Asante kwa kutembelea Nature.com.Toleo la kivinjari unachotumia lina uwezo mdogo wa kutumia CSS.Kwa matumizi bora zaidi, tunapendekeza utumie kivinjari kilichosasishwa (au uzime Hali ya Upatanifu katika Internet Explorer).Wakati huo huo, ili kuhakikisha usaidizi unaoendelea, tutatoa tovuti bila mitindo na JavaScript.
Uharibifu wa microbial (MIC) ni tatizo kubwa katika viwanda vingi, kwani inaweza kusababisha hasara kubwa za kiuchumi.Super duplex chuma cha pua 2707 (2707 HDSS) hutumiwa katika mazingira ya baharini kutokana na upinzani wake bora wa kemikali.Hata hivyo, upinzani wake kwa MIC haujaonyeshwa kwa majaribio.Utafiti huu ulichunguza tabia ya MIC 2707 HDSS inayosababishwa na bakteria ya baharini ya Pseudomonas aeruginosa.Uchunguzi wa electrochemical ulionyesha kuwa mbele ya Pseudomonas aeruginosa biofilm katika kati ya 2216E, mabadiliko mazuri katika uwezo wa kutu na ongezeko la wiani wa sasa wa kutu hutokea.Uchambuzi wa taswira ya elektroni ya X-ray (XPS) ulionyesha kupungua kwa maudhui ya Cr kwenye uso wa sampuli chini ya biofilm.Uchanganuzi unaoonekana wa mashimo ulionyesha kuwa filamu ya kibayolojia ya P. aeruginosa ilitoa kina cha juu cha shimo cha 0.69 µm wakati wa siku 14 za incubation.Ingawa hii ni ndogo, inaonyesha kuwa 2707 HDSS haina kinga kabisa kwa MIC ya P. aeruginosa biofilms.
Duplex chuma cha pua (DSS) hutumiwa sana katika viwanda mbalimbali kutokana na mchanganyiko kamili wa mali bora za mitambo na upinzani wa kutu1,2.Hata hivyo, shimo la ujanibishaji bado hutokea na huathiri uadilifu wa chuma hiki3,4.DSS haihimili kutu kwa vijidudu (MIC)5,6.Licha ya anuwai ya matumizi ya DSS, bado kuna mazingira ambapo upinzani wa kutu wa DSS hautoshi kwa matumizi ya muda mrefu.Hii ina maana kwamba nyenzo za gharama kubwa zaidi na upinzani wa juu wa kutu zinahitajika.Jeon et al7 waligundua kuwa hata vyuma viwili vya pua vya super duplex (SDSS) vina vikwazo katika suala la upinzani wa kutu.Kwa hiyo, katika baadhi ya matukio, chuma cha pua cha super duplex (HDSS) na upinzani wa juu wa kutu huhitajika.Hii ilisababisha maendeleo ya HDSS yenye alloyed sana.
Upinzani wa kutu DSS inategemea uwiano wa awamu za alpha na gamma na imepungua katika mikoa ya Cr, Mo na W 8, 9, 10 karibu na awamu ya pili.HDSS ina maudhui ya juu ya Cr, Mo na N11, kwa hiyo ina upinzani bora wa kutu na thamani ya juu (45-50) ya nambari sawa ya upinzani wa shimo (PREN) iliyoamuliwa na wt.% Cr + 3.3 (wt.% Mo + 0.5 wt. .%W) + 16% wt.N12.Upinzani wake bora wa kutu unategemea utungaji wa usawa unao na takriban 50% ferritic (α) na 50% austenitic (γ) awamu.HDSS ina mali bora ya mitambo na upinzani wa juu kwa kutu ya kloridi.Upinzani ulioboreshwa wa kutu huongeza matumizi ya HDSS katika mazingira ya kloridi yenye fujo zaidi kama vile mazingira ya baharini.
MIC ni tatizo kubwa katika sekta nyingi kama vile sekta ya mafuta na gesi na maji14.MIC inachangia 20% ya uharibifu wote wa kutu15.MIC ni kutu ya bioelectrochemical ambayo inaweza kuzingatiwa katika mazingira mengi.Filamu za kibaolojia ambazo huunda kwenye nyuso za chuma hubadilisha hali ya kielektroniki, na hivyo kuathiri mchakato wa kutu.Inaaminika sana kuwa kutu ya MIC husababishwa na filamu za kibayolojia.Vijidudu vya kielektroniki hula metali ili kupata nishati wanayohitaji ili kuishi17.Uchunguzi wa hivi majuzi wa MIC umeonyesha kuwa EET (uhamisho wa elektroni nje ya seli) ndicho kikwazo cha kiwango katika MIC kinachochochewa na vijidudu vya kielektroniki.Zhang na wengine.18 ilionyesha kuwa vipatanishi vya elektroni huharakisha uhamisho wa elektroni kati ya seli za Desulfovibrio sessificans na 304 chuma cha pua, na kusababisha mashambulizi makali zaidi ya MIC.Anning na wengine.19 na Wenzlaff et al.20 zimeonyesha kuwa filamu za kibayolojia za bakteria zinazopunguza ulikaji salfati (SRBs) zinaweza kufyonza elektroni moja kwa moja kutoka kwenye substrates za chuma, na kusababisha kutoboa sana.
