیتوب کوي چې ځانګړي او زړه راښکونکي فزیکي او کیمیاوي ملکیتونه لري او له همدې امله ډیری احتمالي غوښتنلیکونه لري. دا ملکیتونه په لویه کچه د دوی سټوچیومیټري او سطحي کیمیا پورې اړه لري. له همدې امله، زموږ په څیړنه کې، موږ د Nb پر بنسټ د هایراریکل واحد پرت (SL) MXenes دوه ډولونه، Nb2CTx او Nb4C3TX وڅیړل، ځکه چې د دې نانو موادو مختلف بیولوژیکي اغیزې لیدل کیدی شي. MXenes د دوی د پیل شوي موادو څخه د اټومي پلوه پتلي MAX-پړاو A-پرتونو د پورته څخه ښکته انتخابي ایچینګ لخوا تولید کیږي. د MAX مرحله یو درې اړخیز سیرامیک دی چې د لیږد فلزي کاربایډونو "بانډ شوي" بلاکونو او د "A" عناصرو لکه Al، Si، او Sn پتلو پرتونو څخه جوړ شوی د MnAXn-1 سټوچیومیټري سره. د لومړني MAX مرحلې مورفولوژي د الکترون مایکروسکوپي (SEM) سکین کولو سره لیدل شوې او د پخوانیو مطالعاتو سره مطابقت لري (ضمیمه معلومات، SI، شکل S1 وګورئ). څو پرت (ML) Nb-MXene د 48٪ HF (هایډروفلوریک اسید) سره د Al پرت لرې کولو وروسته ترلاسه شو. د ML-Nb2CTx او ML-Nb4C3TX مورفولوژي د الکترون مایکروسکوپي (SEM) سکین کولو له لارې معاینه شوه (په ترتیب سره شکلونه S1c او S1d) او د MXene یو ځانګړی پرت لرونکی مورفولوژي لیدل شوې، د دوه اړخیزه نانوفلیکس سره ورته چې د اوږد شوي سوري په څیر درزونو څخه تیریږي. دواړه Nb-MXene د MXene مرحلو سره ډیر ورته والی لري چې دمخه د اسید ایچینګ لخوا ترکیب شوي 27,38. د MXene جوړښت تاییدولو وروسته، موږ دا د ټیترابوټیلامونیم هایدروکسایډ (TBAOH) د انټرکلیشن له لارې پرت کړ چې وروسته یې مینځل او سونیکیشن، وروسته موږ واحد پرت یا ټیټ پرت (SL) 2D Nb-MXene نانوفلیکس ترلاسه کړل.
موږ د ایچنګ او نورو پوستکیو د موثریت ازموینې لپاره د لوړ ریزولوشن لیږد الکترون مایکروسکوپي (HRTEM) او ایکس رې انحراف (XRD) څخه کار واخیست. د HRTEM پایلې چې د انورس فاسټ فوریر ټرانسفارم (IFFT) او فاسټ فوریر ټرانسفارم (FFT) په کارولو سره پروسس شوي په شکل 2 کې ښودل شوي. Nb-MXene نانوفلیکس د اتومي طبقې جوړښت چیک کولو او د انټرپلانر واټنونو اندازه کولو لپاره څنډې ته متوجه شوي وو. د MXene Nb2CTx او Nb4C3TX نانوفلیکس د HRTEM عکسونو د دوی اټومي پتلی پرت لرونکی طبیعت څرګند کړ (شکل 2a1، a2 وګورئ)، لکه څنګه چې مخکې د ناګیب او ال.27 او جسټرزیبسکا او ال.38 لخوا راپور شوی و. د دوه نږدې Nb2CTx او Nb4C3Tx مونو لیرونو لپاره، موږ په ترتیب سره د 0.74 او 1.54 nm انټرپرت واټنونه وټاکل (شکل 2b1، b2)، کوم چې زموږ د تیرو پایلو سره هم موافق دی 38. دا د انورس فاسټ فوریر ټرانسفارم (انځور 2c1، c2) او فاسټ فوریر ټرانسفارم (انځور 2d1، d2) لخوا نور هم تایید شو چې د Nb2CTx او Nb4C3Tx مونو لییرونو ترمنځ فاصله ښیې. انځور د رڼا او تیاره بانډونو بدلون ښیې چې د نیوبیم او کاربن اتومونو سره مطابقت لري، کوم چې د مطالعې شوي MXenes د پرتونو طبیعت تاییدوي. دا مهمه ده چې په یاد ولرئ چې د Nb2CTx او Nb4C3Tx (انځور S2a او S2b) لپاره ترلاسه شوي د انرژۍ خپریدونکي ایکس رې سپیکٹروسکوپي (EDX) سپیکٹرا د اصلي MAX مرحلې هیڅ پاتې شوني نه دي ښودلي، ځکه چې هیڅ Al پیک نه دی موندل شوی.
د SL Nb2CTx او Nb4C3Tx MXene نانوفلیکس ځانګړتیا، په شمول د (a) لوړ ریزولوشن الکترون مایکروسکوپي (HRTEM) د اړخ لید 2D نانوفلیکس امیجنگ او اړونده، (b) د شدت حالت، (c) د انورس فاسټ فوریر ټرانسفارم (IFFT)، (d) فاسټ فوریر ټرانسفارم (FFT)، (e) د Nb-MXenes ایکس رې نمونې. د SL 2D Nb2CTx لپاره، شمیرې د (a1، b1، c1، d1، e1) په توګه څرګندیږي. د SL 2D Nb4C3Tx لپاره، شمیرې د (a2، b2، c2، d2، e1) په توګه څرګندیږي.
د SL Nb2CTx او Nb4C3Tx MXenes د ایکس رې انحراف اندازه کول په ترتیب سره په شکلونو 2e1 او e2 کې ښودل شوي دي. په 4.31 او 4.32 کې لوړوالی (002) په ترتیب سره د مخکې تشریح شوي پرتونو MXenes Nb2CTx او Nb4C3TX38,39,40,41 سره مطابقت لري. د XRD پایلې د ځینې پاتې ML جوړښتونو او MAX مرحلو شتون هم په ګوته کوي، مګر ډیری یې د SL Nb4C3Tx سره تړاو لري (شکل 2e2). د MAX مرحلې د کوچنیو ذراتو شتون ممکن د تصادفي ډول سټک شوي Nb4C3Tx طبقو په پرتله د قوي MAX چوکۍ تشریح کړي.
