Grazzi talli żort Nature.com.Qed tuża verżjoni tal-browser b'appoġġ limitat CSS.Għall-aħjar esperjenza, nirrakkomandaw li tuża browser aġġornat (jew tiddiżattiva l-Modalità ta' Kompatibbiltà fl-Internet Explorer).Barra minn hekk, biex niżguraw appoġġ kontinwu, aħna nuru s-sit mingħajr stili u JavaScript.
Juri karużell ta' tliet slides f'daqqa.Uża l-buttuni Preċedenti u Li jmiss biex timxi minn tliet slides kull darba, jew uża l-buttuni slider fl-aħħar biex timxi minn tliet slides kull darba.
Il-korrużjoni mikrobjali (MIC) hija problema kbira f'ħafna industriji minħabba li tista 'twassal għal telf ekonomiku kbir.Super duplex stainless steel 2707 (2707 HDSS) jintuża f'ambjenti tal-baħar minħabba r-reżistenza kimika eċċellenti tiegħu.Madankollu, ir-reżistenza tiegħu għall-MIC ma ġietx murija b'mod sperimentali.Dan l-istudju eżamina l-imġieba tal-MIC 2707 HDSS ikkawżata mill-batterju aerobiku tal-baħar Pseudomonas aeruginosa.L-analiżi elettrokimika wriet li fil-preżenza tal-bijofilm Pseudomonas aeruginosa fil-mezz 2216E, il-potenzjal tal-korrużjoni nbidel b'mod pożittiv, u d-densità tal-kurrent tal-korrużjoni żdiedet.Ir-riżultati tal-analiżi tal-ispettroskopija tal-fotoelettroni tar-raġġi X (XPS) wrew tnaqqis fil-kontenut ta 'Cr fuq il-wiċċ tal-kampjun taħt il-bijofilm.Analiżi tal-immaġini tal-ħofra wriet li l-bijofilms ta' Pseudomonas aeruginosa pproduċew fond massimu tal-ħofra ta' 0.69 µm wara 14-il jum ta' kultura.Għalkemm dan huwa żgħir, jissuġġerixxi li 2707 HDSS mhumiex kompletament immuni għall-effetti tal-bijofilms ta 'P. aeruginosa fuq MIC.
L-istainless steel duplex (DSS) huwa użat ħafna f'diversi industriji minħabba l-kombinazzjoni perfetta ta 'proprjetajiet mekkaniċi eċċellenti u reżistenza għall-korrużjoni1,2.Madankollu, pitting lokalizzat xorta jista 'jseħħ, li jista' jaffettwa l-integrità ta 'dan l-azzar 3, 4.DSS mhuwiex protett kontra l-korrużjoni mikrobjali (MIC)5,6.Għalkemm il-firxa ta 'applikazzjoni tad-DSS hija wiesgħa ħafna, għad hemm ambjenti fejn ir-reżistenza għall-korrużjoni tad-DSS mhix biżżejjed għal użu fit-tul.Dan ifisser li huma meħtieġa materjali aktar għaljin b'reżistenza ogħla għall-korrużjoni.Jeon et al.7 sabu li anke l-istainless steel super duplex (SDSS) għandu xi limitazzjonijiet f'termini ta 'reżistenza għall-korrużjoni.Għalhekk, hemm ħtieġa għal super duplex stainless steels (HDSS) b'reżistenza ogħla għall-korrużjoni f'ċerti applikazzjonijiet.Dan wassal għall-iżvilupp ta 'HDSS lig ħafna.
Ir-reżistenza għall-korrużjoni tad-DSS hija ddeterminata mill-proporzjon ta 'fażi α għal fażi γ u żoni mnaqqsa f'Cr, Mo u W ħdejn il-fażijiet sekondarji8,9,10.HDSS fih kontenut għoli ta 'Cr, Mo u N11, li jagħtiha reżistenza għall-korrużjoni eċċellenti u valur għoli (45-50) ekwivalenti ta' reżistenza għall-ħofor (PREN), li huwa definit minn wt.% Cr + 3.3 (wt.% Mo). + 0, 5 wt % W) + 16 wt %.N12.Ir-reżistenza għall-korrużjoni eċċellenti tagħha tiddependi fuq kompożizzjoni bilanċjata li fiha madwar 50% fażijiet ferritiċi (α) u 50% awstenitiċi (γ).L-HDSS tejbet proprjetajiet mekkaniċi u reżistenza ogħla għall-klorin meta mqabbla ma 'DSS13 konvenzjonali.Karatteristiċi tal-korrużjoni kimika.Reżistenza għall-korrużjoni mtejba testendi l-użu ta 'HDSS f'ambjenti tal-klorur aktar aggressivi bħal ambjenti tal-baħar.