DSS inajulikana kuathiriwa na MIC katika midia iliyo na SRBs, bakteria zinazopunguza chuma (IRBs), n.k. 21 .Bakteria hizi husababisha shimo la ndani kwenye uso wa DSS chini ya biofilms22,23.Tofauti na DSS, HDSS24 MIC haijulikani vizuri.
Pseudomonas aeruginosa ni bakteria ya Gram-negative, motile, yenye umbo la fimbo ambayo inasambazwa sana katika maumbile25.Pseudomonas aeruginosa pia ni kikundi kikuu cha vijidudu katika mazingira ya baharini, na kusababisha viwango vya juu vya MIC.Pseudomonas inahusika kikamilifu katika mchakato wa kutu na inatambulika kama mkoloni mwanzilishi wakati wa kuunda filamu ya kibayolojia.Mahat et al.28 na Yuan et al.29 ilionyesha kuwa Pseudomonas aeruginosa huelekea kuongeza kiwango cha kutu cha chuma kidogo na aloi katika mazingira ya majini.
Lengo kuu la kazi hii lilikuwa kuchunguza sifa za MIC 2707 HDSS zinazosababishwa na bakteria ya aerobiki ya baharini Pseudomonas aeruginosa kwa kutumia mbinu za kielektroniki, mbinu za uchanganuzi wa uso na uchanganuzi wa bidhaa za kutu.Masomo ya kielektroniki, ikiwa ni pamoja na uwezo wa mzunguko wazi (OCP), upinzani wa ugawanyiko wa mstari (LPR), utazamaji wa kipengee cha kielektroniki (EIS), na utofautishaji unaoweza kubadilika, ulifanyika ili kuchunguza tabia ya MIC 2707 HDSS.Uchambuzi wa vionjo vya kutawanya nishati (EDS) ulifanyika ili kugundua vipengele vya kemikali kwenye uso ulio na kutu.Kwa kuongeza, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) ilitumiwa kuamua utulivu wa passivation ya filamu ya oksidi chini ya ushawishi wa mazingira ya baharini yenye Pseudomonas aeruginosa.Kina cha mashimo kilipimwa kwa darubini ya skanning ya leza (CLSM).
Jedwali la 1 linaonyesha muundo wa kemikali wa 2707 HDSS.Jedwali la 2 linaonyesha kuwa 2707 HDSS ina mali bora ya mitambo na nguvu ya mavuno ya 650 MPa.Kwenye mtini.1 inaonyesha muundo mdogo wa macho wa joto la suluhisho lililotibiwa 2707 HDSS.Katika muundo mdogo ulio na takriban 50% austenite na 50% ya awamu ya ferrite, bendi za muda mrefu za awamu za austenite na ferrite bila awamu za sekondari zinaonekana.
Kwenye mtini.2a inaonyesha uwezo wa mzunguko wazi (Eocp) dhidi ya muda wa kukaribia aliyeambukizwa kwa 2707 HDSS katika 2216E abiotic medium na mchuzi wa P. aeruginosa kwa siku 14 kwa 37°C.Inaonyesha kuwa mabadiliko makubwa na muhimu zaidi katika Eocp hutokea ndani ya saa 24 za kwanza.Thamani za Eocp katika hali zote mbili zilifikia kilele cha -145 mV (ikilinganishwa na SCE) karibu saa 16 na kisha kushuka kwa kasi, na kufikia -477 mV (ikilinganishwa na SCE) na -236 mV (ikilinganishwa na SCE) kwa sampuli ya abiotic.na P Pseudomonas aeruginosa kuponi, mtawalia).Baada ya saa 24, thamani ya Eocp 2707 HDSS ya P. aeruginosa ilikuwa thabiti kwa -228 mV (ikilinganishwa na SCE), ilhali thamani inayolingana ya sampuli zisizo za kibiolojia ilikuwa takriban -442 mV (ikilinganishwa na SCE).Eocp mbele ya P. aeruginosa ilikuwa chini kabisa.
Utafiti wa kielektroniki wa sampuli 2707 za HDSS katika abiotic medium na mchuzi wa Pseudomonas aeruginosa katika 37 °C:
(a) Eocp kama chaguo la muda wa kukaribia aliyeambukizwa, (b) mikondo ya utengano katika siku ya 14, (c) Rp kama chaguo la kukaribia aliyeambukizwa, na (d) icorr kama kipengele cha kukaribia aliyeambukizwa.
Jedwali la 3 linaonyesha vigezo vya kutu vya kielektroniki vya sampuli 2707 za HDSS zilizowekwa wazi kwa vyombo vya habari vilivyochanjwa vya abiotic na Pseudomonas aeruginosa kwa muda wa siku 14.Tangenti za mikunjo ya anodi na cathode zilitolewa ili kupata makutano yanayotoa msongamano wa sasa wa kutu (icorr), uwezo wa kutu (Ecorr) na mteremko wa Tafel (βα na βc) kulingana na mbinu za kawaida30,31.
Kama inavyoonyeshwa kwenye mtini.2b, mabadiliko ya juu katika mkunjo wa P. aeruginosa yalisababisha ongezeko la Ecorr ikilinganishwa na mkunjo wa abiotic.Thamani ya icorr, ambayo inalingana na kiwango cha kutu, iliongezeka hadi 0.328 µA cm-2 katika sampuli ya Pseudomonas aeruginosa, ambayo ni kubwa mara nne kuliko katika sampuli isiyo ya kibiolojia (0.087 µA cm-2).
