Hvala, ker ste obiskali Nature.com.Uporabljate različico brskalnika z omejeno podporo za CSS.Za najboljšo izkušnjo priporočamo, da uporabite posodobljen brskalnik (ali onemogočite način združljivosti v Internet Explorerju).Medtem bomo za zagotovitev stalne podpore spletno mesto upodobili brez slogov in JavaScripta.
Prikaže vrtiljak treh diapozitivov hkrati.Uporabite gumba Prejšnji in Naslednji, da se premikate po treh diapozitivih hkrati, ali pa uporabite gumbe drsnika na koncu, da se premikate skozi tri diapozitive hkrati.
Hiter razvoj nanotehnologije in njena integracija v vsakodnevne aplikacije lahko ogrozi okolje.Medtem ko so zelene metode za razgradnjo organskih onesnaževal dobro uveljavljene, je pridobivanje anorganskih kristalnih onesnaževal zelo zaskrbljujoče zaradi njihove nizke občutljivosti na biotransformacijo in pomanjkanja razumevanja površinskih interakcij materiala z biološkimi.Tu uporabljamo anorganski 2D MXenes model na osnovi Nb v kombinaciji s preprosto metodo analize parametrov oblike za sledenje mehanizmu bioremediacije 2D keramičnih nanomaterialov z zeleno mikroalgo Raphidocelis subcapitata.Ugotovili smo, da mikroalge razgradijo MXene na osnovi Nb zaradi fizikalno-kemičnih interakcij, povezanih s površino.Sprva so bili na površino mikroalg pritrjeni enoslojni in večplastni nanokosmiči MXene, kar je nekoliko zmanjšalo rast alg.Vendar pa so mikroalge ob dolgotrajni interakciji s površino oksidirale nanokosmiče MXene in jih nadalje razgradile v NbO in Nb2O5.Ker ti oksidi niso strupeni za celice mikroalg, te porabljajo nanodelce Nb oksida z absorpcijskim mehanizmom, ki mikroalge po 72 urah obdelave vode dodatno obnovi.Učinki hranil, povezani z absorpcijo, se kažejo tudi v povečanju volumna celic, njihovi gladki obliki in spremembi hitrosti rasti.Na podlagi teh ugotovitev sklepamo, da lahko kratkoročna in dolgoročna prisotnost MXenov na osnovi Nb v sladkovodnih ekosistemih povzroči le manjše vplive na okolje.Omeniti velja, da z uporabo dvodimenzionalnih nanomaterialov kot modelnih sistemov prikazujemo možnost sledenja transformacije oblike tudi v drobnozrnatih materialih.Na splošno ta študija odgovarja na pomembno temeljno vprašanje o procesih, povezanih s površinsko interakcijo, ki poganjajo mehanizem bioremediacije 2D nanomaterialov, in zagotavlja podlago za nadaljnje kratkoročne in dolgoročne študije okoljskega vpliva anorganskih kristalnih nanomaterialov.
Nanomateriali so od svojega odkritja vzbudili veliko zanimanja, različne nanotehnologije pa so nedavno prešle v fazo posodobitve1.Na žalost lahko integracija nanomaterialov v vsakdanje aplikacije povzroči nenamerne izpuste zaradi nepravilnega odlaganja, neprevidnega ravnanja ali neustrezne varnostne infrastrukture.Zato je smiselno domnevati, da se nanomateriali, vključno z dvodimenzionalnimi (2D) nanomateriali, lahko sprostijo v naravno okolje, katerih vedenje in biološka aktivnost še nista popolnoma razumljena.Zato ni presenetljivo, da so se pomisleki glede ekotoksičnosti osredotočili na sposobnost 2D nanomaterialov, da se izpirajo v vodne sisteme 2,3,4,5,6.V teh ekosistemih lahko nekateri 2D nanomateriali medsebojno delujejo z različnimi organizmi na različnih trofičnih ravneh, vključno z mikroalgami.
Mikroalge so primitivni organizmi, naravno prisotni v sladkovodnih in morskih ekosistemih, ki s fotosintezo proizvajajo različne kemične izdelke7.Kot taki so ključnega pomena za vodne ekosisteme8,9,10,11,12, vendar so tudi občutljivi, poceni in pogosto uporabljeni indikatorji ekotoksičnosti13,14.Ker se celice mikroalg hitro razmnožujejo in hitro odzivajo na prisotnost različnih spojin, so obetavne za razvoj okolju prijaznih metod za čiščenje vode, onesnažene z organskimi snovmi15,16.
Celice alg lahko odstranijo anorganske ione iz vode z biosorpcijo in kopičenjem17,18.Nekatere vrste alg, kot so Chlorella, Anabaena invar, Westiellopsis prolifica, Stigeoclonium tenue in Synechococcus sp.Ugotovljeno je bilo, da prenaša in celo hrani strupene kovinske ione, kot so Fe2+, Cu2+, Zn2+ in Mn2+19.Druge študije so pokazale, da ioni Cu2+, Cd2+, Ni2+, Zn2+ ali Pb2+ omejujejo rast Scenedesmusa s spreminjanjem morfologije celic in uničenjem njihovih kloroplastov20,21.
Zelene metode za razgradnjo organskih onesnaževal in odstranjevanje ionov težkih kovin so pritegnile pozornost znanstvenikov in inženirjev po vsem svetu.To je predvsem posledica dejstva, da se ti onesnaževalci zlahka predelajo v tekoči fazi.Za anorganska kristalna onesnaževala pa je značilna nizka topnost v vodi in nizka dovzetnost za različne biotransformacije, kar povzroča velike težave pri sanaciji in na tem področju je bil dosežen majhen napredek22,23,24,25,26.Tako iskanje okolju prijaznih rešitev za popravilo nanomaterialov ostaja kompleksno in neraziskano področje.Zaradi visoke stopnje negotovosti glede biotransformacijskih učinkov 2D nanomaterialov ni preprostega načina, da bi ugotovili možne poti njihove razgradnje med redukcijo.
V tej študiji smo uporabili zelene mikroalge kot aktivno vodno bioremediacijsko sredstvo za anorganske keramične materiale v kombinaciji z in situ spremljanjem procesa razgradnje MXene kot predstavnika anorganskih keramičnih materialov.Izraz "MXene" odraža stehiometrijo materiala Mn+1XnTx, kjer je M zgodnja prehodna kovina, X je ogljik in/ali dušik, Tx je površinski terminator (npr. -OH, -F, -Cl) in n = 1, 2, 3 ali 427,28.Od odkritja MXenes s strani Naguiba et al.Senzorika, zdravljenje raka in membranska filtracija 27,29,30.Poleg tega lahko MXene obravnavamo kot model 2D sistemov zaradi njihove odlične koloidne stabilnosti in možnih bioloških interakcij31,32,33,34,35,36.