L-MIC hija problema sinifikanti f'ħafna industriji, inklużi ż-żejt u l-gass u l-provvista tal-ilma14.MIC jammonta għal 20% tal-ħsara kollha tal-korrużjoni15.MIC hija korrużjoni bijoelettrokimika li tista 'tiġi osservata f'ħafna ambjenti16.Il-formazzjoni ta 'bijofilms fuq uċuħ tal-metall tbiddel il-kundizzjonijiet elettrokimiċi u għalhekk tinfluwenza l-proċess ta' korrużjoni.Huwa ġeneralment aċċettat li l-korrużjoni MIC hija kkawżata minn biofilms14.Mikro-organiżmi elettroġeniċi jieklu l-metalli sabiex jiksbu l-enerġija għas-sopravivenza17.Studji reċenti tal-MIC urew li l-EET (trasferiment tal-elettroni extraċellulari) huwa l-fattur li jillimita l-MIC indott minn mikro-organiżmi elettroġeniċi.Zhang et al.18 wrew li l-medjaturi tal-elettroni jaċċelleraw it-trasferiment tal-elettroni bejn iċ-ċelluli sessili ta 'Desulfovibrio vulgaris u l-istainless steel 304, li jirriżulta f'attakk MIC aktar sever.Anning et al.19 u Wenzlaff et al.20 wrew li bijofilms ta 'batterji korrużivi li jnaqqsu s-sulfat (SRBs) jistgħu jassorbu l-elettroni direttament minn sottostrati tal-metall, li jirriżultaw fi pitting sever.
DSS huwa magħruf li huwa suxxettibbli għall-MIC f'midja li jkun fiha SRBs, batterji li jnaqqsu l-ħadid (IRBs), eċċ. 21 .Dawn il-batterji jikkawżaw pitting lokalizzat fuq il-wiċċ tad-DSS taħt il-bijofilm22,23.B'differenza DSS, ftit hu magħruf dwar il-MIC HDSS24.
Pseudomonas aeruginosa huwa batterju Gram-negattiv, mobbli, f'forma ta 'virga li huwa distribwit b'mod wiesa' fin-natura25.Pseudomonas aeruginosa hija wkoll il-mikrobijota prinċipali responsabbli għall-MIC tal-azzar fl-ambjent tal-baħar26.L-ispeċi Pseudomonas huma involuti direttament fi proċessi ta’ korrużjoni u huma rikonoxxuti bħala l-ewwel kolonizzaturi matul il-formazzjoni tal-bijofilm27.Mahat et al.28 u Yuan et al.29 wera li Pseudomonas aeruginosa għandha tendenza li żżid ir-rata ta 'korrużjoni ta' azzar ħafif u ligi f'ambjenti akkwatiċi.
L-għan ewlieni ta 'dan ix-xogħol huwa li jiġu studjati l-proprjetajiet MIC ta' 2707 HDSS ikkawżati mill-batterju aerobiku tal-baħar Pseudomonas aeruginosa bl-użu ta 'metodi elettrokimiċi, metodi ta' analiżi tal-wiċċ u analiżi tal-prodott tal-korrużjoni.Studji elettrokimiċi inklużi potenzjal ta 'ċirkwit miftuħ (OCP), reżistenza tal-polarizzazzjoni lineari (LPR), spettroskopija ta' impedenza elettrokimika (EIS) u polarizzazzjoni potenzjali dinamika saru biex tistudja l-imġieba tal-MIC 2707 HDSS.L-analiżi tal-ispettroskopija dispersiva tal-enerġija (EDS) titwettaq biex tiskopri elementi kimiċi fuq uċuħ imsadda.Barra minn hekk, l-istabbiltà tal-passivazzjoni tal-film tal-ossidu taħt l-influwenza ta 'ambjent tal-baħar li fih Pseudomonas aeruginosa ġiet determinata mill-ispettroskopija tal-fotoelettroni tar-raġġi X (XPS).Il-fond tal-fosos tkejjel taħt mikroskopju tal-iskannjar tal-laser konfokali (CLSM).