LPR ni mbinu ya kielektroniki isiyo ya uharibifu kwa uchanganuzi wa kutu wa haraka.Pia imetumika kusoma MIC32.Kwenye mtini.2c inaonyesha upinzani wa ugawanyiko (Rp) kama kipengele cha muda wa kukaribia aliyeambukizwa.Thamani ya juu ya Rp inamaanisha kutu kidogo.Ndani ya saa 24 za kwanza, Rp 2707 HDSS ilifikia kilele cha 1955 kΩ cm2 kwa vielelezo vya abiotic na 1429 kΩ cm2 kwa sampuli za Pseudomonas aeruginosa.Kielelezo 2c pia kinaonyesha kuwa thamani ya Rp ilipungua kwa kasi baada ya siku moja na ikabaki bila kubadilika kwa siku 13 zilizofuata.Thamani ya Rp ya sampuli ya Pseudomonas aeruginosa ni takriban 40 kΩ cm2, ambayo ni ya chini sana kuliko thamani ya 450 kΩ cm2 ya sampuli isiyo ya kibiolojia.
Thamani ya icorr inalingana na kiwango sawa cha kutu.Thamani yake inaweza kuhesabiwa kutoka kwa mlinganyo wa Stern-Giri ufuatao:
Kulingana na Zoe et al.33, thamani ya kawaida ya mteremko wa Tafel B katika kazi hii ilichukuliwa kuwa 26 mV/des.Kielelezo cha 2d kinaonyesha kuwa icorr ya sampuli isiyo ya kibayolojia 2707 ilisalia thabiti, ilhali sampuli ya P. aeruginosa ilibadilika-badilika sana baada ya saa 24 za kwanza.Thamani za icorr za sampuli za P. aeruginosa zilikuwa na mpangilio wa ukubwa wa juu kuliko zile za udhibiti usio wa kibayolojia.Mwelekeo huu ni sawa na matokeo ya upinzani wa polarization.
EIS ni njia nyingine isiyo ya uharibifu inayotumiwa kuashiria athari za kielektroniki kwenye nyuso zilizo na kutu.Mtazamo wa Impedans na viwango vya uwezo vilivyohesabiwa vya sampuli zilizofunuliwa kwa mazingira ya abiotic na suluhisho la Pseudomonas aeruginosa, upinzani wa filamu / biofilm Rb iliyoundwa kwenye uso wa sampuli, upinzani wa uhamishaji wa malipo Rct, uwezo wa safu mbili za umeme Cdl (EDL) na vigezo vya mara kwa mara vya Awamu ya QCPE (CPE).Vigezo hivi vilichanganuliwa zaidi kwa kuweka data kwa kutumia kielelezo sawa cha saketi (EEC).
Kwenye mtini.3 inaonyesha viwanja vya kawaida vya Nyquist (a na b) na viwanja vya Bode (a' na b') kwa sampuli 2707 za HDSS katika vyombo vya habari vya abiotic na mchuzi wa P. aeruginosa kwa nyakati tofauti za incubation.Kipenyo cha pete ya Nyquist hupungua kwa uwepo wa Pseudomonas aeruginosa.Mpango wa Bode (Mchoro 3b ') unaonyesha ongezeko la impedance jumla.Taarifa kuhusu muda wa kupumzika mara kwa mara inaweza kupatikana kutoka kwa awamu ya maxima.Kwenye mtini.4 inaonyesha miundo ya kimwili kulingana na monolayer (a) na bilayer (b) na EEC zinazofanana.CPE inaletwa katika modeli ya EEC.Kukubalika kwake na kizuizi huonyeshwa kama ifuatavyo:
Miundo miwili ya kimaumbile na mizunguko inayolingana ya kutosheleza wigo wa impedance ya sampuli 2707 HDSS:
ambapo Y0 ni thamani ya KPI, j ni nambari ya kufikiria au (-1)1/2, ω ni masafa ya angular, n ni fahirisi ya nguvu ya KPI chini ya moja35.Inversion ya upinzani wa uhamisho wa malipo (yaani 1/Rct) inalingana na kiwango cha kutu.Rct ndogo, ndivyo kiwango cha kutu cha juu27.Baada ya siku 14 za incubation, Rct ya Pseudomonas aeruginosa sampuli ilifikia 32 kΩ cm2, ambayo ni chini sana kuliko 489 kΩ cm2 ya sampuli zisizo za kibiolojia (Jedwali 4).
Picha za CLSM na picha za SEM katika Mchoro wa 5 zinaonyesha wazi kuwa mipako ya biofilm kwenye uso wa sampuli ya HDSS 2707 baada ya siku 7 ni mnene.Walakini, baada ya siku 14, chanjo ya biofilm ilikuwa duni na seli zingine zilizokufa zilionekana.Jedwali la 5 linaonyesha unene wa biofilm kwenye sampuli 2707 za HDSS baada ya kuathiriwa na P. aeruginosa kwa siku 7 na 14.Unene wa juu zaidi wa biofilm ulibadilika kutoka 23.4 µm baada ya siku 7 hadi 18.9 µm baada ya siku 14.Unene wa wastani wa biofilm pia ulithibitisha hali hii.Ilipungua kutoka 22.2 ± 0.7 μm baada ya siku 7 hadi 17.8 ± 1.0 μm baada ya siku 14.