Zato so metodologija, razvita v tem članku, in naše raziskovalne hipoteze prikazane na sliki 1. V skladu s to hipotezo mikroalge razgrajujejo MXene na osnovi Nb v nestrupene spojine zaradi fizikalno-kemičnih interakcij, povezanih s površino, kar omogoča nadaljnje obnavljanje alg.Za preizkus te hipoteze sta bila izbrana dva člana družine zgodnjih karbidov in/ali nitridov prehodnih kovin na osnovi niobija (MXenes), in sicer Nb2CTx in Nb4C3TX.
Raziskovalna metodologija in na dokazih temelječe hipoteze za pridobivanje MXene z zeleno mikroalgo Raphidocelis subcapitata.Upoštevajte, da je to le shematski prikaz predpostavk, ki temeljijo na dokazih.Jezersko okolje se razlikuje po uporabljenem hranilnem mediju in pogojih (npr. dnevni cikel in omejitve razpoložljivih osnovnih hranil).Ustvarjeno z BioRender.com.
Zato smo z uporabo MXene kot modelnega sistema odprli vrata proučevanju različnih bioloških učinkov, ki jih z drugimi običajnimi nanomateriali ni mogoče opaziti.Predvsem prikazujemo možnost bioremediacije dvodimenzionalnih nanomaterialov, kot so MXeni na osnovi niobija, z mikroalgami Raphidocelis subcapitata.Mikroalge lahko razgradijo Nb-MXene v nestrupena oksida NbO in Nb2O5, ki prav tako zagotavljata hranila prek mehanizma za prevzem niobija.Na splošno ta študija odgovarja na pomembno temeljno vprašanje o procesih, povezanih s površinskimi fizikalno-kemijskimi interakcijami, ki urejajo mehanizme bioremediacije dvodimenzionalnih nanomaterialov.Poleg tega razvijamo preprosto metodo, ki temelji na parametrih oblike za sledenje subtilnim spremembam v obliki 2D nanomaterialov.To navdihuje nadaljnje kratkoročne in dolgoročne raziskave različnih vplivov anorganskih kristalnih nanomaterialov na okolje.Tako naša študija povečuje razumevanje interakcije med materialno površino in biološkim materialom.Zagotavljamo tudi podlago za razširjene kratkoročne in dolgoročne študije njihovih možnih vplivov na sladkovodne ekosisteme, ki jih je zdaj mogoče enostavno preveriti.
MXenes predstavljajo zanimiv razred materialov z edinstvenimi in privlačnimi fizikalnimi in kemijskimi lastnostmi in zato številnimi potencialnimi aplikacijami.Te lastnosti so v veliki meri odvisne od njihove stehiometrije in površinske kemije.Zato smo v naši študiji raziskali dve vrsti hierarhičnih enoslojnih (SL) MXenov na osnovi Nb, Nb2CTx in Nb4C3TX, saj je bilo mogoče opaziti različne biološke učinke teh nanomaterialov.MXeni so proizvedeni iz svojih začetnih materialov s selektivnim jedkanjem od zgoraj navzdol atomsko tankih A-slojev faze MAX.Faza MAX je ternarna keramika, sestavljena iz "vezanih" blokov karbidov prehodnih kovin in tankih plasti elementov "A", kot so Al, Si in Sn, s stehiometrijo MnAXn-1.Morfologijo začetne faze MAX so opazili z vrstično elektronsko mikroskopijo (SEM) in je bila skladna s prejšnjimi študijami (glej dodatne informacije, SI, slika S1).Večplastni (ML) Nb-MXene smo dobili po odstranitvi Al plasti z 48 % HF (fluorovodikova kislina).Morfologijo ML-Nb2CTx in ML-Nb4C3TX smo pregledali z vrstično elektronsko mikroskopijo (SEM) (sliki S1c oziroma S1d) in opazili smo tipično večplastno morfologijo MXene, podobno dvodimenzionalnim nanokosmičem, ki prehajajo skozi podolgovate pore podobne reže.Oba Nb-MXena imata veliko skupnega s fazami MXene, ki so bile predhodno sintetizirane s kislinskim jedkanjem 27, 38.Po potrditvi strukture MXene smo jo naplastili z interkalacijo tetrabutilamonijevega hidroksida (TBAOH), čemur sta sledila pranje in ultrazvočna obdelava, po kateri smo dobili enoslojne ali nizkoslojne (SL) 2D Nb-MXene nanokosmiče.
Za testiranje učinkovitosti jedkanja in nadaljnjega luščenja smo uporabili transmisijsko elektronsko mikroskopijo visoke ločljivosti (HRTEM) in rentgensko difrakcijo (XRD).Rezultati HRTEM, obdelani z inverzno hitro Fourierjevo transformacijo (IFFT) in hitro Fourierovo transformacijo (FFT), so prikazani na sliki 2. Nanokosmiči Nb-MXene so bili usmerjeni z robom navzgor, da bi preverili strukturo atomske plasti in izmerili medplanarne razdalje.Slike HRTEM nanokosmičev MXene Nb2CTx in Nb4C3TX so razkrile njihovo atomsko tankoplastno naravo (glej sliko 2a1, a2), kot sta prej poročala Naguib et al.27 in Jastrzębska et al.38.Za dva sosednja monosloja Nb2CTx in Nb4C3Tx smo določili medslojne razdalje 0,74 oziroma 1,54 nm (sliki 2b1,b2), kar se prav tako ujema z našimi prejšnjimi rezultati38.To je bilo dodatno potrjeno z inverzno hitro Fourierjevo transformacijo (sl. 2c1, c2) in hitro Fourierovo transformacijo (sl. 2d1, d2), ki prikazuje razdaljo med monoslojema Nb2CTx in Nb4C3Tx.Slika prikazuje menjavo svetlih in temnih pasov, ki ustrezajo atomom niobija in ogljika, kar potrjuje večplastno naravo proučevanih MXenov.Pomembno je omeniti, da spektri energijsko disperzivne rentgenske spektroskopije (EDX), dobljeni za Nb2CTx in Nb4C3Tx (sliki S2a in S2b), niso pokazali nobenega ostanka prvotne faze MAX, ker vrh Al ni bil zaznan.