Tabella 1 turi l-kompożizzjoni kimika ta '2707 HDSS.Tabella 2 turi li 2707 HDSS għandu proprjetajiet mekkaniċi eċċellenti b'qawwa ta 'rendiment ta' 650 MPa.Fuq il-fig.1 turi l-mikrostruttura ottika tas-soluzzjoni trattat bis-sħana 2707 HDSS.Faxex tawwalija ta 'fażijiet awstenitiċi u ferritiċi mingħajr fażijiet sekondarji jistgħu jidhru f'mikrostruttura li fiha madwar 50% fażijiet awstenitiċi u 50% ferritiċi.
Fuq il-fig.2a turi l-potenzjal taċ-ċirkwit miftuħ (Eocp) kontra l-ħin ta 'espożizzjoni għal 2707 HDSS f'medja abijotika 2216E u brodu ta' Pseudomonas aeruginosa għal 14-il jum f'37 ° C.Instab li l-aktar bidliet evidenti fl-Eocp seħħew matul l-ewwel 24 siegħa.Il-valuri Eocp fiż-żewġ każijiet laħqu l-ogħla livell ta’ madwar -145 mV (kontra SCE) f’madwar 16-il siegħa u mbagħad niżlu drastikament għal -477 mV (kontra SCE) u -236 mV (kontra SCE) għal kampjuni mhux bijoloġiċi u P għal relattiv SCE) weraq tal-patina, rispettivament.Wara 24 siegħa, il-valur Eocp ta 'Pseudomonas aeruginosa 2707 HDSS baqa' relattivament stabbli f'-228 mV (meta mqabbel ma 'SCE), filwaqt li l-valur korrispondenti għall-kampjun mhux bijoloġiku kien madwar -442 mV (meta mqabbel ma' SCE).Eocp fil-preżenza ta' Pseudomonas aeruginosa kien pjuttost baxx.
Ittestjar elettrokimiku ta' 2707 kampjun HDSS f'medja abijotika u brodu ta' Pseudomonas aeruginosa f'37°C:
(a) Bidla fl-Eocp mal-ħin tal-espożizzjoni, (b) kurva tal-polarizzazzjoni f'jum 14, (c) bidla fl-Rp mal-ħin tal-espożizzjoni, (d) bidla fil-korr mal-ħin tal-espożizzjoni.
It-Tabella 3 turi l-parametri tal-korrużjoni elettrokimika ta '2707 kampjuni HDSS esposti għal midja inokulata abijotika u P. aeruginosa fuq perjodu ta' 14-il jum.L-estrapolazzjoni tanġenzjali tal-kurvi anodiċi u katodiċi għall-punt ta 'intersezzjoni ppermettiet id-determinazzjoni tad-densità tal-kurrent tal-korrużjoni (icorr), il-potenzjal tal-korrużjoni (Ecorr) u l-inklinazzjoni Tafel (βα u βc) skont metodi standard30,31.
Kif muri fil-Figura 2b, iċ-ċaqliq 'il fuq tal-kurva P. aeruginosa rriżultat f'żieda fl-Ecorr meta mqabbla mal-kurva abijotika.Il-valur icorr tal-kampjun li fih Pseudomonas aeruginosa, proporzjonali għar-rata ta 'korrużjoni, żdied għal 0.328 µA cm-2, li huwa erba' darbiet akbar minn dak tal-kampjun mhux bijoloġiku (0.087 µA cm-2).
LPR huwa metodu elettrokimiku klassiku għal analiżi espressa mhux distruttiva tal-korrużjoni.Intuża wkoll għall-istudju tal-MIC32.Fuq il-fig.2c juri l-bidla fir-reżistenza tal-polarizzazzjoni (Rp) skont il-ħin tal-espożizzjoni.Valur Rp ogħla jfisser inqas korrużjoni.Fl-ewwel 24 siegħa, Rp 2707 HDSS laħaq il-quċċata ta '1955 kΩ cm2 għal kampjuni mhux bijoloġiċi u 1429 kΩ cm2 għal kampjuni ta' Pseudomonas aeruginosa.Il-Figura 2c turi wkoll li l-valur Rp naqas malajr wara jum wieħed u mbagħad baqa' relattivament mhux mibdul matul it-13-il jum li ġejjin.Il-valur Rp għall-kampjun tat-test Pseudomonas aeruginosa huwa ta 'madwar 40 kΩ cm2, li huwa ħafna inqas mill-valur ta' 450 kΩ cm2 għall-kampjun tat-test mhux bijoloġiku.