(a) Picha ya 3-D CLSM kwa siku 7, (b) Picha ya 3-D CLSM kwa siku 14, (c) Picha ya SEM katika siku 7, na (d) Picha ya SEM katika siku 14.
EMF ilifichua vipengele vya kemikali katika filamu za viumbe na bidhaa za kutu kwenye sampuli zilizowekwa wazi kwa P. aeruginosa kwa siku 14.Kwenye mtini.Mchoro wa 6 unaonyesha kwamba maudhui ya C, N, O, na P katika biofilms na bidhaa za kutu ni kubwa zaidi kuliko katika metali safi, kwa kuwa vipengele hivi vinahusishwa na biofilms na metabolites zao.Vijiumbe vidogo vinahitaji tu kiasi kidogo cha chromium na chuma.Viwango vya juu vya Cr na Fe katika biofilm na bidhaa za kutu kwenye uso wa sampuli zinaonyesha kuwa tumbo la chuma limepoteza vipengele kwa sababu ya kutu.
Baada ya siku 14, mashimo yenye na bila P. aeruginosa yalizingatiwa kati ya 2216E.Kabla ya incubation, uso wa sampuli ulikuwa laini na usio na kasoro (Mchoro 7a).Baada ya incubation na kuondolewa kwa biofilm na bidhaa kutu, mashimo ya kina zaidi juu ya uso wa sampuli walikuwa kuchunguzwa kwa kutumia CLSM, kama inavyoonekana katika Mtini. 7b na c.Hakuna shimo dhahiri lililopatikana kwenye uso wa vidhibiti visivyo vya kibayolojia (kina cha juu cha shimo 0.02 µm).Kina cha juu zaidi cha shimo kilichosababishwa na P. aeruginosa kilikuwa 0.52 µm kwa siku 7 na 0.69 µm kwa siku 14, kulingana na kina cha juu cha wastani cha shimo kutoka kwa sampuli 3 (kina cha juu cha shimo 10 kilichaguliwa kwa kila sampuli).Mafanikio ya 0.42 ± 0.12 µm na 0.52 ± 0.15 µm, mtawalia (Jedwali 5).Thamani hizi za kina cha shimo ni ndogo lakini muhimu.
(a) kabla ya kukaribia aliyeambukizwa, (b) siku 14 katika mazingira ya viumbe hai, na (c) siku 14 kwenye mchuzi wa Pseudomonas aeruginosa.
Kwenye mtini.Jedwali la 8 linaonyesha mwonekano wa XPS wa nyuso mbalimbali za sampuli, na muundo wa kemikali uliochanganuliwa kwa kila uso umefupishwa katika Jedwali la 6. Katika Jedwali la 6, asilimia za atomiki za Fe na Cr mbele ya P. aeruginosa (sampuli A na B) zilikuwa chini sana kuliko zile za udhibiti usio wa kibiolojia.(sampuli C na D).Kwa sampuli ya P. aeruginosa, mkunjo wa spectral katika kiwango cha kiini cha Cr 2p uliwekwa kwenye vipengele vinne vya kilele vilivyo na nguvu za kuunganisha (BE) za 574.4, 576.6, 578.3 na 586.8 eV, ambazo zinaweza kuhusishwa na Cr, CrO3, CrO3, CrO3, CrO3.na Cr (OH) 3, kwa mtiririko huo (Mchoro 9a na b).Kwa sampuli zisizo za kibaolojia, wigo wa kiwango kikuu cha Cr 2p una vilele viwili kuu vya Cr (573.80 eV kwa BE) na Cr2O3 (575.90 eV kwa BE) kwenye Mtini.9c na d, mtawalia.Tofauti ya kutokeza zaidi kati ya sampuli za viumbe hai na sampuli za P. aeruginosa ilikuwa uwepo wa Cr6+ na uwiano wa juu zaidi wa Cr(OH)3 (BE 586.8 eV) chini ya biofilm.
Mtazamo mpana wa XPS wa uso wa sampuli 2707 HDSS katika media mbili ni siku 7 na 14, mtawaliwa.
(a) Kukabiliwa na P. aeruginosa kwa siku 7, (b) Kukabiliwa na P. aeruginosa kwa siku 14, (c) siku 7 katika mazingira ya viumbe hai, na (d) siku 14 katika mazingira ya anga.
HDSS inaonyesha kiwango cha juu cha upinzani wa kutu katika mazingira mengi.Kim et al.2 waliripoti kuwa HDSS UNS S32707 ilitambuliwa kuwa DSS yenye aloi nyingi yenye PREN kubwa kuliko 45. Thamani ya PREN ya sampuli 2707 HDSS katika kazi hii ilikuwa 49. Hii ni kutokana na maudhui ya juu ya chromium na maudhui ya juu ya molybdenum na nikeli, ambayo ni muhimu katika mazingira ya tindikali.na mazingira yenye maudhui ya kloridi nyingi.Kwa kuongeza, muundo wa uwiano mzuri na microstructure isiyo na kasoro ni ya manufaa kwa utulivu wa muundo na upinzani wa kutu.Hata hivyo, licha ya upinzani wake bora wa kemikali, data ya majaribio katika kazi hii inaonyesha kuwa 2707 HDSS haina kinga kabisa kwa P. aeruginosa biofilm MICs.