نورې څیړنې د R. subcapitata ډول پورې اړوند شنه مایکرو الګیو باندې متمرکزې دي. موږ مایکرو الګی غوره کړه ځکه چې دوی د لویو خوراکي جالونو کې ښکیل مهم تولیدونکي دي 42. دوی د زهرجن موادو لرې کولو وړتیا له امله د زهري کیدو یو له غوره شاخصونو څخه هم دي چې د خوړو سلسلې لوړې کچې ته لیږدول کیږي 43. سربیره پردې، د R. subcapitata په اړه څیړنه ممکن د عام تازه اوبو مایکرو ارګانیزمونو ته د SL Nb-MXenes ناڅاپي زهرجنیت باندې رڼا واچوي. د دې روښانه کولو لپاره، څیړونکو فرضیه وکړه چې هر مایکروب په چاپیریال کې موجود زهرجن مرکباتو ته مختلف حساسیت لري. د ډیری ژوندی موجوداتو لپاره، د موادو ټیټ غلظت د دوی وده اغیزه نه کوي، پداسې حال کې چې د یو ټاکلي حد څخه پورته غلظت کولی شي دوی منع کړي یا حتی د مرګ لامل شي. له همدې امله، د مایکرو الګی او MXenes ترمنځ د سطحې تعامل او اړونده بیا رغونې زموږ د مطالعاتو لپاره، موږ پریکړه وکړه چې د Nb-MXenes بې ضرره او زهرجن غلظت ازموینه وکړو. د دې کولو لپاره، موږ د 0 (د حوالې په توګه)، 0.01، 0.1 او 10 mg l-1 MXene غلظت او همدارنګه د MXene (100 mg l-1 MXene) ډیر لوړ غلظت سره اخته شوي مایکرو الګی ازموینه وکړه، کوم چې د هر بیولوژیکي چاپیریال لپاره خورا ډیر او وژونکی کیدی شي. .
د SL Nb-MXenes اغیزې په مایکرو الګیو کې په شکل 3 کې ښودل شوي، چې د ودې د ودې (+) یا مخنیوي (-) سلنه په توګه ښودل شوي چې د 0 mg l-1 نمونو لپاره اندازه شوي. د پرتله کولو لپاره، د Nb-MAX مرحله او ML Nb-MXenes هم ازمول شوي او پایلې یې په SI کې ښودل شوي (شکل S3 وګورئ). ترلاسه شوي پایلو تایید کړه چې SL Nb-MXenes تقریبا په بشپړ ډول د 0.01 څخه تر 10 mg/l پورې د ټیټ غلظت په حد کې د زهرجنیت څخه پاک دي، لکه څنګه چې په شکل 3a، b کې ښودل شوي. د Nb2CTx په قضیه کې، موږ په ټاکل شوي حد کې له 5٪ څخه ډیر ایکوټوکسیت نه دی لیدلی.
د SL (a) Nb2CTx او (b) Nb4C3TX MXene په شتون کې د مایکرو الګیو د ودې هڅونه (+) یا مخنیوی (-). د MXene-مایکرو الګیو تعامل 24، 48 او 72 ساعته تحلیل شوي. د پام وړ معلومات (t-ټیسټ، p < 0.05) د ستوري (*) سره نښه شوي وو. د پام وړ معلومات (t-ټیسټ، p < 0.05) د ستوري (*) سره نښه شوي وو. Значимые данные (t-критерий, p < 0,05) отмечены звездочкой (*). د پام وړ معلومات (t-ټیسټ، p < 0.05) د ستوري (*) سره نښه شوي دي.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-ټیسټ، p < 0.05) د ستوري (*) سره نښه شوي دي.سره تیرونه د مخنیوي 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 زهرجنیت او د مایکرو الګی ودې مخنیوی درلود. په زړه پورې خبره دا ده چې هیڅ یو مواد د MAX یا ML نمونو په پرتله د زهرجن / زهرجن اغیزو ورته رجحان او وخت پورې تړاو نه دی ښودلی (د جزیاتو لپاره SI وګورئ). پداسې حال کې چې د MAX مرحلې لپاره (شکل S3 وګورئ) زهرجنیت نږدې 15-25٪ ته رسیدلی او د وخت سره زیات شوی، د SL Nb2CTx او Nb4C3TX MXene لپاره برعکس رجحان لیدل شوی. د مایکرو الګی ودې مخنیوی د وخت په تیریدو سره کم شو. دا د 24 ساعتونو وروسته نږدې 17٪ ته رسیدلی او د 72 ساعتونو وروسته له 5٪ څخه کم ته راټیټ شوی (شکل 3a، b، په ترتیب سره).
تر ټولو مهمه دا ده چې د SL Nb4C3TX لپاره، د مایکرو الګا د ودې مخنیوی د 24 ساعتونو وروسته شاوخوا 27٪ ته ورسید، مګر د 72 ساعتونو وروسته دا شاوخوا 1٪ ته راټیټ شو. له همدې امله، موږ لیدل شوی اغیز د محرک د معکوس مخنیوی په توګه لیبل کړ، او اغیز د SL Nb4C3TX MXene لپاره قوي و. د مایکرو الګا د ودې محرک د Nb4C3TX سره دمخه یادونه شوې وه (د 24 ساعتونو لپاره په 10 ملی ګرامه L-1 کې تعامل) د SL Nb2CTx MXene په پرتله. د مخنیوي-محرک د بیرته راګرځولو اغیز هم د بایوماس دوه چنده کولو نرخ منحني کې ښه ښودل شوی و (د جزیاتو لپاره شکل S4 وګورئ). تر دې دمه، یوازې د Ti3C2TX MXene ایکوټوکسیت په مختلفو لارو مطالعه شوی. دا د زیبرا فش جنینونو لپاره زهرجن ندی 44 مګر د مایکرو الګا ډیسموډیسموس کواډریکاډا او سورګم سیکراټم نباتاتو لپاره په اعتدال ډول ایکوټوکسیک دی 45. د ځانګړو اغیزو نورې مثالونه د نورمال حجرو لینونو په پرتله د سرطان حجرو لینونو ته لوړ زهرجنیت شامل دي 46,47. دا فرض کیدی شي چې د ازموینې شرایط به د Nb-MXenes په شتون کې لیدل شوي مایکرو الګی وده کې بدلونونو باندې اغیزه وکړي. د مثال په توګه، د 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، شکل S5 وګورئ). په عموم کې، د Nb-MXenes سره د مایکرو الګی کلتورونو د وخت په تیریدو سره د محلول pH یو څه کم کړ. په هرصورت، دا کمښت د خالص منځني pH کې بدلون سره ورته و. سربیره پردې، د موندل شوي توپیرونو لړۍ د مایکرو الګی خالص کلتور لپاره اندازه شوي ورته وه (د کنټرول نمونه). په دې توګه، موږ پایله کوو چې فوتوسنتز د وخت په تیریدو سره د pH بدلونونو لخوا اغیزمن نه کیږي.