Karakterizacija nanokosmičev SL Nb2CTx in Nb4C3Tx MXene, vključno z (a) 2D slikanjem nanokosmičev z elektronsko mikroskopijo visoke ločljivosti (HRTEM) in ustreznim, (b) načinom intenzivnosti, (c) inverzno hitro Fourierjevo transformacijo (IFFT), (d) hitro Fourierjevo transformacijo (FFT), (e) rentgenskimi vzorci Nb-MXenes.Za SL 2D Nb2CTx so števila izražena kot (a1, b1, c1, d1, e1).Za SL 2D Nb4C3Tx so števila izražena kot (a2, b2, c2, d2, e1).
Meritve rentgenske difrakcije SL Nb2CTx in Nb4C3Tx MXenov so prikazane na sl.2e1 oziroma e2.Vrhovi (002) pri 4,31 in 4,32 ustrezajo prej opisanim večplastnim MXenom Nb2CTx oziroma Nb4C3TX38, 39, 40, 41.Rezultati XRD kažejo tudi na prisotnost nekaterih preostalih struktur ML in faz MAX, vendar večinoma vzorcev XRD, povezanih s SL Nb4C3Tx (slika 2e2).Prisotnost manjših delcev faze MAX lahko pojasni močnejši vrh MAX v primerjavi z naključno zloženimi plastmi Nb4C3Tx.
Nadaljnje raziskave so se osredotočile na zelene mikroalge, ki pripadajo vrsti R. subcapitata.Mikroalge smo izbrali, ker so pomembni proizvajalci, vključeni v glavne prehranjevalne mreže42.So tudi eden najboljših pokazateljev toksičnosti zaradi sposobnosti odstranjevanja strupenih snovi, ki se prenesejo na višje ravni prehranjevalne verige43.Poleg tega lahko raziskave R. subcapitata osvetlijo naključno toksičnost SL Nb-MXenov za običajne sladkovodne mikroorganizme.Za ponazoritev tega so raziskovalci domnevali, da ima vsak mikrob drugačno občutljivost na strupene spojine, prisotne v okolju.Pri večini organizmov nizke koncentracije snovi ne vplivajo na rast, koncentracije nad določeno mejo pa jih lahko zavirajo ali celo povzročijo smrt.Zato smo se za naše študije površinske interakcije med mikroalgami in MXenes ter s tem povezanega okrevanja odločili testirati neškodljive in strupene koncentracije Nb-MXenes.Da bi to naredili, smo testirali koncentracije 0 (kot referenca), 0,01, 0,1 in 10 mg l-1 MXene in dodatno okužene mikroalge z zelo visokimi koncentracijami MXene (100 mg l-1 MXene), ki so lahko ekstremne in smrtonosne..za vsako biološko okolje.
Učinki SL Nb-MXenov na mikroalge so prikazani na sliki 3, izraženi kot odstotek pospeševanja rasti (+) ali zaviranja (-), izmerjenega za 0 mg l-1 vzorcev.Za primerjavo sta bila testirana tudi faza Nb-MAX in ML Nb-MXenes, rezultati pa so prikazani v SI (glej sliko S3).Dobljeni rezultati so potrdili, da je SL Nb-MXenes skoraj popolnoma brez toksičnosti v območju nizkih koncentracij od 0,01 do 10 mg/l, kot je prikazano na slikah 3a,b.V primeru Nb2CTx nismo opazili več kot 5 % ekotoksičnosti v navedenem območju.
Stimulacija (+) ali zaviranje (-) rasti mikroalg v prisotnosti SL (a) Nb2CTx in (b) Nb4C3TX MXene.Analizirali smo 24, 48 in 72 ur interakcije MXene-mikroalge. Pomembni podatki (t-test, p < 0,05) so bili označeni z zvezdico (*). Pomembni podatki (t-test, p < 0,05) so bili označeni z zvezdico (*). Značilni podatki (t-kriterij, p < 0,05) označeni z zvezdico (*). Signifikantni podatki (t-test, p < 0,05) so označeni z zvezdico (*).重要数据（t 检验，p < 0,05）用星号(*) 标记。重要数据（t 检验，p < 0,05）用星号(*) 标记。 Važni podatki (t-test, p < 0,05) označenы z zvezdico (*). Pomembni podatki (t-test, p < 0,05) so označeni z zvezdico (*).Rdeče puščice kažejo na odpravo inhibitorne stimulacije.
Po drugi strani pa so se nizke koncentracije Nb4C3TX izkazale za nekoliko bolj toksične, vendar ne višje od 7%.Kot je bilo pričakovano, smo opazili, da so imeli MXeni večjo toksičnost in zaviranje rasti mikroalg pri 100 mg L-1.Zanimivo je, da nobeden od materialov ni pokazal enakega trenda in časovne odvisnosti atoksičnih/toksičnih učinkov v primerjavi z vzorci MAX ali ML (za podrobnosti glejte SI).Medtem ko je za fazo MAX (glej sliko S3) toksičnost dosegla približno 15–25 % in se je s časom povečala, je bil obratni trend opažen za SL Nb2CTx in Nb4C3TX MXene.Inhibicija rasti mikroalg se je sčasoma zmanjšala.Po 24 urah je dosegel približno 17 % in po 72 urah padel na manj kot 5 % (slika 3a, b).
Še pomembneje je, da je za SL Nb4C3TX zaviranje rasti mikroalg po 24 urah doseglo približno 27 %, po 72 urah pa se je zmanjšalo na približno 1 %.Zato smo opazovani učinek označili kot obratno zaviranje stimulacije in učinek je bil močnejši za SL Nb4C3TX MXene.Stimulacija rasti mikroalg je bila prej opažena pri Nb4C3TX (interakcija pri 10 mg L-1 24 ur) v primerjavi s SL Nb2CTx MXene.Učinek obračanja inhibicije in stimulacije je bil dobro prikazan tudi na krivulji hitrosti podvojitve biomase (za podrobnosti glejte sliko S4).Doslej so na različne načine preučevali samo ekotoksičnost Ti3C2TX MXene.Ni strupen za zarodke cebric44, vendar je zmerno ekotoksičen za rastline mikroalge Desmodesmus quadricauda in Sorghum saccharatum45.Drugi primeri specifičnih učinkov vključujejo večjo toksičnost za rakave celične linije kot za normalne celične linije46,47.Lahko bi domnevali, da bi preskusni pogoji vplivali na spremembe v rasti mikroalg, opažene v prisotnosti Nb-MXenov.Na primer, pH približno 8 v stromi kloroplasta je optimalen za učinkovito delovanje encima RuBisCO.Zato spremembe pH negativno vplivajo na hitrost fotosinteze48,49.Vendar med poskusom nismo opazili bistvenih sprememb pH (za podrobnosti glejte SI, sl. S5).Na splošno so kulture mikroalg z Nb-MXeni sčasoma rahlo znižale pH raztopine.Vendar je bilo to zmanjšanje podobno spremembi pH čistega medija.Poleg tega je bil razpon ugotovljenih variacij podoben tistemu, izmerjenemu za čisto kulturo mikroalg (kontrolni vzorec).Tako sklepamo, da spremembe pH skozi čas ne vplivajo na fotosintezo.