Matokeo ya electrochemical yalionyesha kuwa kiwango cha kutu cha 2707 HDSS katika mchuzi wa P. aeruginosa kiliongezeka kwa kiasi kikubwa baada ya siku 14 ikilinganishwa na mazingira yasiyo ya kibiolojia.Katika Mchoro 2a, kupungua kwa Eocp kulionekana katika kati ya abiotic na katika mchuzi wa P. aeruginosa wakati wa masaa 24 ya kwanza.Baada ya hapo, biofilm inashughulikia kabisa uso wa sampuli, na Eocp inakuwa thabiti36.Hata hivyo, kiwango cha Eocp kibiolojia kilikuwa cha juu zaidi kuliko kiwango cha Eocp kisicho cha kibayolojia.Kuna sababu za kuamini kwamba tofauti hii inahusishwa na kuundwa kwa biofilms ya P. aeruginosa.Kwenye mtini.2d mbele ya P. aeruginosa, thamani ya icorr 2707 HDSS ilifikia 0.627 μA cm-2, ambayo ni amri ya ukubwa wa juu kuliko ile ya udhibiti wa abiotic (0.063 μA cm-2), ambayo ilikuwa sawa na thamani ya Rct iliyopimwa na EIS.Katika siku chache za kwanza, maadili ya kizuizi katika mchuzi wa P. aeruginosa yaliongezeka kwa sababu ya kushikamana kwa seli za P. aeruginosa na kuundwa kwa biofilms.Hata hivyo, wakati biofilm inafunika kabisa uso wa sampuli, kizuizi hupungua.Safu ya kinga inashambuliwa hasa kutokana na kuundwa kwa biofilms na metabolites ya biofilm.Kwa hivyo, upinzani wa kutu ulipungua kwa muda na kiambatisho cha P. aeruginosa kilisababisha ulikaji wa ndani.Mitindo katika mazingira ya abiotic ilikuwa tofauti.Upinzani wa kutu wa udhibiti usio wa kibaiolojia ulikuwa wa juu zaidi kuliko thamani inayofanana ya sampuli zilizowekwa kwenye mchuzi wa P. aeruginosa.Kwa kuongeza, kwa upatikanaji wa abiotic, thamani ya Rct 2707 HDSS ilifikia 489 kΩ cm2 siku ya 14, ambayo ni mara 15 zaidi ya thamani ya Rct (32 kΩ cm2) mbele ya P. aeruginosa.Kwa hivyo, 2707 HDSS ina upinzani bora wa kutu katika mazingira tasa, lakini haihimili MICs kutoka kwa biofilms ya P. aeruginosa.
Matokeo haya pia yanaweza kuzingatiwa kutoka kwa mikondo ya ubaguzi kwenye Mtini.2b.Matawi yasiyo ya kawaida yamehusishwa na uundaji wa filamu ya Pseudomonas aeruginosa na athari za uoksidishaji wa chuma.Katika kesi hii, mmenyuko wa cathodic ni kupunguzwa kwa oksijeni.Uwepo wa P. aeruginosa uliongeza kwa kiasi kikubwa wiani wa sasa wa kutu, kuhusu utaratibu wa ukubwa wa juu kuliko udhibiti wa abiotic.Hii inaonyesha kwamba P. aeruginosa biofilm huongeza ulikaji wa ndani wa 2707 HDSS.Yuan et al.29 waligundua kuwa msongamano wa sasa wa kutu wa aloi ya Cu-Ni 70/30 uliongezeka chini ya utendakazi wa P. aeruginosa biofilm.Hii inaweza kuwa kutokana na biocatalysis ya kupunguzwa kwa oksijeni na Pseudomonas aeruginosa biofilms.Uchunguzi huu unaweza pia kuelezea MIC 2707 HDSS katika kazi hii.Kunaweza pia kuwa na oksijeni kidogo chini ya biofilms ya aerobic.Kwa hiyo, kukataa kupitisha tena uso wa chuma na oksijeni inaweza kuwa sababu inayochangia MIC katika kazi hii.
Dickinson na wengine.38 ilipendekeza kuwa kasi ya athari za kemikali na electrochemical inaweza kuathiriwa moja kwa moja na shughuli za kimetaboliki ya bakteria ya sessile kwenye uso wa sampuli na asili ya bidhaa za kutu.Kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 5 na 5, idadi ya seli na unene wa biofilm ilipungua baada ya siku 14.Hii inaweza kuelezewa kwa busara na ukweli kwamba baada ya siku 14, seli nyingi za sessile kwenye uso wa 2707 HDSS zilikufa kwa sababu ya kupungua kwa virutubishi katika njia ya 2216E au kutolewa kwa ioni za chuma zenye sumu kutoka kwa tumbo la 2707 HDSS.Hiki ni kikwazo cha majaribio ya kundi.