برسېره پردې، ترکیب شوي MXenes د سطحې پایونه لري (د Tx په نوم یادیږي). دا په عمده توګه د -O، -F او -OH فعال ګروپونه دي. په هرصورت، د سطحې کیمیا په مستقیم ډول د ترکیب میتود سره تړاو لري. دا ګروپونه په ناڅاپي ډول د سطحې په اوږدو کې ویشل شوي پیژندل شوي، چې د MXene50 ملکیتونو باندې د دوی اغیز وړاندوینه کول ستونزمن کوي. دا استدلال کیدی شي چې Tx د رڼا لخوا د نیوبیم د اکسیډیشن لپاره کتلټیک ځواک کیدی شي. د سطحې فعال ګروپونه په حقیقت کې د دوی د اصلي فوتوکاتالیستانو لپاره د هیټروجنکشنونو جوړولو لپاره ډیری لنگر ځایونه چمتو کوي51. په هرصورت، د ودې منځني جوړښت یو اغیزمن فوتوکاتالیست چمتو نه کړ (تفصیل منځني جوړښت په SI جدول S6 کې موندل کیدی شي). سربیره پردې، د سطحې هر ډول بدلون هم خورا مهم دی، ځکه چې د MXenes بیولوژیکي فعالیت د پروسس وروسته پرت، اکسیډیشن، د عضوي او غیر عضوي مرکباتو کیمیاوي سطحې تعدیل52,53,54,55,56 یا د سطحې چارج انجینرۍ38 له امله بدلیدلی شي. له همدې امله، د دې لپاره چې دا وڅیړو چې ایا نایبیم اکسایډ په میډیم کې د موادو بې ثباتۍ سره کوم تړاو لري، موږ د مایکرو الګا ودې میډیم او ډیونیز شوي اوبو کې د زیټا (ζ) پوټینشیل مطالعات ترسره کړل (د پرتله کولو لپاره). زموږ پایلې ښیې چې SL Nb-MXenes خورا مستحکم دي (د MAX او ML پایلو لپاره SI شکل S6 وګورئ). د SL MXenes د زیټا پوټینشیل شاوخوا -10 mV دی. د SR Nb2CTx په حالت کې، د ζ ارزښت د Nb4C3Tx په پرتله یو څه ډیر منفي دی. د ζ ارزښت کې دا ډول بدلون ممکن دا په ګوته کړي چې د منفي چارج شوي MXene نانوفلیکس سطح د کلچر میډیم څخه مثبت چارج شوي ایونونه جذبوي. د کلچر میډیم کې د Nb-MXenes د زیټا پوټینشیل او چالکتیا لنډمهاله اندازه کول (د نورو جزیاتو لپاره په SI کې شکلونه S7 او S8 وګورئ) زموږ د فرضیې ملاتړ کوي.
په هرصورت، دواړه Nb-MXene SLs له صفر څخه لږ بدلونونه ښودلي. دا په څرګنده توګه د مایکرو الګی ودې په منځني کې د دوی ثبات ښیي. سربیره پردې، موږ ارزونه وکړه چې ایا زموږ د شنه مایکرو الګی شتون به په منځني کې د Nb-MXene ثبات اغیزه وکړي. د وخت په تیریدو سره د مغذي رسنیو او کلتور کې د مایکرو الګی سره د تعامل وروسته د MXenes د زیټا پوټینشیل او چالکتیا پایلې په SI کې موندل کیدی شي (شکلونه S9 او S10). په زړه پورې خبره دا ده چې موږ ولیدل چې د مایکرو الګی شتون د دواړو MXenes خپریدو ته ثبات ورکوي. د Nb2CTx SL په قضیه کې، د زیټا پوټینشیل حتی د وخت په تیریدو سره ډیر منفي ارزښتونو ته یو څه کم شو (-15.8 د -19.1 mV په مقابل کې د 72 ساعتونو انکیوبیشن وروسته). د SL Nb4C3TX زیټا پوټینشیل یو څه زیات شو، مګر د 72 ساعتونو وروسته دا لاهم د مایکرو الګی شتون پرته د نانوفلیکس په پرتله لوړ ثبات ښودلی (-18.1 د -9.1 mV په مقابل کې).
موږ د مایکرو الګیو په شتون کې د Nb-MXene محلولونو ټیټ چلونکي هم وموندل، چې د مغذي موادو په مینځ کې د ایونونو ټیټ مقدار په ګوته کوي. د پام وړ، په اوبو کې د MXenes بې ثباتي په عمده توګه د سطحې اکسیډیشن له امله ده57. له همدې امله، موږ شک لرو چې شنه مایکرو الګیو په یو ډول د Nb-MXene په سطحه جوړ شوي اکسایډونه پاک کړي او حتی د دوی د پیښې (د MXene اکسیډیشن) ​​مخه یې نیولې ده. دا د مایکرو الګیو لخوا جذب شوي موادو ډولونو مطالعې سره لیدل کیدی شي.
که څه هم زموږ د ایکوټوکسیکولوژیکي مطالعاتو ښودلې چې مایکرو الګا 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 څیړنه وه. کله چې ژوندي موجودات لکه الګا د دوی ایکوسیستمونو سره نا اشنا مرکباتو یا موادو سره مخ کیږي، دوی ممکن په مختلفو لارو غبرګون وښيي 58,59. د زهرجن فلزي اکسایډونو په نشتوالي کې، مایکرو الګا کولی شي ځان ته خواړه ورکړي، دوی ته اجازه ورکوي چې په دوامداره توګه وده وکړي 60. د زهرجن موادو د خوړلو وروسته، دفاعي میکانیزمونه ممکن فعال شي، لکه د شکل یا شکل بدلول. د جذب امکان هم باید په پام کې ونیول شي 58,59. د پام وړ، د دفاعي میکانیزم هر نښه د ازموینې مرکب د زهرجنیت روښانه شاخص دی. له همدې امله، زموږ په نورو کار کې، موږ د SEM لخوا د SL Nb-MXene نانوفلیکس او مایکرو الګا ترمنځ د سطحې احتمالي تعامل او د ایکس رې 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 زهرجنیت مسلو ته رسیدګي وکړي.
د SEM پایلې په شکل 4 کې ښودل شوي دي. غیر درملنه شوي مایکرو الګی حجرات (شکل 4a وګورئ، د حوالې نمونه) په څرګنده توګه د R. subcapitata مورفولوژي او د کروسینټ په څیر حجرو شکل ښودلی. حجرات فلیټ شوي او یو څه غیر منظم ښکاري. ځینې مایکرو الګی حجرات یو بل سره تړلي او ښکیل شوي، مګر دا شاید د نمونې چمتو کولو پروسې له امله رامینځته شوی وي. په عمومي توګه، خالص مایکرو الګی حجرات یو نرم سطح درلود او هیڅ مورفولوژیکي بدلونونه یې نه ښودل.