Poleg tega imajo sintetizirani MXeni površinske konce (označene kot Tx).To so predvsem funkcionalne skupine -O, -F in -OH.Vendar je površinska kemija neposredno povezana z metodo sinteze.Znano je, da so te skupine naključno porazdeljene po površini, zaradi česar je težko napovedati njihov učinek na lastnosti MXene50.Lahko trdimo, da bi lahko bila Tx katalitična sila za oksidacijo niobija s svetlobo.Površinske funkcionalne skupine dejansko zagotavljajo več mest sidranja za svoje osnovne fotokatalizatorje, da tvorijo heterojunkcije51.Vendar pa sestava rastnega medija ni zagotovila učinkovitega fotokatalizatorja (podrobno sestavo medija najdete v tabeli SI S6).Poleg tega je zelo pomembna tudi kakršna koli modifikacija površine, saj se lahko biološka aktivnost MXenov spremeni zaradi naknadne obdelave plasti, oksidacije, kemične modifikacije površine organskih in anorganskih spojin 52, 53, 54, 55, 56 ali inženiringa površinskega naboja 38.Da bi preverili, ali ima niobijev oksid kaj opraviti z nestabilnostjo materiala v mediju, smo izvedli študije zeta (ζ) potenciala v mediju za rast mikroalg in deionizirani vodi (za primerjavo).Naši rezultati kažejo, da so SL Nb-MXeni dokaj stabilni (glej SI sliko S6 za rezultate MAX in ML).Zeta potencial SL MXenes je približno -10 mV.V primeru SR Nb2CTx je vrednost ζ nekoliko bolj negativna kot pri Nb4C3Tx.Takšna sprememba vrednosti ζ lahko pomeni, da površina negativno nabitih nanokosmičev MXene absorbira pozitivno nabite ione iz gojišča.Zdi se, da časovne meritve zeta potenciala in prevodnosti Nb-MXenov v gojišču kulture (za več podrobnosti glejte sliki S7 in S8 v SI) podpirajo našo hipotezo.
Vendar sta oba Nb-MXene SL pokazala minimalne spremembe od nič.To jasno dokazuje njihovo stabilnost v mediju za rast mikroalg.Poleg tega smo ocenili, ali bi prisotnost naših zelenih mikroalg vplivala na stabilnost Nb-MXenov v mediju.Rezultate zeta potenciala in prevodnosti MXenov po interakciji z mikroalgami v hranilnih medijih in kulturi skozi čas lahko najdete v SI (sliki S9 in S10).Zanimivo je, da smo opazili, da se zdi, da prisotnost mikroalg stabilizira disperzijo obeh MXenov.V primeru Nb2CTx SL se je zeta potencial sčasoma celo rahlo zmanjšal na bolj negativne vrednosti (-15,8 proti -19,1 mV po 72 urah inkubacije).Zeta potencial SL Nb4C3TX se je nekoliko povečal, vendar je po 72 urah še vedno pokazal večjo stabilnost kot nanokosmiči brez prisotnosti mikroalg (-18,1 proti -9,1 mV).
Ugotovili smo tudi nižjo prevodnost raztopin Nb-MXene, inkubiranih v prisotnosti mikroalg, kar kaže na manjšo količino ionov v hranilnem mediju.Predvsem je nestabilnost MXenov v vodi v glavnem posledica površinske oksidacije57.Zato sumimo, da so zelene mikroalge nekako očistile okside, ki nastanejo na površini Nb-MXene in celo preprečile njihov nastanek (oksidacijo MXene).To lahko vidimo s preučevanjem vrst snovi, ki jih absorbirajo mikroalge.
Medtem ko so naše ekotoksikološke študije pokazale, da so mikroalge sčasoma lahko premagale toksičnost Nb-MXenov in nenavadno zaviranje stimulirane rasti, je bil cilj naše študije raziskati možne mehanizme delovanja.Ko so organizmi, kot so alge, izpostavljeni spojinam ali materialom, ki niso znani njihovim ekosistemom, se lahko odzovejo na različne načine58,59.V odsotnosti strupenih kovinskih oksidov se lahko mikroalge hranijo same, kar jim omogoča neprekinjeno rast60.Po zaužitju strupenih snovi se lahko aktivirajo obrambni mehanizmi, kot je sprememba oblike ali oblike.Upoštevati je treba tudi možnost absorpcije58,59.Predvsem je vsak znak obrambnega mehanizma jasen pokazatelj toksičnosti preskusne spojine.Zato smo v našem nadaljnjem delu raziskali potencialno površinsko interakcijo med nanokosmiči SL Nb-MXene in mikroalgami s SEM ter možno absorpcijo MXene na osnovi Nb z rentgensko fluorescenčno spektroskopijo (XRF).Upoštevajte, da sta bili analizi SEM in XRF opravljeni samo pri najvišji koncentraciji MXene za obravnavo težav s toksičnostjo aktivnosti.
Rezultati SEM so prikazani na sliki 4.Neobdelane celice mikroalg (glej sliko 4a, referenčni vzorec) so jasno pokazale tipično morfologijo R. subcapitata in obliko celic, podobno rogljičku.Celice so videti sploščene in nekoliko neorganizirane.Nekatere celice mikroalg so se med seboj prekrivale in zapletale, vendar je to verjetno posledica postopka priprave vzorca.Na splošno so imele čiste celice mikroalg gladko površino in niso pokazale nobenih morfoloških sprememb.
Slike SEM, ki prikazujejo površinsko interakcijo med zelenimi mikroalgami in nanoplasti MXene po 72 urah interakcije pri ekstremni koncentraciji (100 mg L-1).(a) Neobdelane zelene mikroalge po interakciji s SL (b) Nb2CTx in (c) Nb4C3TX MXenes.Upoštevajte, da so nanokosmiči Nb-MXene označeni z rdečimi puščicami.Za primerjavo so dodane tudi fotografije iz optičnega mikroskopa.