Il-valur ta 'icorr huwa proporzjonali għar-rata ta' korrużjoni uniformi.Il-valur tiegħu jista’ jiġi kkalkulat mill-ekwazzjoni ta’ Stern-Giri li ġejja:
Skond Zoe et al.33 l-inklinazzjoni Tafel B ittieħdet bħala valur tipiku ta '26 mV/dec f'dan ix-xogħol.Fuq il-fig.2d juri li l-icorr tar-razza abijotika 2707 baqgħet relattivament stabbli, filwaqt li l-icorr tal-faxxa Pseudomonas aeruginosa varjat b'mod qawwi b'qabża kbira wara l-ewwel 24 siegħa.Il-valur icorr tal-kampjun tat-test Pseudomonas aeruginosa kien ordni ta' kobor ogħla minn dak tal-kontroll mhux bijoloġiku.Din it-tendenza hija konsistenti mar-riżultati tar-reżistenza tal-polarizzazzjoni.
L-EIS huwa metodu ieħor mhux distruttiv użat biex jikkaratterizza reazzjonijiet elettrokimiċi f'interface tal-korrużjoni34.Spettri ta 'impedenza u kalkoli ta' kapaċità ta 'strixxi esposti għal midja abijotika u soluzzjonijiet ta' Pseudomonas aeruginosa, Rb hija r-reżistenza tal-passiv/bijofilm iffurmat fuq il-wiċċ ta 'l-istrixxa, Rct hija r-reżistenza tat-trasferiment tal-ħlas, Cdl huwa s-saff doppju elettriku.) u parametri tal-element tal-fażi kostanti (CPE) QCPE.Dawn il-parametri ġew analizzati aktar billi tqabbel id-dejta ma 'mudell ta' ċirkwit elettriku ekwivalenti (KEE).
Fuq il-fig.3 juri plottijiet Nyquist tipiċi (a u b) u plottijiet Bode (a' u b') ta '2707 kampjuni HDSS f'midja abijotika u brodu Pseudomonas aeruginosa f'diversi ħinijiet ta' inkubazzjoni.Fil-preżenza ta 'Pseudomonas aeruginosa, id-dijametru tal-linja ta' Nyquist jonqos.Il-plott ta 'Bode (Fig. 3b') juri ż-żieda fl-impedenza totali.Informazzjoni dwar il-kostanti tal-ħin ta' rilassament tista' tinkiseb mill-fażi massimi.Fuq il-fig.4 turi l-istrutturi fiżiċi u l-KEE korrispondenti bbażati fuq saff wieħed (a) u żewġ saffi (b).CPE huwa introdott fil-mudell tal-KEE.L-ammissjoni u l-impedenza tagħha huma espressi kif ġej:
Żewġ mudelli fiżiċi u ċirkwiti ekwivalenti korrispondenti għat-twaħħil tal-ispettru tal-impedenza tal-kupun 2707 HDSS:
Fejn Y0 huwa l-kobor tas-CPE, j huwa n-numru immaġinarju jew (-1)1/2, ω hija l-frekwenza angolari, u n huwa l-fattur tal-qawwa CPE inqas minn wieħed35.L-inverżjoni tar-reżistenza tat-trasferiment tal-ħlas (jiġifieri 1/Rct) tikkorrispondi għar-rata tal-korrużjoni.Valur Rct aktar baxx ifisser rata ta' korrużjoni ogħla27.Wara 14-il jum ta 'inkubazzjoni, l-Rct tal-kampjun tat-test ta' Pseudomonas aeruginosa laħaq 32 kΩ cm2, li huwa ħafna inqas mill-489 kΩ cm2 tal-kampjun tat-test mhux bijoloġiku (Tabella 4).
Immaġini CLSM u stampi SEM fil-fig.5 juru biċ-ċar li l-kopertura tal-bijofilm fuq il-wiċċ tal-kampjun HDSS 2707 kienet densa ħafna wara 7 ijiem.Madankollu, wara 14-il jum il-kisi tal-bijofilm sar skars u dehru xi ċelluli mejta.Tabella 5 turi l-ħxuna tal-bijofilm ta '2707 kampjuni HDSS wara 7 u 14-il jum ta' espożizzjoni għal Pseudomonas aeruginosa.Il-ħxuna massima tal-bijofilm inbidlet minn 23.4 µm wara 7 ijiem għal 18.9 µm wara 14-il jum.Il-ħxuna medja tal-bijofilm ikkonfermat ukoll din it-tendenza.Naqas minn 22.2 ± 0.7 μm wara 7 ijiem għal 17.8 ± 1.0 μm wara 14-il jum.
(a) immaġni CLSM 3-D f'7 ijiem, (b) immaġni CLSM 3-D f'14-il jum, (c) immaġni SEM f'7 ijiem, u (d) immaġni SEM f'14-il jum.