Katika kazi hii, filamu ya kibayolojia ya P. aeruginosa ilichangia upunguzaji wa ndani wa Cr na Fe chini ya filamu ya kibayolojia kwenye uso wa 2707 HDSS (Mchoro 6).Jedwali la 6 linaonyesha kupunguzwa kwa Fe na Cr katika sampuli D ikilinganishwa na sampuli C, kuonyesha kwamba Fe na Cr zilizoyeyushwa zilizosababishwa na P. aeruginosa biofilm ziliendelea kuwepo kwa siku 7 za kwanza.Mazingira ya 2216E hutumiwa kuiga mazingira ya baharini.Ina 17700 ppm Cl-, ambayo inalinganishwa na maudhui yake katika maji ya asili ya bahari.Uwepo wa 17700 ppm Cl- ilikuwa sababu kuu ya kupungua kwa Cr katika sampuli za abiotic za siku 7 na 14 zilizochambuliwa na XPS.Ikilinganishwa na sampuli za P. aeruginosa, uyeyushaji wa Cr katika sampuli za viumbe hai ulikuwa mdogo zaidi kutokana na upinzani mkali wa 2707 HDSS kwa klorini chini ya hali ya viumbe hai.Kwenye mtini.9 inaonyesha uwepo wa Cr6+ kwenye filamu ya kupita.Inaweza kuhusika katika uondoaji wa chromium kutoka kwenye nyuso za chuma na P. aeruginosa biofilms, kama ilivyopendekezwa na Chen na Clayton.
Kwa sababu ya ukuaji wa bakteria, maadili ya pH ya kati kabla na baada ya kulima yalikuwa 7.4 na 8.2, mtawaliwa.Kwa hivyo, chini ya biofilm ya P. aeruginosa, kutu ya asidi ya kikaboni haiwezekani kuchangia kazi hii kutokana na pH ya juu kiasi katika kati ya wingi.PH ya kidhibiti kisicho cha kibaolojia haikubadilika sana (kutoka 7.4 ya awali hadi 7.5 ya mwisho) katika kipindi cha siku 14 cha majaribio.Kuongezeka kwa pH katika kati ya mbegu baada ya incubation kulitokana na shughuli ya kimetaboliki ya P. aeruginosa na ilionekana kuwa na athari sawa kwa pH kwa kukosekana kwa vipande vya majaribio.
Kama inavyoonyeshwa katika Mchoro wa 7, kina cha juu zaidi cha shimo kilichosababishwa na P. aeruginosa biofilm kilikuwa 0.69 µm, ambacho ni kikubwa zaidi kuliko kile cha angavu (0.02 µm).Hii ni sawa na data ya electrochemical iliyoelezwa hapo juu.Kina cha shimo cha 0.69 µm ni ndogo zaidi ya mara kumi kuliko thamani ya 9.5 µm iliyoripotiwa kwa 2205 DSS chini ya hali sawa.Data hizi zinaonyesha kuwa 2707 HDSS inaonyesha upinzani bora kwa MICs kuliko 2205 DSS.Hili halipaswi kushangaza kwa kuwa 2707 HDSS ina viwango vya juu vya Cr ambavyo hutoa ustahimilivu wa muda mrefu, vigumu zaidi kuzima P. aeruginosa, na kwa sababu ya muundo wake wa awamu uliosawazishwa bila mvua ya pili hatari husababisha shimo.
Kwa kumalizia, mashimo ya MIC yalipatikana kwenye uso wa 2707 HDSS katika mchuzi wa P. aeruginosa ikilinganishwa na mashimo yasiyo na maana katika mazingira ya abiotic.Kazi hii inaonyesha kwamba 2707 HDSS ina upinzani bora kwa MIC kuliko 2205 DSS, lakini haina kinga kabisa kwa MIC kutokana na P. aeruginosa biofilm.Matokeo haya husaidia katika uteuzi wa vyuma vya pua vinavyofaa na umri wa kuishi kwa mazingira ya baharini.
Kuponi ya 2707 HDSS iliyotolewa na Chuo Kikuu cha Kaskazini-Mashariki (NEU) Shule ya Metallurgy huko Shenyang, Uchina.Muundo wa kimsingi wa 2707 HDSS umeonyeshwa katika Jedwali 1, ambalo lilichambuliwa na Idara ya Uchambuzi na Upimaji wa Nyenzo za NEU.Sampuli zote zilitibiwa kwa suluhisho thabiti kwa 1180 ° C kwa saa 1.Kabla ya majaribio ya kutu, 2707 HDSS yenye umbo la sarafu na eneo la juu wazi la 1 cm2 iling'olewa hadi grit 2000 na sandpaper ya silicon carbide na kisha kung'aa kwa tope la unga la 0.05 µm Al2O3.Pande na chini zinalindwa na rangi ya inert.Baada ya kukaushwa, sampuli zilioshwa kwa maji yaliyosafishwa na kusafishwa na ethanol 75% (v/v) kwa h 0.5.Kisha zilikaushwa kwa hewa chini ya mwanga wa ultraviolet (UV) kwa h 0.5 kabla ya matumizi.
Marine Pseudomonas aeruginosa strain MCCC 1A00099 ilinunuliwa kutoka Xiamen Marine Culture Collection Center (MCCC), China.Pseudomonas aeruginosa ilikuzwa chini ya hali ya aerobiki kwa 37° C. katika chupa za mililita 250 na seli za kielektroniki za glasi 500 kwa kutumia njia ya kioevu ya Marine 2216E (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, China).Sifa ya kati ina (g/l): 19.45 NaCl, 5.98 MgCl2, 3.24 Na2SO4, 1.8 CaCl2, 0.55 KCl, 0.16 Na2CO3, 0.08 KBr, 0.034 SrCl2, 0.08 2 2 03 03 03 0.03 SrCl2, 0.08 SrO3, SrCl2, 0.2, 2, 3, 2, 3, 2, 3, 2, 3, 3, 2, 3, 3, 2, 3, 3, 2, 3, 3, 2, 3, 2, 10, 1. 0016 6NH26NH3, 3.0016 NH3 5.0 peptoni, dondoo ya chachu 1.0 na citrate ya chuma 0.1.Weka otomatiki kwa 121 ° C kwa dakika 20 kabla ya chanjo.Hesabu seli za sessile na planktonic kwa hemocytometer chini ya darubini nyepesi kwa ukuzaji wa 400x.Mkusanyiko wa awali wa planktonic Pseudomonas aeruginosa mara tu baada ya kuchanjwa ulikuwa takriban seli 106/ml.