V nasprotju s tem so bile celice mikroalg, adsorbirane z nanokosmiči SL Nb-MXene, poškodovane (glej sliko 4b, c, rdeče puščice).V primeru Nb2CTx MXene (slika 4b) mikroalge ponavadi rastejo s pritrjenimi dvodimenzionalnimi nanoskalami, kar lahko spremeni njihovo morfologijo.Predvsem smo te spremembe opazili tudi pod svetlobnim mikroskopom (za podrobnosti glejte SI sliko S11).Ta morfološki prehod ima verjetno osnovo v fiziologiji mikroalg in njihovi sposobnosti, da se branijo s spreminjanjem celične morfologije, kot je povečanje volumna celic61.Zato je pomembno preveriti število celic mikroalg, ki so dejansko v stiku z Nb-MXeni.Študije SEM so pokazale, da je bilo približno 52 % celic mikroalg izpostavljenih Nb-MXenom, medtem ko se je 48 % teh celic mikroalg izogibalo stiku.Za SL Nb4C3Tx MXene se mikroalge poskušajo izogniti stiku z MXene, s čimer se lokalizirajo in rastejo iz dvodimenzionalnih nanoskal (slika 4c).Nismo pa opazili prodiranja nanomesk v celice mikroalg in njihove poškodbe.
Samoohranjanje je tudi od časa odvisno odzivno vedenje na blokado fotosinteze zaradi adsorpcije delcev na površini celice in tako imenovanega učinka senčenja (senčenja)62.Jasno je, da vsak predmet (na primer nanokosmiči Nb-MXene), ki je med mikroalgami in virom svetlobe, omejuje količino svetlobe, ki jo absorbirajo kloroplasti.Ne dvomimo pa, da to pomembno vpliva na dobljene rezultate.Kot so pokazala naša mikroskopska opazovanja, 2D nanokosmiči niso bili popolnoma oviti ali prilepljeni na površino mikroalg, tudi ko so bile celice mikroalg v stiku z Nb-MXeni.Namesto tega se je izkazalo, da so nanokosmiči usmerjeni na celice mikroalg, ne da bi prekrili njihovo površino.Tak niz nanokosmičev/mikroalg ne more bistveno omejiti količine svetlobe, ki jo absorbirajo celice mikroalg.Poleg tega so nekatere študije celo pokazale izboljšanje absorpcije svetlobe pri fotosintetskih organizmih v prisotnosti dvodimenzionalnih nanomaterialov63,64,65,66.
Ker slike SEM niso mogle neposredno potrditi vnosa niobija v celice mikroalg, se je naša nadaljnja študija obrnila na analizo rentgenske fluorescence (XRF) in rentgenske fotoelektronske spektroskopije (XPS), da bi razjasnili to težavo.Zato smo primerjali intenzivnost vrhov Nb referenčnih vzorcev mikroalg, ki niso vplivali na MXene, nanokosmičev MXene, ločenih od površine celic mikroalg, in celic mikroalg po odstranitvi pritrjenih MXenov.Treba je omeniti, da če ni privzema Nb, mora biti vrednost Nb, ki jo dobijo celice mikroalg, enaka nič po odstranitvi pritrjenih nanolestev.Če torej pride do privzema Nb, bi morali tako rezultati XRF kot XPS pokazati jasen vrh Nb.
V primeru spektrov XRF so vzorci mikroalg pokazali vrhove Nb za SL Nb2CTx in Nb4C3Tx MXene po interakciji s SL Nb2CTx in Nb4C3Tx MXene (glejte sliko 5a, upoštevajte tudi, da so rezultati za MAX in ML MXene prikazani v SI, slike S12–C17).Zanimivo je, da je intenzivnost vrha Nb v obeh primerih enaka (rdeče črte na sliki 5a).To je pokazalo, da alge ne morejo absorbirati več Nb, in največja zmogljivost za kopičenje Nb je bila dosežena v celicah, čeprav je bilo na celice mikroalg pritrjenih dvakrat več Nb4C3Tx MXene (modre črte na sliki 5a).Zlasti sposobnost mikroalg, da absorbirajo kovine, je odvisna od koncentracije kovinskih oksidov v okolju67,68.Shamshada et al.67 so ugotovili, da se absorpcijska sposobnost sladkovodnih alg zmanjšuje z naraščanjem pH.Raize et al.68 so ugotovili, da je sposobnost morskih alg, da absorbirajo kovine, približno 25 % večja za Pb2+ kot za Ni2+.
(a) Rezultati XRF bazalnega privzema Nb s celicami zelenih mikroalg, inkubiranimi pri ekstremni koncentraciji SL Nb-MXenov (100 mg L-1) 72 ur.Rezultati kažejo prisotnost α v čistih celicah mikroalg (kontrolni vzorec, sivi stolpci), 2D nanokosmičih, izoliranih iz površinskih celic mikroalg (modri stolpci), in celicah mikroalg po ločitvi 2D nanokosmičev od površine (rdeči stolpci).Količina elementarnega Nb, (b) odstotek kemijske sestave organskih komponent mikroalg (C=O in CHx/C–O) in Nb oksidov, prisotnih v celicah mikroalg po inkubaciji s SL Nb-MXeni, (c–e) Prileganje sestavnega vrha spektrov XPS SL Nb2CTx in (fh) SL Nb4C3Tx MXene, ki ga internalizirajo celice mikroalg.