L-EMF żvela elementi kimiċi fil-bijofilm u prodotti tal-korrużjoni fuq kampjuni esposti għal Pseudomonas aeruginosa għal 14-il jum.Fuq il-fig.Il-Figura 6 turi li l-kontenut ta 'C, N, O, P fil-bijofilm u l-prodotti tal-korrużjoni huwa ħafna ogħla milli fil-metall pur, peress li dawn l-elementi huma assoċjati mal-bijofilm u l-metaboliti tiegħu.Il-mikro-organiżmi jeħtieġu biss traċċi ta' Cr u Fe.Il-kontenut għoli ta 'Cr u Fe fil-bijofilm u prodotti ta' korrużjoni fuq il-wiċċ tal-kampjun jindikaw it-telf ta 'elementi fil-matriċi tal-metall bħala riżultat tal-korrużjoni.
Wara 14-il jum, ħofor bi u mingħajr P. aeruginosa ġew osservati fil-medju 2216E.Qabel l-inkubazzjoni, il-wiċċ tal-kampjuni kien lixx u mingħajr difetti (Fig. 7a).Wara l-inkubazzjoni u t-tneħħija tal-bijofilm u l-prodotti tal-korrużjoni, l-aktar ħofor fonda fuq il-wiċċ tal-kampjun ġew eżaminati bl-użu ta 'CLSM, kif muri fil-Fig. 7b u c.Ma nstabet l-ebda pitting ovvju fuq il-wiċċ tal-kontroll mhux bijoloġiku (fond massimu tal-ħofra 0.02 µm).Il-fond massimu tal-fossa ikkawżat minn Pseudomonas aeruginosa kien 0.52 µm wara 7 ijiem u 0.69 µm wara 14-il jum, ibbażat fuq il-fond massimu medju tal-fossa minn 3 kampjuni (10 fondijiet massimi tal-fossa ġew magħżula għal kull kampjun) u laħaq 0. 42 ± 0.12 µm .u 0.52 ± 0.15 µm, rispettivament (Tabella 5).Dawn il-valuri tal-fond tad-dimple huma żgħar iżda importanti.
(a) qabel l-espożizzjoni;(b) 14-il jum f'ambjent abijotiku;(c) 14-il jum f'brodu ta' P. aeruginosa.
Fuq il-fig.Tabella 8 turi l-ispettri XPS ta 'diversi uċuħ tal-kampjuni, u l-kimika analizzata għal kull wiċċ hija miġbura fil-qosor fit-Tabella 6. Fit-Tabella 6, il-perċentwali atomiċi ta' Fe u Cr kienu ħafna aktar baxxi fil-preżenza ta 'P. aeruginosa (kampjuni A u B ) milli fl-istrixxi ta' kontroll mhux bijoloġiċi.(kampjuni C u D).Għal kampjun ta' Pseudomonas aeruginosa, il-kurva spettrali tal-livell tal-qalba Cr 2p twaħħlet ma' erba' komponenti tal-ogħla livell b'enerġiji li jorbtu (BE) ta' 574.4, 576.6, 578.3 u 586.8 eV, li ġew assenjati għal Cr, Cr2O3, CrO3 u Cr(OH) 3, rispettivament (Fig. 9a u b).Għal kampjuni mhux bijoloġiċi, l-ispettri tal-livell tal-qalba Cr 2p fil-Fig.9c u d fihom iż-żewġ qċaċet ewlenin ta 'Cr (BE 573.80 eV) u Cr2O3 (BE 575.90 eV), rispettivament.L-aktar differenza impressjonanti bejn il-kupun abijotiku u l-kupun P. aeruginosa kienet il-preżenza ta 'Cr6+ u frazzjoni relattivament għolja ta' Cr(OH)3 (BE 586.8 eV) taħt il-bijofilm.
Spettri XPS tal-wiċċ wiesa 'ta' 2707 kampjuni HDSS f'żewġ midja għal 7 u 14-il jum, rispettivament.
(a) 7 ijiem espożizzjoni għal P. aeruginosa, (b) 14-il jum espożizzjoni għal P. aeruginosa, (c) 7 ijiem espożizzjoni abijotika, (d) 14-il jum espożizzjoni abijotika.