د SEM انځورونه د شنه مایکرو الګی او MXene نانو شیټونو ترمنځ د سطحې تعامل ښیې چې د 72 ساعتونو تعامل وروسته په خورا غلظت کې (100 ملی ګرامه L-1). (a) د SL سره تعامل وروسته غیر درملنه شوي شنه مایکرو الګی (b) Nb2CTx او (c) Nb4C3TX MXenes. په یاد ولرئ چې د Nb-MXene نانو فلیکس د سره تیرونو سره نښه شوي دي. د پرتله کولو لپاره، د نظري مایکروسکوپ څخه عکسونه هم اضافه شوي.
په مقابل کې، د SL Nb-MXene نانوفلیکس لخوا جذب شوي مایکرو الګی حجرات زیانمن شوي (شکل 4b، c، سره تیرونه وګورئ). د Nb2CTx MXene (شکل 4b) په حالت کې، مایکرو الګی د دوه اړخیزو نانو سکیلونو سره وده کوي، کوم چې کولی شي خپل 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 مایکرو الګی فزیولوژي کې د منلو وړ اساس لري او د حجرو مورفولوژي بدلولو سره د ځان دفاع کولو وړتیا لري، لکه د حجرو حجم زیاتول 61. له همدې امله، دا مهمه ده چې د مایکرو الګی حجرو شمیر وګورئ چې په حقیقت کې د Nb-MXene سره په تماس کې دي. د SEM مطالعاتو ښودلې چې نږدې 52٪ مایکرو الګی حجرات د Nb-MXene سره مخ شوي، پداسې حال کې چې د دې مایکرو الګی حجرو 48٪ د تماس څخه ډډه کړې. د SL Nb4C3Tx MXene لپاره، مایکرو الګی هڅه کوي چې د MXene سره د تماس څخه ډډه وکړي، په دې توګه د دوه اړخیزو نانو پیمانه څخه ځای پر ځای کیږي او وده کوي (انځور 4c). په هرصورت، موږ د مایکرو الګی حجرو ته د نانو پیمانه نفوذ او د دوی زیان نه دی لیدلی.
د ځان ساتنه هم د حجرو په سطحه د ذراتو د جذب او د سیوري (سیوري) اغیزې له امله د فوتوسنتز د بندیدو په وړاندې د وخت پورې تړلې غبرګون چلند دی. دا روښانه ده چې هر شی (د مثال په توګه، Nb-MXene نانوفلیکس) چې د مایکرو الګی او د رڼا سرچینې ترمنځ دی د کلوروپلاسټونو لخوا جذب شوي رڼا اندازه محدودوي. په هرصورت، موږ هیڅ شک نلرو چې دا د ترلاسه شویو پایلو په اړه د پام وړ اغیزه لري. لکه څنګه چې زموږ د مایکروسکوپي مشاهدو لخوا ښودل شوي، 2D نانوفلیکس په بشپړ ډول د مایکرو الګی سطحې سره پوښل شوي یا تړل شوي نه وو، حتی کله چې مایکرو الګی حجرې د Nb-MXene سره په تماس کې وې. پرځای یې، نانوفلیکس د دوی سطحې پوښلو پرته د مایکرو الګی حجرو ته متوجه شوي. د نانوفلیکس/مایکرو الګی دا ډول سیټ نشي کولی د مایکرو الګی حجرو لخوا جذب شوي رڼا اندازه د پام وړ محدود کړي. سربېره پردې، ځینو مطالعاتو حتی د دوه اړخیزه نانو موادو په شتون کې د فوتوسنتیتیک ژوندی موجوداتو لخوا د رڼا جذب کې ښه والی ښودلی دی63,64,65,66.
څرنګه چې د SEM انځورونه د مایکرو الګی حجرو لخوا د نایبیم جذب په مستقیم ډول تایید نشو کولی، زموږ نوره څیړنه د دې مسلې د روښانه کولو لپاره د ایکس رې فلوروسینس (XRF) او ایکس رې فوټو الیکټرون سپیکٹروسکوپي (XPS) تحلیل ته واړوله. له همدې امله، موږ د حوالې مایکرو الګی نمونو د Nb څوکو شدت پرتله کړ چې د MXenes سره تعامل نه کوي، د مایکرو الګی حجرو له سطحې څخه جلا شوي MXene نانوفلیکس، او د ضمیمه MXenes لرې کولو وروسته مایکرو الګی حجرات. دا د یادونې وړ ده چې که چیرې د Nb جذب شتون ونلري، د ضمیمه نانو سکیلونو لرې کولو وروسته د مایکرو الګی حجرو لخوا ترلاسه شوي Nb ارزښت باید صفر وي. له همدې امله، که چیرې د Nb جذب واقع شي، د XRF او XPS پایلې دواړه باید د Nb روښانه چوکۍ وښيي.
د XRF سپیکٹرا په قضیه کې، د مایکرو الګی نمونو د SL Nb2CTx او Nb4C3Tx MXene سره د تعامل وروسته د SL Nb2CTx او Nb4C3Tx MXene لپاره د Nb څوکې وښودلې (شکل 5a وګورئ، دا هم په یاد ولرئ چې د MAX او ML MXene پایلې په SI کې ښودل شوي، شکل S12–C17). په زړه پورې خبره دا ده چې د Nb څوکې شدت په دواړو حالتونو کې ورته دی (په شکل 5a کې سره بارونه). دا په ګوته کوي چې الګی نشي کولی ډیر Nb جذب کړي، او په حجرو کې د Nb راټولولو اعظمي ظرفیت ترلاسه شو، که څه هم دوه ځله ډیر Nb4C3Tx MXene د مایکرو الګی حجرو سره وصل و (په شکل 5a کې نیلي بارونه). د پام وړ، د فلزاتو جذبولو لپاره د مایکرو الګی وړتیا په چاپیریال کې د فلزي اکسایډونو غلظت پورې اړه لري 67،68. شمشاده او نور 67 وموندله چې د تازه اوبو الګی جذب ظرفیت د pH زیاتوالي سره کمیږي. رایز او نورو ۶۸ یادونه وکړه چې د سمندري غلو د فلزاتو جذبولو وړتیا د Pb2+ لپاره د Ni2+ په پرتله شاوخوا ۲۵٪ لوړه وه.
(a) د شنه مایکرو الګی حجرو لخوا د بیسال Nb جذب د XRF پایلې چې د SL Nb-MXenes (100 mg L-1) په خورا غلظت کې د 72 ساعتونو لپاره انکیوب شوي. پایلې د خالص مایکرو الګی حجرو کې د α شتون ښیې (د کنټرول نمونه، خړ کالمونه)، د سطحې مایکرو الګی حجرو څخه جلا شوي 2D نانو فلیکس (نیلي کالمونه)، او د سطحې څخه د 2D نانو فلیکس جلا کولو وروسته مایکرو الګی حجرې (سور کالمونه). د عنصر Nb مقدار، (b) د مایکرو الګی عضوي اجزاو کیمیاوي جوړښت سلنه (C=O او CHx/C–O) او Nb اکسایډونه چې د SL Nb-MXenes سره انکیوبیشن وروسته په مایکرو الګی حجرو کې شتون لري، (c–e) د XPS SL Nb2CTx سپیکٹرا او (fh) SL Nb4C3Tx MXene د ترکیبي چوکۍ فټ کول چې د مایکرو الګی حجرو لخوا داخلي شوي.