Zato smo pričakovali, da lahko celice alg absorbirajo Nb v obliki oksidov.Da bi to preizkusili, smo izvedli študije XPS na MXenes Nb2CTx in Nb4C3TX ter celicah alg.Rezultati interakcije mikroalg z Nb-MXeni in MXeni, izoliranimi iz celic alg, so prikazani na sl.5b.Kot je bilo pričakovano, smo odkrili vrhove Nb 3d v vzorcih mikroalg po odstranitvi MXene s površine mikroalg.Kvantitativno določitev oksidov C=O, CHx/CO in Nb smo izračunali na podlagi spektrov Nb 3d, O 1s in C 1s, dobljenih z Nb2CTx SL (sl. 5c–e) in Nb4C3Tx SL (sl. 5c–e).), pridobljeno iz inkubiranih mikroalg.Slika 5f–h) MXeni.Tabela S1-3 prikazuje podrobnosti parametrov vrhov in celotne kemije, ki izhajajo iz prileganja.Omeniti velja, da regije Nb 3d Nb2CTx SL in Nb4C3Tx SL (sl. 5c, f) ustrezajo eni komponenti Nb2O5.Tukaj v spektrih nismo našli vrhov, povezanih z MXene, kar kaže, da celice mikroalg absorbirajo samo oksidno obliko Nb.Poleg tega smo aproksimirali spekter C 1 s s komponentami C–C, CHx/C–O, C=O in –COOH.Vrhove CHx/C–O in C=O smo pripisali organskemu prispevku celic mikroalg.Te organske komponente predstavljajo 36 % oziroma 41 % vrhov C 1s v Nb2CTx SL oziroma Nb4C3TX SL.Nato smo prilagodili O 1s spektre SL Nb2CTx in SL Nb4C3TX z Nb2O5, organskimi komponentami mikroalg (CHx/CO) in površinsko adsorbirano vodo.
Končno so rezultati XPS jasno pokazali obliko Nb, ne le njegovo prisotnost.Glede na položaj signala Nb 3d in rezultate dekonvolucije potrjujemo, da se Nb absorbira le v obliki oksidov in ne ionov ali samega MXena.Poleg tega so rezultati XPS pokazali, da imajo celice mikroalg večjo sposobnost privzema Nb oksidov iz SL Nb2CTx v primerjavi s SL Nb4C3TX MXene.
Medtem ko so naši rezultati privzema Nb impresivni in nam omogočajo, da prepoznamo razgradnjo MXene, ni na voljo nobene metode za sledenje povezanih morfoloških sprememb v 2D nanokosmičih.Zato smo se tudi odločili razviti ustrezno metodo, ki se lahko neposredno odzove na vse spremembe, ki se zgodijo v 2D Nb-MXene nanokosmičih in celicah mikroalg.Pomembno je omeniti, da domnevamo, da če se medsebojno delujoče vrste podvržejo kakršni koli transformaciji, razgradnji ali defragmentaciji, bi se to moralo hitro pokazati kot spremembe parametrov oblike, kot je premer enakovrednega krožnega območja, okroglost, širina Fereta ali dolžina Fereta.Ker so ti parametri primerni za opisovanje podolgovatih delcev ali dvodimenzionalnih nanokosmičev, nam bo njihovo sledenje z dinamično analizo oblike delcev dalo dragocene informacije o morfološki transformaciji nanokosmičev SL Nb-MXene med redukcijo.
Dobljeni rezultati so prikazani na sliki 6. Za primerjavo smo preizkusili tudi izvirno fazo MAX in ML-MXene (glej sliki SI S18 in S19).Dinamična analiza oblike delcev je pokazala, da so se vsi parametri oblike dveh Nb-MXene SL bistveno spremenili po interakciji z mikroalgami.Kot je razvidno iz parametra premera enakovrednega krožnega območja (sl. 6a, b), zmanjšana največja intenzivnost frakcije velikih nanokosmičev kaže, da težijo k razpadu na manjše fragmente.Na sl.6c, d prikazuje zmanjšanje vrhov, povezanih s prečno velikostjo kosmičev (raztezek nanokosmičev), kar kaže na transformacijo 2D nanokosmičev v obliko, ki je bolj podobna delcem.Slika 6e-h prikazuje širino in dolžino Fereta.Širina in dolžina dihurja sta komplementarna parametra in ju je zato treba obravnavati skupaj.Po inkubaciji 2D Nb-MXene nanokosmičev v prisotnosti mikroalg so se njihovi korelacijski vrhovi Feret premaknili in njihova intenzivnost zmanjšala.Na podlagi teh rezultatov v kombinaciji z morfologijo, XRF in XPS smo zaključili, da so opažene spremembe močno povezane z oksidacijo, saj oksidirani MXeni postanejo bolj nagubani in razpadejo na fragmente in sferične oksidne delce69,70.
Analiza transformacije MXene po interakciji z zelenimi mikroalgami.Dinamična analiza oblike delcev upošteva parametre, kot so (a, b) premer enakovrednega krožnega območja, (c, d) okroglost, (e, f) širina dihurja in (g, h) dolžina dihurja.V ta namen sta bila analizirana dva referenčna vzorca mikroalg skupaj s primarnimi SL Nb2CTx in SL Nb4C3Tx MXeni, SL Nb2CTx in SL Nb4C3Tx MXeni, razgrajenimi mikroalgami in obdelanimi mikroalgami SL Nb2CTx in SL Nb4C3Tx MXeni.Rdeče puščice prikazujejo prehode parametrov oblike proučevanih dvodimenzionalnih nanokosmičev.
Ker je analiza parametrov oblike zelo zanesljiva, lahko razkrije tudi morfološke spremembe v celicah mikroalg.Zato smo analizirali enakovreden premer krožnega območja, okroglost in širino/dolžino Fereta čistih celic mikroalg in celic po interakciji z 2D Nb nanokosmiči.Na sl.6a–h prikazujejo spremembe parametrov oblike celic alg, kar dokazuje zmanjšanje največje intenzivnosti in premik maksimumov proti višjim vrednostim.Zlasti parametri okroglosti celic so pokazali zmanjšanje podolgovatih celic in povečanje sferičnih celic (sl. 6a, b).Poleg tega se je širina celice Feret povečala za nekaj mikrometrov po interakciji s SL Nb2CTx MXene (slika 6e) v primerjavi s SL Nb4C3TX MXene (slika 6f).Sumimo, da je to lahko posledica močnega privzema Nb oksidov s strani mikroalg po interakciji z Nb2CTx SR.Manj togo pritrjevanje kosmičev Nb na njihovo površino lahko povzroči rast celic z minimalnim učinkom senčenja.
Naša opažanja sprememb parametrov oblike in velikosti mikroalg dopolnjujejo druge študije.Zelene mikroalge lahko spremenijo svojo morfologijo kot odziv na okoljski stres s spreminjanjem velikosti, oblike ali metabolizma celic61.Na primer, spreminjanje velikosti celic olajša absorpcijo hranil71.Manjše celice alg kažejo manjšo absorpcijo hranil in zmanjšano stopnjo rasti.Nasprotno pa večje celice porabijo več hranilnih snovi, ki se nato odložijo znotraj celice72,73.Machado in Soares sta ugotovila, da lahko fungicid triklosan poveča velikost celic.Ugotovili so tudi globoke spremembe v obliki alg74.Poleg tega so Yin et al.9 razkrili tudi morfološke spremembe v algah po izpostavljenosti zmanjšanim nanokompozitom grafen oksida.Zato je jasno, da spremenjene parametre velikosti/oblike mikroalg povzroča prisotnost MXene.Ker ta sprememba velikosti in oblike kaže na spremembe v absorpciji hranil, verjamemo, da lahko analiza parametrov velikosti in oblike skozi čas dokaže, da mikroalge v prisotnosti Nb-MXenov vsrkajo niobijev oksid.