HDSS juri livell għoli ta 'reżistenza għall-korrużjoni fil-biċċa l-kbira tal-ambjenti.Kim et al.2 irrapportaw li HDSS UNS S32707 ġie identifikat bħala DSS drogat ħafna bi PREN akbar minn 45. Il-valur PREN tal-kampjun HDSS 2707 f'dan ix-xogħol kien 49. Dan huwa dovut għall-kontenut għoli ta 'Cr u livelli għoljin ta' Mo u Ni, li huma utli f'ambjenti aċidużi u ambjenti b'kontenut għoli ta 'kloruri.Barra minn hekk, il-kompożizzjoni bbilanċjata tajjeb u l-mikrostruttura mingħajr difetti jipprovdu stabbiltà strutturali u reżistenza għall-korrużjoni.Minkejja reżistenza kimika eċċellenti, id-dejta sperimentali f'dan ix-xogħol turi li 2707 HDSS mhuwiex kompletament immuni għal Pseudomonas aeruginosa biofilm MICs.
Ir-riżultati elettrokimiċi wrew li r-rata ta 'korrużjoni ta' 2707 HDSS fil-brodu Pseudomonas aeruginosa żdiedet b'mod sinifikanti wara 14-il jum meta mqabbla mal-ambjent mhux bijoloġiku.Fil-Figura 2a, kien osservat tnaqqis fl-Eocp kemm fil-medju abijotiku kif ukoll fil-brodu P. aeruginosa matul l-ewwel 24 siegħa.Wara dan, il-bijofilm jispiċċa jkopri l-wiċċ tal-kampjun u Eocp isir relattivament stabbli.Madankollu, il-livell Eocp bijotiku kien ħafna ogħla mil-livell Eocp abijotiku.Hemm raġunijiet biex wieħed jemmen li din id-differenza hija assoċjata mal-formazzjoni ta 'bijofilms ta' P. aeruginosa.Fuq il-fig.2g, il-valur icorr ta '2707 HDSS laħaq 0.627 µA cm-2 fil-preżenza ta' Pseudomonas aeruginosa, li huwa ordni ta 'kobor ogħla minn dak tal-kontroll mhux bijoloġiku (0.063 µA cm-2), li huwa konsistenti mal-Rct valur imkejjel mill-EIS.Matul l-ewwel ftit jiem, il-valuri ta 'impedenza fil-brodu ta' P. aeruginosa żdiedu minħabba t-twaħħil ta 'ċelluli P. aeruginosa u l-formazzjoni tal-bijofilm.Madankollu, l-impedenza tonqos meta l-bijofilm ikopri kompletament il-wiċċ tal-kampjun.Is-saff protettiv huwa attakkat primarjament minħabba l-formazzjoni ta 'bijofilm u metaboliti tal-bijofilm.Għalhekk, ir-reżistenza għall-korrużjoni tonqos maż-żmien, u d-depożiti ta 'Pseudomonas aeruginosa jikkawżaw korrużjoni lokalizzata.Ix-xejriet fl-ambjenti abijotiċi huma differenti.Ir-reżistenza għall-korrużjoni tal-kontroll mhux bijoloġiku kienet ħafna ogħla mill-valur korrispondenti tal-kampjuni esposti għall-brodu Pseudomonas aeruginosa.Barra minn hekk, għal kampjuni abijotiċi, il-valur Rct 2707 HDSS laħaq 489 kΩ cm2 f'jum 14, li huwa 15-il darba ogħla milli fil-preżenza ta 'Pseudomonas aeruginosa (32 kΩ cm2).Għalhekk, 2707 HDSS għandu reżistenza għall-korrużjoni eċċellenti f'ambjent sterili, iżda mhuwiex protett minn attakk MIC mill-bijofilm ta 'Pseudomonas aeruginosa.
Dawn ir-riżultati jistgħu jiġu osservati wkoll mill-kurvi tal-polarizzazzjoni fil-Fig.2b.Il-fergħat anodiċi huma assoċjati mal-formazzjoni tal-bijofilm ta 'Pseudomonas aeruginosa u reazzjonijiet ta' ossidazzjoni tal-metall.Fl-istess ħin, ir-reazzjoni katodika hija t-tnaqqis tal-ossiġnu.Il-preżenza ta 'P. aeruginosa żiedet b'mod sinifikanti d-densità tal-kurrent tal-korrużjoni, li kienet madwar ordni ta' kobor ogħla milli fil-kontroll abijotiku.Dan indika li l-bijofilm Pseudomonas aeruginosa tejjeb il-korrużjoni lokalizzata ta '2707 HDSS.Yuan et al.29 sabu li d-densità tal-kurrent tal-korrużjoni ta 'liga ta' Cu-Ni 70/30 żdiedet bil-bijofilm ta 'Pseudomonas aeruginosa.Dan jista 'jkun minħabba l-bijokatalisi tat-tnaqqis tal-ossiġnu mill-bijofilm ta' Pseudomonas aeruginosa.Din l-osservazzjoni tista 'wkoll tispjega l-MIC 2707 HDSS f'dan ix-xogħol.Il-bijofilms aerobiċi jistgħu wkoll inaqqsu l-kontenut ta 'ossiġnu taħthom.Għalhekk, ir-rifjut li repassiv il-wiċċ tal-metall bl-ossiġnu jista 'jkun fattur li jikkontribwixxi għall-MIC f'dan ix-xogħol.