Vipimo vya electrochemical vilifanyika katika kiini cha kioo cha tatu-electrode na kiasi cha kati cha 500 ml.Karatasi ya platinamu na elektrodi iliyojaa ya kalori (SAE) ziliunganishwa kwenye kinu kupitia kapilari za Luggin zilizojazwa na madaraja ya chumvi, ambayo yalifanya kama elektroni za kukabiliana na kumbukumbu, mtawalia.Kwa ajili ya utengenezaji wa electrodes ya kufanya kazi, waya wa shaba wa rubberized uliunganishwa kwa kila sampuli na kufunikwa na resin epoxy, na kuacha karibu 1 cm2 ya eneo lisilolindwa kwa electrode ya kazi upande mmoja.Wakati wa vipimo vya electrochemical, sampuli ziliwekwa kwenye kati ya 2216E na kuwekwa kwenye joto la kawaida la incubation (37 ° C) katika umwagaji wa maji.OCP, LPR, EIS na data inayoweza kubadilika ya mgawanyiko ilipimwa kwa kutumia Autolab potentiostat (Rejea 600TM, Gamry Instruments, Inc., Marekani).Majaribio ya LPR yalirekodiwa kwa kiwango cha 0.125 mV s-1 kati ya -5 hadi 5 mV kwa Eocp na kiwango cha sampuli cha 1 Hz.EIS ilifanywa kwa wimbi la sine juu ya masafa ya 0.01 hadi 10,000 Hz kwa kutumia volteji ya 5 mV katika hali ya utulivu ya Eocp.Kabla ya kufagia kwa uwezekano, elektroni zilikuwa katika hali ya uvivu hadi thamani thabiti ya uwezo wa kutu ya bure ilifikiwa.Kisha mikondo ya mgawanyiko ilipimwa kutoka -0.2 hadi 1.5 V kama utendaji wa Eocp kwa kasi ya kuchanganua ya 0.166 mV/s.Kila mtihani ulirudiwa mara 3 na bila P. aeruginosa.
Sampuli za uchanganuzi wa metallografia ziling'ashwa kiufundi kwa karatasi ya SiC ya grit 2000 na kisha kung'olewa zaidi kwa kusimamishwa kwa poda ya 0.05 µm Al2O3 kwa uchunguzi wa macho.Uchambuzi wa metallografia ulifanywa kwa kutumia darubini ya macho.Sampuli ziliwekwa na myeyusho wa 10 wt% wa hidroksidi ya potasiamu 43.
Baada ya incubation, sampuli zilioshwa mara 3 kwa phosphate buffered saline (PBS) (pH 7.4 ± 0.2) na kisha fasta na 2.5% (v/v) glutaraldehyde kwa saa 10 kurekebisha biofilms.Kisha iliharibiwa na ethanol iliyounganishwa (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% na 100% kwa kiasi) kabla ya kukausha hewa.Hatimaye, filamu ya dhahabu inawekwa kwenye uso wa sampuli ili kutoa upitishaji kwa uchunguzi wa SEM.Picha za SEM ziliangaziwa kwenye madoa yenye seli nyingi za P. aeruginosa kwenye uso wa kila sampuli.Fanya uchambuzi wa EDS ili kupata vipengele vya kemikali.Hadubini ya Zeiss confocal laser scanning (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Ujerumani) ilitumika kupima kina cha shimo.Ili kuangalia mashimo ya kutu chini ya filamu ya kibayolojia, sampuli ya majaribio ilisafishwa kwanza kulingana na Kiwango cha Kitaifa cha Uchina (CNS) GB/T4334.4-2000 ili kuondoa bidhaa zilizo na kutu na filamu ya kibayolojia kwenye uso wa sampuli ya jaribio.
Uchanganuzi wa picha ya elektroni ya X-ray (XPS, ESCALAB250 mfumo wa uchanganuzi wa uso, Thermo VG, USA) ulifanyika kwa kutumia chanzo cha X-ray cha monokromatiki (mstari wa Aluminium Kα wenye nishati ya eV 1500 na nguvu ya 150 W) katika aina mbalimbali za nguvu za kumfunga 0 chini ya hali ya kawaida ya -1350 eV.Mwonekano wa azimio la juu ulirekodiwa kwa kutumia nishati ya maambukizi ya 50 eV na hatua ya 0.2 eV.