Poleg tega se MXeni lahko oksidirajo v prisotnosti alg.Dalai et al.75 so opazili, da morfologija zelenih alg, izpostavljenih nano-TiO2 in Al2O376, ni bila enotna.Čeprav so naša opažanja podobna tej študiji, so pomembna le za preučevanje učinkov bioremediacije v smislu produktov razgradnje MXene v prisotnosti 2D nanokosmičev in ne nanodelcev.Ker se MXeni lahko razgradijo v kovinske okside,31,32,77,78 je razumno domnevati, da lahko naši Nb nanokosmiči tvorijo tudi Nb okside po interakciji s celicami mikroalg.
Da bi pojasnili redukcijo 2D-Nb nanokosmičev z mehanizmom razgradnje, ki temelji na procesu oksidacije, smo izvedli študije z uporabo transmisijske elektronske mikroskopije visoke ločljivosti (HRTEM) (sl. 7a, b) in rentgenske fotoelektronske spektroskopije (XPS) (sl. 7).7c-i in tabele S4-5).Oba pristopa sta primerna za preučevanje oksidacije 2D materialov in se dopolnjujeta.HRTEM lahko analizira degradacijo dvodimenzionalnih slojevitih struktur in kasnejši pojav nanodelcev kovinskega oksida, medtem ko je XPS občutljiv na površinske vezi.V ta namen smo testirali 2D Nb-MXene nanokosmiče, ekstrahirane iz disperzij celic mikroalg, to je njihovo obliko po interakciji s celicami mikroalg (glej sliko 7).
Slike HRTEM, ki prikazujejo morfologijo oksidiranih (a) SL Nb2CTx in (b) SL Nb4C3Tx MXenov, rezultati analize XPS, ki prikazujejo (c) sestavo produktov oksida po redukciji, (d–f) ujemanje vrhov komponent XPS spektrov SL Nb2CTx in (g–i) Nb4C3Tx SL, popravljenih z zelenimi mikroalgami.
Študije HRTEM so potrdile oksidacijo dveh vrst nanokosmičev Nb-MXene.Čeprav so nanokosmiči do neke mere ohranili svojo dvodimenzionalno morfologijo, je oksidacija povzročila pojav številnih nanodelcev, ki pokrivajo površino nanokosmičev MXene (glej sliko 7a, b).XPS analiza signalov c Nb 3d in O 1s je pokazala, da so v obeh primerih nastali Nb oksidi.Kot je prikazano na sliki 7c, imata 2D MXene Nb2CTx in Nb4C3TX signale Nb 3d, ki kažejo na prisotnost oksidov NbO in Nb2O5, medtem ko signali O 1s kažejo na število O–Nb vezi, povezanih s funkcionalizacijo površine 2D nanokosmičev.Opazili smo, da je prispevek Nb oksida dominanten v primerjavi z Nb-C in Nb3+-O.
Na sl.Slike 7g–i prikazujejo spektre XPS Nb 3d, C 1s in O 1s SL Nb2CTx (glej slike 7d–f) in SL Nb4C3TX MXene, izolirane iz celic mikroalg.Podrobnosti o parametrih vrhov Nb-MXenes so navedene v tabelah S4–5.Najprej smo analizirali sestavo Nb 3d.V nasprotju z Nb, ki ga absorbirajo celice mikroalg, so v MXenu, izoliranem iz celic mikroalg, poleg Nb2O5 našli še druge sestavine.V Nb2CTx SL smo opazili prispevek Nb3+-O v višini 15%, medtem ko je preostali del spektra Nb 3d prevladoval Nb2O5 (85%).Poleg tega vzorec SL Nb4C3TX vsebuje komponente Nb-C (9 %) in Nb2O5 (91 %).Tukaj Nb-C prihaja iz dveh notranjih atomskih plasti kovinskega karbida v Nb4C3Tx SR.Nato spektre C 1s preslikamo na štiri različne komponente, kot smo storili pri internaliziranih vzorcih.Kot je bilo pričakovano, v spektru C 1s prevladuje grafitni ogljik, ki mu sledijo prispevki organskih delcev (CHx/CO in C=O) iz celic mikroalg.Poleg tega smo v spektru O 1s opazovali prispevek organskih oblik celic mikroalg, niobijevega oksida in adsorbirane vode.
Poleg tega smo raziskali, ali je cepitev Nb-MXenes povezana s prisotnostjo reaktivnih kisikovih vrst (ROS) v hranilnem mediju in/ali celicah mikroalg.V ta namen smo ocenili ravni singletnega kisika (1O2) v gojišču in intracelularnega glutationa, tiola, ki deluje kot antioksidant v mikroalgah.Rezultati so prikazani v SI (sliki S20 in S21).Za kulture z MXeni SL Nb2CTx in Nb4C3TX je bila značilna zmanjšana količina 1O2 (glej sliko S20).V primeru SL Nb2CTx se MXene 1O2 zmanjša na približno 83 %.Pri kulturah mikroalg z uporabo SL se je Nb4C3TX 1O2 zmanjšal še bolj, na 73 %.Zanimivo je, da so spremembe v 1O2 pokazale enak trend kot prej opaženi inhibitorno-stimulativni učinek (glej sliko 3).Lahko trdimo, da lahko inkubacija pri močni svetlobi spremeni fotooksidacijo.Vendar so rezultati kontrolne analize med poskusom pokazali skoraj konstantne ravni 1O2 (slika S22).V primeru znotrajceličnih ravni ROS smo prav tako opazili enak padajoči trend (glej sliko S21).Na začetku so ravni ROS v celicah mikroalg, gojenih v prisotnosti Nb2CTx in Nb4C3Tx SL, presegle ravni, ugotovljene v čistih kulturah mikroalg.Sčasoma pa se je izkazalo, da so se mikroalge prilagodile prisotnosti obeh Nb-MXenov, saj so se ravni ROS zmanjšale na 85 % oziroma 91 % ravni, izmerjenih v čistih kulturah mikroalg, inokuliranih s SL Nb2CTx oziroma Nb4C3TX.To lahko pomeni, da se mikroalge sčasoma počutijo bolj udobno v prisotnosti Nb-MXena kot v samem hranilnem mediju.