له همدې امله، موږ تمه درلوده چې Nb د آکسایډونو په بڼه د الجي حجرو لخوا جذب کیدی شي. د دې ازموینې لپاره، موږ د MXenes Nb2CTx او Nb4C3TX او الجي حجرو په اړه د XPS مطالعات ترسره کړل. د Nb-MXenes او MXenes سره د مایکرو الګا د تعامل پایلې چې د الجي حجرو څخه جلا شوي په شکل 5b کې ښودل شوي. لکه څنګه چې تمه کیده، موږ د مایکرو الګا د سطحې څخه د MXene لرې کولو وروسته د مایکرو الګا نمونو کې د Nb 3d څوکې وموندلې. د C=O، CHx/CO، او Nb اکسایډونو کمیتي ټاکل د Nb 3d، O 1s، او C 1s سپیکٹرا پراساس محاسبه شوي چې د Nb2CTx SL (انځور 5c–e) او Nb4C3Tx SL (انځور 5c–e) سره ترلاسه شوي. ) د انکیوبیټ شوي مایکرو الګا څخه ترلاسه شوي. شکل 5f–h) MXenes. جدول S1-3 د فټ څخه رامینځته شوي د چوکۍ پیرامیټرو او ټولیز کیمیا توضیحات ښیې. 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 څوکې ونه موندلې، چې دا په ګوته کوي چې مایکرو الګی حجرې یوازې د Nb اکسایډ بڼه جذبوي. سربیره پردې، موږ د C 1 s سپیکٹرم د C–C، CHx/C–O، C=O، او –COOH اجزاو سره نږدې کړ. موږ د CHx/C–O او C=O څوکې د مایکرو الګی حجرو عضوي ونډې ته ټاکلي دي. دا عضوي اجزا په ترتیب سره په Nb2CTx SL او Nb4C3TX SL کې د C 1s څوکو 36٪ او 41٪ جوړوي. بیا موږ د SL Nb2CTx او SL Nb4C3TX O 1s سپیکٹرا د Nb2O5، د مایکرو الګی عضوي اجزاو (CHx/CO)، او سطحي جذب شوي اوبو سره نصب کړل.
په پای کې، د XPS پایلو په څرګنده توګه د Nb بڼه په ګوته کړه، نه یوازې د هغې شتون. د Nb 3d سیګنال موقعیت او د ډیکونولوشن پایلو له مخې، موږ تاییدوو چې Nb یوازې د اکسایډونو په بڼه جذب کیږي نه د ایونونو یا MXene په بڼه. برسېره پردې، د XPS پایلو ښودلې چې مایکرو الګی حجرات د SL Nb4C3TX MXene په پرتله د SL Nb2CTx څخه د Nb اکسایډونو د جذبولو لپاره ډیر وړتیا لري.
که څه هم زموږ د Nb جذب پایلې اغیزمنې دي او موږ ته اجازه راکوي چې د MXene تخریب وپیژنو، د 2D نانوفلیکسونو کې د اړوندو مورفولوژیکي بدلونونو تعقیب لپاره هیڅ میتود شتون نلري. له همدې امله، موږ دا هم پریکړه وکړه چې یو مناسب میتود رامینځته کړو چې کولی شي په مستقیم ډول د 2D Nb-MXene نانوفلیکس او مایکرو الګی حجرو کې رامینځته شوي هر ډول بدلونونو ته ځواب ووایی. دا مهمه ده چې په یاد ولرئ چې موږ فرض کوو چې که متقابل ډولونه کوم بدلون، تجزیه یا ډیفراګمینټیشن څخه تیریږي، دا باید په چټکۍ سره د شکل پیرامیټرو کې بدلونونو په توګه څرګند شي، لکه د مساوي سرکلر ساحې قطر، ګردوالی، د فیریټ عرض، یا د فیریټ اوږدوالی. څرنګه چې دا پیرامیټرونه د اوږد شوي ذراتو یا دوه اړخیز نانوفلیکس تشریح کولو لپاره مناسب دي، د متحرک ذراتو شکل تحلیل لخوا د دوی تعقیب به موږ ته د کمولو پرمهال د SL Nb-MXene نانوفلیکس مورفولوژیکي بدلون په اړه ارزښتناک معلومات راکړي.
ترلاسه شوي پایلې په شکل 6 کې ښودل شوي دي. د پرتله کولو لپاره، موږ د اصلي MAX مرحله او ML-MXenes هم ازموینه وکړه (د SI شکلونه S18 او S19 وګورئ). د ذراتو شکل متحرک تحلیل ښودلې چې د دوه Nb-MXene SLs ټول شکل پیرامیټرونه د مایکرو الګا سره د تعامل وروسته د پام وړ بدلون موندلی. لکه څنګه چې د مساوي سرکلر ساحې قطر پیرامیټر (شکل 6a، b) لخوا ښودل شوي، د لویو نانو فلیکسونو د کسر کم شوی لوړ شدت ښیي چې دوی په کوچنیو ټوټو کې تخریب کیږي. په شکل 6c کې، d د فلیکسونو د انتقالي اندازې سره تړلي څوکو کې کمښت ښیې (د نانو فلیکس اوږدوالی)، د 2D نانو فلیکسونو بدلون په ډیر ذره ډول شکل ته په ګوته کوي. شکل 6e-h په ترتیب سره د فیرټ عرض او اوږدوالی ښیې. د فیرټ عرض او اوږدوالی بشپړونکي پیرامیټرونه دي او له همدې امله باید یوځای په پام کې ونیول شي. د مایکرو الګا په شتون کې د 2D Nb-MXene نانو فلیکسونو د انکیوبیشن وروسته، د دوی د فیرټ ارتباط لوړوالی بدل شو او د دوی شدت کم شو. د مورفولوژي، XRF او XPS سره په ترکیب کې د دې پایلو پراساس، موږ دې پایلې ته ورسیدو چې لیدل شوي بدلونونه د اکسیډیشن سره په کلکه تړاو لري ځکه چې اکسیډ شوي MXenes ډیر غوړیږي او په ټوټو او کروی اکسایډ ذراتو ویشل کیږي 69,70.