Dickinson et al.38 issuġġerixxa li r-rata ta 'reazzjonijiet kimiċi u elettrokimiċi tiddependi direttament fuq l-attività metabolika tal-batterji mwaħħla mal-wiċċ tal-kampjun u fuq in-natura tal-prodotti tal-korrużjoni.Kif muri fil-Figura 5 u t-Tabella 5, in-numru ta 'ċelluli u l-ħxuna tal-bijofilm naqsu wara 14-il jum.Dan jista 'raġonevolment jiġi spjegat mill-fatt li wara 14-il jum il-biċċa l-kbira taċ-ċelloli ankrati fuq il-wiċċ 2707 HDSS mietu minħabba tnaqqis tan-nutrijenti fil-medju 2216E jew rilaxx ta' joni tal-metall tossiċi mill-matriċi 2707 HDSS.Din hija limitazzjoni tal-esperimenti tal-lott.
F'dan ix-xogħol, bijofilm ta 'Pseudomonas aeruginosa promossi t-tnaqqis lokali ta' Cr u Fe taħt il-bijofilm fuq il-wiċċ ta '2707 HDSS (Fig. 6).Fit-Tabella 6, Fe u Cr naqsu fil-kampjun D meta mqabbla mal-kampjun C, li jindika li x-xoljiment Fe u Cr ikkawżat mill-bijofilm P. aeruginosa inżamm wara l-ewwel 7 ijiem.L-ambjent 2216E jintuża biex jissimula l-ambjent tal-baħar.Fih 17700 ppm Cl-, li huwa komparabbli mal-kontenut tiegħu fl-ilma baħar naturali.Il-preżenza ta '17700 ppm Cl- kienet ir-raġuni ewlenija għat-tnaqqis ta' Cr f'kampjuni mhux bijoloġiċi ta '7 ijiem u 14-il jum analizzati minn XPS.Meta mqabbel mal-kampjun tat-test ta 'Pseudomonas aeruginosa, ix-xoljiment ta' Cr fil-kampjun tat-test abijotiku huwa ħafna inqas minħabba r-reżistenza qawwija ta '2707 HDSS għall-kloru fl-ambjent abijotiku.Fuq il-fig.9 juri l-preżenza ta 'Cr6 + fil-film passivating.Dan jista 'jkun relatat mat-tneħħija ta' Cr minn uċuħ ta 'l-azzar minn bijofilms ta' P. aeruginosa, kif issuġġerit minn Chen u Clayton39.
Minħabba t-tkabbir tal-batterja, il-valuri tal-pH tal-medju qabel u wara l-inkubazzjoni kienu 7.4 u 8.2, rispettivament.Għalhekk, il-korrużjoni ta 'aċidi organiċi mhux probabbli li tikkontribwixxi għal dan ix-xogħol taħt il-bijofilms ta' P. aeruginosa minħabba l-pH relattivament għoli fil-medja tal-massa.Il-pH tal-mezz ta 'kontroll mhux bijoloġiku ma nbidilx b'mod sinifikanti (minn 7.4 inizjali sa 7.5 finali) matul il-perjodu tat-test ta' 14-il jum.Iż-żieda fil-pH fil-medju ta 'l-inoculum wara l-inkubazzjoni kienet assoċjata ma' l-attività metabolika ta 'Pseudomonas aeruginosa, u l-istess effett fuq il-pH instab fin-nuqqas ta' l-istrixxa tat-test.