Mikroalge so raznolika skupina fotosintetskih organizmov.Med fotosintezo pretvorijo atmosferski ogljikov dioksid (CO2) v organski ogljik.Produkta fotosinteze sta glukoza in kisik79.Sumimo, da ima tako nastali kisik ključno vlogo pri oksidaciji Nb-MXenov.Ena od možnih razlag za to je, da se diferencialni parameter prezračevanja oblikuje pri nizkih in visokih delnih tlakih kisika zunaj in znotraj nanokosmičev Nb-MXene.To pomeni, da povsod, kjer so območja različnih parcialnih tlakov kisika, bo območje z najnižjo stopnjo tvorilo anodo 80, 81, 82. Tukaj mikroalge prispevajo k ustvarjanju različno prezračenih celic na površini kosmičev MXene, ki proizvajajo kisik zaradi svojih fotosintetskih lastnosti.Posledično nastajajo produkti biokorozije (v tem primeru niobijevi oksidi).Drugi vidik je, da lahko mikroalge proizvajajo organske kisline, ki se sproščajo v vodo83,84.Zato nastane agresivno okolje, ki spremeni Nb-MXene.Poleg tega lahko mikroalge spremenijo pH okolja v alkalno zaradi absorpcije ogljikovega dioksida, kar lahko povzroči tudi korozijo79.
Še pomembneje je, da je temno/svetlo fotoperiod, uporabljen v naši študiji, ključnega pomena za razumevanje dobljenih rezultatov.Ta vidik je podrobno opisan v Djemai-Zoghlache et al.85 Namenoma so uporabili 12/12-urno fotoperiodo, da bi dokazali biokorozijo, povezano z biološkim obraščanjem z rdečo mikroalgo Porphyridium purpureum.Kažejo, da je fotoperioda povezana z razvojem potenciala brez biokorozije, ki se kaže kot psevdoperiodična nihanja okoli 24:00.Ta opažanja so potrdili Dowling et al.86 Prikazali so fotosintetske biofilme cianobakterije Anabaena.Raztopljeni kisik nastaja pod delovanjem svetlobe, kar je povezano s spremembo oziroma nihanjem prostega biokorozijskega potenciala.Pomen fotoperiode poudari dejstvo, da se prosti potencial za biokorozijo poveča v svetli fazi in zmanjša v temni fazi.To je posledica kisika, ki ga proizvajajo fotosintetske mikroalge, ki vpliva na katodno reakcijo s parcialnim tlakom, ki nastane v bližini elektrod87.
Poleg tega je bila izvedena infrardeča spektroskopija s Fourierjevo transformacijo (FTIR), da bi ugotovili, ali je prišlo do sprememb v kemični sestavi celic mikroalg po interakciji z Nb-MXeni.Ti dobljeni rezultati so kompleksni in jih predstavljamo v SI (slike S23-S25, vključno z rezultati stopnje MAX in ML MXenes).Skratka, pridobljeni referenčni spektri mikroalg nam dajejo pomembne informacije o kemijskih lastnostih teh organizmov.Te najverjetnejše vibracije se nahajajo pri frekvencah 1060 cm-1 (CO), 1540 cm-1, 1640 cm-1 (C=C), 1730 cm-1 (C=O), 2850 cm-1, 2920 cm-1.eno.1 1 (C–H) in 3280 cm–1 (O–H).Za SL Nb-MXene smo našli podpis raztezanja CH-vezi, ki je skladen z našo prejšnjo študijo38.Vendar smo opazili, da so nekateri dodatni vrhovi, povezani z vezmi C=C in CH, izginili.To kaže, da je lahko kemična sestava mikroalg podvržena manjšim spremembam zaradi interakcije s SL Nb-MXeni.
Ko razmišljamo o morebitnih spremembah v biokemiji mikroalg, je treba ponovno razmisliti o kopičenju anorganskih oksidov, kot je niobijev oksid59.Sodeluje pri privzemu kovin na celični površini, njihovem transportu v citoplazmo, njihovi povezanosti z znotrajceličnimi karboksilnimi skupinami in njihovem kopičenju v polifosfosomih mikroalg 20, 88, 89, 90.Poleg tega razmerje med mikroalgami in kovinami vzdržujejo funkcionalne skupine celic.Iz tega razloga je absorpcija odvisna tudi od kemije površine mikroalg, ki je precej zapletena9,91.Na splošno se je pričakovano kemična sestava zelenih mikroalg nekoliko spremenila zaradi absorpcije Nb oksida.
Zanimivo je, da je bila opažena začetna inhibicija mikroalg sčasoma reverzibilna.Kot smo opazili, so mikroalge premagale začetno spremembo okolja in se sčasoma vrnile k normalnim stopnjam rasti ter se celo povečale.Študije zeta potenciala kažejo visoko stabilnost pri vnosu v hranilne medije.Tako se je površinska interakcija med celicami mikroalg in nanokosmiči Nb-MXene ohranila med poskusi redukcije.V naši nadaljnji analizi povzemamo glavne mehanizme delovanja, na katerih temelji to izjemno obnašanje mikroalg.
Opazovanja SEM so pokazala, da se mikroalge vežejo na Nb-MXene.Z analizo dinamične slike potrjujemo, da ta učinek vodi do transformacije dvodimenzionalnih nanokosmičev Nb-MXene v bolj sferične delce, s čimer dokazujemo, da je razgradnja nanokosmičev povezana z njihovo oksidacijo.Da bi preizkusili našo hipotezo, smo izvedli vrsto materialnih in biokemičnih študij.Po testiranju so nanokosmiči postopoma oksidirali in razpadli na produkte NbO in Nb2O5, ki pa niso predstavljali nevarnosti za zelene mikroalge.Z opazovanjem FTIR nismo ugotovili pomembnih sprememb v kemični sestavi mikroalg, inkubiranih v prisotnosti 2D Nb-MXene nanokosmičev.Ob upoštevanju možnosti absorpcije niobijevega oksida z mikroalgami smo izvedli rentgensko fluorescenčno analizo.Ti rezultati jasno kažejo, da se preučevane mikroalge prehranjujejo z niobijevimi oksidi (NbO in Nb2O5), ki za preučevane mikroalge niso strupeni.