د شنه مایکرو الګی سره د تعامل وروسته د MXene بدلون تحلیل. د متحرک ذراتو شکل تحلیل د (a، b) د مساوي ګردي ساحې قطر، (c، d) ګردوالي، (e، f) د فیرټ عرض او (g، h) د فیرټ اوږدوالی په څیر پیرامیټرونه په پام کې نیسي. د دې هدف لپاره، د دوه حوالې مایکرو الګی نمونې د لومړني SL Nb2CTx او SL Nb4C3Tx MXenes، SL Nb2CTx او SL Nb4C3Tx MXenes، تخریب شوي مایکرو الګی، او درملنه شوي مایکرو الګی SL Nb2CTx او SL Nb4C3Tx MXenes سره یوځای تحلیل شوې. سره تیرونه د مطالعې شوي دوه اړخیزه نانو فلیکسونو د شکل پیرامیټرو لیږد ښیې.
څرنګه چې د شکل پیرامیټر تحلیل خورا باوري دی، دا کولی شي د مایکرو الګا حجرو کې مورفولوژیکي بدلونونه هم څرګند کړي. له همدې امله، موږ د 2D Nb نانوفلیکس سره د تعامل وروسته د خالص مایکرو الګا حجرو او حجرو مساوي ګردي ساحه قطر، ګردوالي، او د فیریټ عرض/اوږدوالی تحلیل کړ. په شکل 6a-h کې د الګا حجرو د شکل پیرامیټرو کې بدلونونه ښیې، لکه څنګه چې د لوړ شدت کمښت او د لوړ ارزښتونو په لور د میکسیما بدلون لخوا ثبوت شوی. په ځانګړې توګه، د حجرو ګردوالي پیرامیټرو د اوږد شوي حجرو کمښت او د کروي حجرو زیاتوالی ښودلی (انځور 6a، b). سربیره پردې، د SL Nb4C3TX MXene (انځور 6f) سره د تعامل وروسته د Feret حجرو عرض د څو مایکرومیټرونو لخوا زیات شوی. موږ شک لرو چې دا ممکن د Nb2CTx SR سره د تعامل په وخت کې د مایکرو الګا لخوا د Nb اکسایډونو قوي جذب له امله وي. د دوی سطحې ته د Nb فلیکسونو لږ سخت ضمیمه کولی شي د لږترلږه سیوري اغیزې سره د حجرو وده پایله ولري.
د مایکرو الګیو د شکل او اندازې په پیرامیټرو کې د بدلونونو په اړه زموږ مشاهدې نورې مطالعې بشپړوي. شنه مایکرو الګی کولی شي د چاپیریال فشار په ځواب کې د حجرو اندازه، شکل یا میټابولیزم بدلولو سره خپل مورفولوژي بدل کړي61. د مثال په توګه، د حجرو د اندازې بدلول د مغذي موادو جذب اسانه کوي71. کوچني الګی حجرې د مغذي موادو ټیټ جذب او د ودې کچه خرابوي. برعکس، لوی حجرې ډیر مغذي مواد مصرفوي، کوم چې بیا په داخلي حجرو کې زیرمه کیږي72,73. ماچاډو او سواریس وموندله چې فنګس وژونکي ټرایکلوسن کولی شي د حجرو اندازه زیاته کړي. دوی د الګیو په شکل کې ژور بدلونونه هم وموندل74. سربیره پردې، ین او نور.9 د کم شوي ګرافین اکسایډ نانوکمپوزیټونو سره د تماس وروسته په الګیو کې مورفولوژیکي بدلونونه هم څرګند کړل. له همدې امله، دا روښانه ده چې د مایکرو الګیو بدل شوي اندازې/شکل پیرامیټرې د MXene شتون له امله رامینځته کیږي. څرنګه چې د اندازې او شکل دا بدلون د مغذي موادو د جذب کې د بدلونونو نښه ده، موږ باور لرو چې د وخت په تیریدو سره د اندازې او شکل پیرامیټرو تحلیل کولی شي د Nb-MXenes په شتون کې د مایکرو الګیو لخوا د نیوبیم آکسایډ جذب وښيي.
سربېره پردې، MXenes د الګی په شتون کې اکسیډیز کیدی شي. دالای او نورو ۷۵ مشاهده وکړه چې د شنه الګی مورفولوژي چې د نانو-TiO2 او Al2O376 سره مخ شوې وه یو شان نه وه. که څه هم زموږ مشاهدې د اوسني مطالعې سره ورته دي، دا یوازې د 2D نانو فلیکس په شتون کې د MXene تخریب محصولاتو په شرایطو کې د بایو ریمیډییشن اغیزو مطالعې پورې اړه لري نه نانو پارټیکلونو. څرنګه چې MXenes کولی شي په فلزي اکسایډونو کې تخریب شي، ۳۱،۳۲،۷۷،۷۸ دا معقوله ده چې فرض کړو چې زموږ Nb نانو فلیکس کولی شي د مایکرو الګی حجرو سره د تعامل وروسته Nb اکسایډونه هم جوړ کړي.
د اکسیډیشن پروسې پر بنسټ د تخریب میکانیزم له لارې د 2D-Nb نانوفلیکس کمولو تشریح کولو لپاره، موږ د لوړ ریزولوشن لیږد الکترون مایکروسکوپي (HRTEM) (انځور 7a، b) او ایکس رې فوټو الیکترون سپیکٹروسکوپي (XPS) (انځور 7) په کارولو سره مطالعات ترسره کړل. 7c-i او جدولونه S4-5). دواړه طریقې د 2D موادو د اکسیډیشن مطالعې لپاره مناسبې دي او یو بل بشپړوي. HRTEM د دوه اړخیزه پرتونو جوړښتونو تخریب او د فلزي اکسایډ نانو پارټیکلونو وروسته ظهور تحلیل کولو توان لري، پداسې حال کې چې XPS د سطحې بانډونو سره حساس دی. د دې هدف لپاره، موږ د مایکرو الګی حجرو خپریدو څخه استخراج شوي 2D Nb-MXene نانوفلیکس ازموینه وکړه، دا د مایکرو الګی حجرو سره د تعامل وروسته د دوی شکل دی (انځور 7 وګورئ).
د HRTEM انځورونه چې د اکسیډیز شوي (a) SL Nb2CTx او (b) SL Nb4C3Tx MXenes مورفولوژي ښیې، د XPS تحلیل پایلې ښیې (c) د کمولو وروسته د اکسایډ محصولاتو ترکیب، (d–f) د SL Nb2CTx او (g– i) د XPS سپیکٹرا د اجزاو لوړ مطابقت چې د شنه مایکرو الګی سره ترمیم شوي.