Sampuli za incubated zilitolewa na kuosha kwa upole na PBS (pH 7.4 ± 0.2) kwa 15 s45.Ili kuona uwezekano wa bakteria wa filamu za kibayolojia kwenye sampuli, filamu za kibayolojia zilitiwa madoa kwa kutumia Kifaa cha Kuweza Kuweza Kutokea kwa Bakteria ya LIVE/DEAD (Invitrogen, Eugene, OR, USA).Seti hii ina rangi mbili za fluorescent: rangi ya kijani ya fluorescent ya SYTO-9 na propidium iodide (PI) rangi nyekundu ya fluorescent.Katika CLSM, vitone vya kijani kibichi na nyekundu vinawakilisha seli hai na zilizokufa, mtawalia.Kwa kuweka madoa, 1 ml ya mchanganyiko ulio na 3 µl ya SYTO-9 na 3 µl ya myeyusho wa PI iliangaziwa kwa dakika 20 kwa joto la kawaida (23 ° C) gizani.Baada ya hapo, sampuli zilizochafuliwa zilichunguzwa kwa urefu wa mawimbi mawili (488 nm kwa seli hai na 559 nm kwa seli zilizokufa) kwa kutumia vifaa vya Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Japani).Unene wa biofilm ulipimwa katika hali ya kuchanganua ya 3D.
Jinsi ya kutaja makala hii: Li, H. et al.Uharibifu wa microbial wa 2707 super duplex chuma cha pua na Pseudomonas aeruginosa marine biofilm.sayansi.6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Mkazo kupasuka kwa kutu ya LDX 2101 duplex chuma cha pua katika miyeyusho ya kloridi mbele ya thiosulphate. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Mkazo kupasuka kwa kutu ya LDX 2101 duplex chuma cha pua katika miyeyusho ya kloridi mbele ya thiosulphate. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Коррозионное растрескивание под напряжением дуплексной нержавеющей стали LDX 2101 в тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Mkazo kupasuka kwa kutu ya duplex chuma cha pua LDX 2101 katika miyeyusho ya kloridi mbele ya thiosulfate. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 双相 chuma cha pua在福代sulfate分下下南性性生于图僅剧剧。 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Коррозионное растрескивание под напряжением дуплексной нержавеющей стали LDX 2101 в ульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Mkazo kupasuka kwa kutu ya duplex chuma cha pua LDX 2101 katika ufumbuzi wa kloridi mbele ya thiosulfate.coros science 80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Madhara ya mmumunyo wa matibabu ya joto na nitrojeni katika kuzuia gesi kwenye upinzani dhidi ya kutu ya chembechembe za chuma cha pua zenye duplex. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Madhara ya mmumunyo wa matibabu ya joto na nitrojeni katika kuzuia gesi kwenye upinzani dhidi ya kutu ya chembechembe za chuma cha pua zenye duplex.Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS na Park, YS Athari ya matibabu ya joto ya mmumunyo na nitrojeni katika kukinga gesi kwenye upinzani wa kutu wa shimo wa welds za chuma cha pua hyperduplex. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YSKim, ST, Jang, SH, Lee, IS na Park, YS Athari ya matibabu ya joto ya mmumunyo na nitrojeni katika kulinda gesi kwenye upinzani wa kutu wa shimo wa welds za chuma cha pua zenye duplex.korosi.sayansi.53, 1939-1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Utafiti linganishi katika kemia ya uwekaji wa chuma cha pua 316L kwa njia ya mikrobilia na kielektroniki. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Utafiti linganishi katika kemia ya uwekaji wa chuma cha pua 316L kwa njia ya mikrobilia na kielektroniki.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. na Lewandowski, Z. Uchunguzi wa kemikali wa kulinganisha wa mikrobiologia na shimo la kielektroniki la chuma cha pua cha 316L. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. 微生物和电化学诱导的316L 不锈钢点蚀的化学比较研究. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. na Lewandowski, Z. Uchunguzi wa kemikali wa kulinganisha wa mikrobiolojia na uwekaji wa kielektroniki katika chuma cha pua cha 316L.korosi.sayansi.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Tabia ya kielektroniki ya chuma cha pua 2205 duplex katika miyeyusho ya alkali yenye pH tofauti ikiwa kuna kloridi. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Tabia ya kielektroniki ya chuma cha pua 2205 duplex katika miyeyusho ya alkali yenye pH tofauti ikiwa kuna kloridi.Luo H., Dong KF, Lee HG na Xiao K. Tabia ya kemikali ya kielektroniki ya duplex chuma cha pua 2205 katika miyeyusho ya alkali yenye pH tofauti mbele ya kloridi. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 双相不锈钢在氯化物存在下不同pH 碱性溶液中的电化学行為. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 Tabia ya kemikali ya kielektroniki ya 双相chuma cha pua ikiwa kuna kloridi katika pH tofauti katika myeyusho wa alkali.Luo H., Dong KF, Lee HG na Xiao K. Tabia ya kemikali ya kielektroniki ya duplex chuma cha pua 2205 katika miyeyusho ya alkali yenye pH tofauti mbele ya kloridi.Electrochem.Jarida.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Athari za biofilamu za baharini kwenye kutu: Mapitio mafupi. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Athari za biofilamu za baharini kwenye kutu: Mapitio mafupi.Kidogo, BJ, Lee, JS na Ray, Athari za RI za Filamu za Baharini kwenye Kuoza: Mapitio Mafupi. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI 海洋生物膜对腐蚀的影响：简明综述. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RIKidogo, BJ, Lee, JS na Ray, Athari za RI za Filamu za Baharini kwenye Kuoza: Mapitio Mafupi.Electrochem.Jarida.54, 2-7 (2008).