د HRTEM مطالعاتو د دوه ډوله Nb-MXene نانوفلیکس اکسیډیشن تایید کړ. که څه هم نانوفلیکس تر یوې اندازې پورې خپل دوه اړخیز مورفولوژي ساتلې، اکسیډیشن د ډیری نانو پارټیکلونو د څرګندیدو لامل شو چې د MXene نانوفلیکس سطح پوښي (شکل 7a، b وګورئ). د c Nb 3d او O 1s سیګنالونو XPS تحلیل ښودلې چې Nb اکسایډونه په دواړو حالتونو کې جوړ شوي. لکه څنګه چې په شکل 7c کې ښودل شوي، 2D MXene Nb2CTx او Nb4C3TX د Nb 3d سیګنالونه لري چې د NbO او Nb2O5 اکسایډونو شتون په ګوته کوي، پداسې حال کې چې O 1s سیګنالونه د 2D نانوفلیکس سطحې د فعالیت سره تړلي O-Nb بانډونو شمیر په ګوته کوي. موږ ولیدل چې د Nb اکسایډ ونډه د Nb-C او Nb3+-O په پرتله غالبه ده.
په انځور کې، شکلونه 7g–i د Nb 3d، C 1s، او O 1s SL Nb2CTx او SL Nb4C3TX MXene د مایکرو الګا حجرو څخه جلا شوي XPS سپیکٹرا ښیې. د Nb-MXenes د لوړ پیرامیټرو توضیحات په ترتیب سره په جدول S4–5 کې چمتو شوي دي. موږ لومړی د Nb 3d ترکیب تحلیل کړ. د مایکرو الګا حجرو لخوا جذب شوي Nb برعکس، په MXene کې د مایکرو الګا حجرو څخه جلا شوي، د Nb2O5 پرته، نور اجزا وموندل شول. په Nb2CTx SL کې، موږ د Nb3+-O ونډه د 15٪ په مقدار کې ولیدله، پداسې حال کې چې د Nb 3d سپیکٹرم پاتې برخه د Nb2O5 (85٪) لخوا تسلط درلود. سربیره پردې، د SL Nb4C3TX نمونه Nb-C (9٪) او Nb2O5 (91٪) اجزا لري. دلته Nb-C د Nb4C3Tx SR کې د فلزي کاربایډ دوه داخلي اټومي طبقو څخه راځي. بیا موږ د C 1s سپیکٹرا په څلورو مختلفو برخو نقشه کوو، لکه څنګه چې موږ په داخلي نمونو کې وکړل. لکه څنګه چې تمه کیده، د C 1s سپیکٹرم د ګرافیک کاربن لخوا تسلط لري، وروسته د مایکرو الګا حجرو څخه د عضوي ذراتو (CHx/CO او C=O) ونډې. سربیره پردې، په O 1s سپیکٹرم کې، موږ د مایکرو الګا حجرو، نیوبیم آکسایډ، او جذب شوي اوبو عضوي بڼو ونډه ولیدله.
سربیره پردې، موږ څیړنه وکړه چې ایا د Nb-MXenes تخریب د مغذي موادو په منځ کې او/یا مایکرو الګی حجرو کې د تعاملي اکسیجن ډولونو (ROS) شتون سره تړاو لري. د دې هدف لپاره، موږ د کلتور په منځ کې د واحد اکسیجن (1O2) کچه او د انټراسیلولر ګلوټاتیون کچه ارزولې، یو تیول چې په مایکرو الګی کې د انټي اکسیډنټ په توګه کار کوي. پایلې په SI کې ښودل شوي (شکلونه S20 او S21). د SL Nb2CTx او Nb4C3TX MXenes سره کلتورونه د 1O2 کم مقدار لخوا مشخص شوي (شکل S20 وګورئ). د SL Nb2CTx په قضیه کې، MXene 1O2 شاوخوا 83٪ ته راټیټ شوی. د مایکرو الګی کلتورونو لپاره چې SL کاروي، Nb4C3TX 1O2 حتی نور هم 73٪ ته راټیټ شوی. په زړه پورې خبره دا ده چې په 1O2 کې بدلونونه د مخکینۍ لیدل شوي مخنیوي-محرک اغیزې په څیر ورته رجحان ښودلی (شکل 3 وګورئ). دا استدلال کیدی شي چې په روښانه رڼا کې انکیوبیشن کولی شي فوتو اکسیډیشن بدل کړي. په هرصورت، د کنټرول تحلیل پایلو د تجربې په جریان کې د 1O2 نږدې ثابت کچه ​​وښودله (انځور S22). د داخلي ROS کچو په صورت کې، موږ ورته ښکته رجحان هم ولید (شکل S21 وګورئ). په پیل کې، د Nb2CTx او Nb4C3Tx SLs په شتون کې کلتور شوي مایکرو الګی حجرو کې د ROS کچه د مایکرو الګی خالص کلتورونو کې موندل شوي کچې څخه ډیره وه. په هرصورت، په پای کې، داسې ښکاري چې مایکرو الګی د Nb-MXene دواړو شتون سره تطابق کړی، ځکه چې د ROS کچه په ترتیب سره د SL Nb2CTx او Nb4C3TX سره د واکسین شوي مایکرو الګی خالص کلتورونو کې اندازه شوي کچې 85٪ او 91٪ ته راټیټه شوې. دا ممکن په ګوته کړي چې مایکرو الګی د وخت په تیریدو سره د Nb-MXene په شتون کې یوازې د مغذي موادو په پرتله ډیر آرام احساس کوي.
مایکرو الګی د فوتوسنتیزی ژوندیو موجوداتو یو متنوع ګروپ دی. د فوتوسنتیزی په جریان کې، دوی د اتموسفیر کاربن ډای اکسایډ (CO2) په عضوي کاربن بدلوي. د فوتوسنتیزی محصولات ګلوکوز او اکسیجن دي 79. موږ شک لرو چې پدې توګه رامینځته شوی اکسیجن د Nb-MXenes په اکسیډیشن کې مهم رول لوبوي. د دې لپاره یو ممکنه توضیح دا دی چې د توپیر هوا پیرامیټر د Nb-MXene نانوفلیکس بهر او دننه د اکسیجن په ټیټ او لوړ جزوي فشارونو کې رامینځته کیږي. دا پدې مانا ده چې هرچیرې چې د اکسیجن د مختلف جزوي فشارونو ساحې شتون ولري، هغه ساحه چې ترټولو ټیټه کچه لري به انوډ 80، 81، 82 جوړ کړي. دلته، مایکرو الګی د MXene فلیکس په سطحه د توپیر هوا لرونکي حجرو په رامینځته کولو کې مرسته کوي، کوم چې د دوی د فوتوسنتیزیزی ملکیتونو له امله اکسیجن تولیدوي. په پایله کې، د بایوکوروژن محصولات (په دې حالت کې، نیوبیم اکسایډونه) جوړیږي. بل اړخ دا دی چې مایکرو الګی 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 Nb-MXenes بدلوي. برسېره پردې، مایکرو الګا کولی شي د کاربن ډای اکسایډ د جذب له امله د چاپیریال pH په الکلین بدل کړي، کوم چې کولی شي د زنګ وهلو لامل هم شي79.
تر ټولو مهمه دا چې زموږ په څیړنه کې کارول شوی تیاره/رڼا فوتوپیریډ د ترلاسه شویو پایلو د پوهیدو لپاره خورا مهم دی. دا اړخ په تفصیل سره په جیمای-زوغلاچ او نورو کې تشریح شوی. 85 دوی په قصدي ډول د 12/12 ساعتونو فوتوپیریډ څخه کار اخیستی ترڅو د سور مایکرو الګا پورفیریډیم پرپوریم لخوا د بایوفوولینګ سره تړلی بایوکوروژن وښیې. دوی ښیې چې فوتوپیریډ د بایوکوروژن پرته د پوټینشیل ارتقا سره تړاو لري، چې ځان د 24:00 شاوخوا د سیډوپیریوډیک oscillations په توګه څرګندوي. دا مشاهدې د ډاولینګ او نورو لخوا تایید شوې. 86 دوی د سیانوباکټریا انابینا فوتوسنتیک بایوفلمونه وښودل. منحل اکسیجن د رڼا د عمل لاندې رامینځته کیږي، کوم چې د وړیا بایوکوروژن پوټینشیل کې د بدلون یا بدلون سره تړاو لري. د فوتوپیریډ اهمیت د دې حقیقت لخوا ټینګار شوی چې د بایوکوروژن لپاره وړیا پوټینشیل د رڼا مرحله کې زیاتیږي او په تیاره مرحله کې کمیږي. دا د فوتوسنتیک مایکروالګا لخوا تولید شوي اکسیجن له امله دی، کوم چې د الکترودونو ته نږدې رامینځته شوي جزوي فشار له لارې کیتوډیک عکس العمل اغیزه کوي. 87.
برسېره پردې، د فوریر ټرانسفارم انفراریډ سپیکٹروسکوپي (FTIR) ترسره شوه ترڅو معلومه شي چې ایا د Nb-MXenes سره د تعامل وروسته د مایکرو الګی حجرو کیمیاوي جوړښت کې کوم بدلون راغلی. دا ترلاسه شوي پایلې پیچلې دي او موږ یې په SI کې وړاندې کوو (شکلونه S23-S25، د MAX مرحلې او ML MXenes پایلو په ګډون). په لنډه توګه، د مایکرو الګی ترلاسه شوي حوالې سپیکٹرا موږ ته د دې ژوندی موجوداتو د کیمیاوي ځانګړتیاو په اړه مهم معلومات چمتو کوي. 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 فریکونسیو کې موقعیت لري. 1 1 (C–H) او 3280 cm–1 (O–H). د SL Nb-MXenes لپاره، موږ د CH-بانډ سټرچینګ لاسلیک وموند چې زموږ د پخوانۍ مطالعې سره مطابقت لري 38. په هرصورت، موږ ولیدل چې د C=C او CH بانډونو سره تړلي ځینې اضافي څوکې ورکې شوې. دا په ګوته کوي چې د مایکرو الګا کیمیاوي جوړښت ممکن د SL Nb-MXenes سره د تعامل له امله کوچني بدلونونه راولي.
کله چې د مایکرو الګیو په بایو کیمیا کې د ممکنه بدلونونو په پام کې نیولو سره، د غیر عضوي اکسایډونو راټولول، لکه نیوبیم آکسایډ، باید بیا غور وشي59. دا د حجرو د سطحې لخوا د فلزاتو جذب، سایټوپلازم ته د دوی لیږد، د انټراسیلولر کاربوکسیل ګروپونو سره د دوی اړیکې، او د مایکرو الګیو پولی فاسفوسومونو کې د دوی راټولولو کې دخیل دی20,88,89,90. سربیره پردې، د مایکرو الګیو او فلزاتو ترمنځ اړیکه د حجرو د فعال ګروپونو لخوا ساتل کیږي. د دې دلیل لپاره، جذب هم د مایکرو الګیو سطحې کیمیا پورې اړه لري، کوم چې خورا پیچلی دی9,91. په عمومي توګه، لکه څنګه چې تمه کیده، د شنه مایکرو الګیو کیمیاوي جوړښت د Nb آکسایډ جذب له امله یو څه بدل شو.
په زړه پورې خبره دا ده چې د مایکرو الګیو لیدل شوی لومړنی مخنیوی د وخت په تیریدو سره بیرته راګرځیدونکی و. لکه څنګه چې موږ ولیدل، مایکرو الګی د لومړني چاپیریال بدلون باندې بریالي شو او بالاخره د ودې نورمال نرخ ته راستون شو او حتی زیات شو. د زیټا پوټینشیل مطالعې لوړ ثبات ښیې کله چې د مغذي موادو میډیا ته معرفي شي. پدې توګه، د مایکرو الګیو حجرو او Nb-MXene نانوفلیکس ترمنځ د سطحې تعامل د کمولو تجربو په اوږدو کې ساتل شوی و. زموږ په نور تحلیل کې، موږ د مایکرو الګیو د دې پام وړ چلند لاندې د عمل اصلي میکانیزمونه لنډیز کوو.
د SEM مشاهدو ښودلې چې مایکرو الګا د Nb-MXene سره نښلولو تمایل لري. د متحرک عکس تحلیل په کارولو سره، موږ تایید کوو چې دا اغیزه د دوه اړخیزو Nb-MXene نانو فلیکسونو په ډیرو کروی ذراتو بدلولو لامل کیږي، په دې توګه دا په ګوته کوي چې د نانو فلیکس تجزیه د دوی اکسیډیشن سره تړاو لري. زموږ د فرضیې د ازموینې لپاره، موږ د موادو او بایو کیمیکل مطالعاتو لړۍ ترسره کړه. د ازموینې وروسته، نانو فلیکس په تدریجي ډول اکسیډیز شوي او په NbO او Nb2O5 محصولاتو کې تجزیه شوي، کوم چې شنه مایکرو الګا ته ګواښ نه دی رامینځته کړی. د FTIR مشاهدې په کارولو سره، موږ د 2D Nb-MXene نانو فلیکسونو په شتون کې د انکیوبیټ شوي مایکرو الګا کیمیاوي جوړښت کې د پام وړ بدلونونه ونه موندل. د مایکرو الګا لخوا د نیوبیم اکسایډ جذبولو امکان په پام کې نیولو سره، موږ د ایکس رې فلوروسینس تحلیل ترسره کړ. دا پایلې په روښانه توګه ښیې چې مطالعه شوي مایکرو الګا په نیوبیم اکسایډونو (NbO او Nb2O5) تغذیه کوي، کوم چې د مطالعې شوي مایکرو الګا لپاره غیر زهرجن دي.