Kif muri fil-fig.7, il-fond massimu tal-fossa ikkawżat mill-bijofilm Pseudomonas aeruginosa kien 0.69 µm, li huwa akbar b'mod sinifikanti milli fil-medju abijotiku (0.02 µm).Dan jaqbel mad-dejta elettrokimika ta 'hawn fuq.Taħt l-istess kundizzjonijiet, il-fond tal-ħofra ta '0.69 µm huwa aktar minn għaxar darbiet iżgħar mill-valur ta' 9.5 µm speċifikat għal 2205 DSS40.Din id-dejta turi li 2707 HDSS juri reżistenza aħjar għall-MICs minn 2205 DSS.Dan mhux sorprendenti peress li 2707 HDSS għandu livell Cr ogħla, li jippermetti passivazzjoni itwal, jagħmel Pseudomonas aeruginosa aktar diffiċli biex jitneħħa l-passiv, u jibda l-proċess mingħajr preċipitazzjoni sekondarja ta 'ħsara Pitting41.
Bħala konklużjoni, il-pitting MIC instab fuq 2707 uċuħ HDSS fil-brodu Pseudomonas aeruginosa, filwaqt li l-pitting kien negliġibbli fil-midja abijotika.Dan ix-xogħol juri li 2707 HDSS għandu reżistenza aħjar għall-MIC minn 2205 DSS, iżda mhuwiex kompletament immuni għall-MIC minħabba l-bijofilm ta 'Pseudomonas aeruginosa.Dawn ir-riżultati jgħinu fl-għażla ta 'azzar li ma jissaddadx adattat u l-istennija tal-ħajja għall-ambjent tal-baħar.
Il-kampjuni HDSS 2707 ġew ipprovduti mill-Iskola tal-Metallurġija, Northeastern University (NEU), Shenyang, iċ-Ċina.Il-kompożizzjoni elementali ta '2707 HDSS tidher fit-Tabella 1, li ġiet analizzata mid-Dipartiment tal-Analiżi u l-Ittestjar tal-Materjali tal-Università tal-Grigal.Il-kampjuni kollha ġew ittrattati għal soluzzjoni solida f'1180 ° C għal siegħa.Qabel l-ittestjar tal-korrużjoni, 2707 azzar tal-muniti HDSS b'erja tal-wiċċ esposta ta '1 cm2 ġie illustrat għal 2000 grit b'sandpaper tal-karbur tas-silikon u mbagħad illustrat aktar b'demel likwidu tat-trab Al2O3 ta' 0.05 µm.Il-ġnub u l-qiegħ huma protetti b'żebgħa inerti.Wara t-tnixxif, il-kampjuni ġew maħsula b'ilma dejonizzat sterili u sterilizzati b'75% (v/v) etanol għal 0.5 sigħat.Imbagħad ġew imnixxfa bl-arja taħt dawl ultravjola (UV) għal 0.5 sigħat qabel l-użu.
Razza tal-baħar Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 inxtara minn Xiamen Marine Culture Collection (MCCC), iċ-Ċina.Il-mezz likwidu tal-baħar 2216E (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, iċ-Ċina) intuża biex jikkultiva Pseudomonas aeruginosa fi fliexken ta '250 ml u ċelluli tal-ħġieġ elettrokimiku ta' 500 ml taħt kundizzjonijiet aerobiċi f'37 °C.Il-medju fih (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 SrBr.040, 0.08 SrCl2, 0.08 SrBO. .008, 0.008 Na4F0H20PO.1.0 estratt tal-ħmira u 0.1 ċitrat tal-ħadid.Awtoklavi f'121 °C għal 20 minuta qabel it-tilqim.Ċelloli sessili u planktoniċi ġew magħduda taħt mikroskopju tad-dawl bl-użu ta 'emoċitometru b'ingrandiment ta' 400x.Il-konċentrazzjoni inizjali ta 'ċelluli planktonic P. aeruginosa immedjatament wara l-inokulazzjoni kienet ta' madwar 106 ċelluli/mL.
It-testijiet elettrokimiċi twettqu f'ċellula tal-ħġieġ klassika bi tliet elettrodi b'volum medju ta '500 ml.Folja tal-platinu u elettrodu tal-kalomel saturat (SCE) ġew imqabbda mar-reattur permezz ta 'kapillari Luggin mimli b'pont tal-melħ u servew bħala kontro u elettrodi ta' referenza, rispettivament.Biex jinħoloq l-elettrodu tax-xogħol, wajer tar-ram miksi bil-gomma kien imwaħħal ma 'kull kampjun u miksi bl-epossi, li ħalla madwar 1 cm2 ta' erja tal-wiċċ fuq naħa waħda għall-elettrodu tax-xogħol.Waqt il-kejl elettrokimiku, il-kampjuni tqiegħdu fil-mezz 2216E u miżmuma f'temperatura kostanti ta 'inkubazzjoni (37 ° C) f'banju ta' l-ilma.OCP, LPR, EIS u data ta 'polarizzazzjoni dinamika potenzjali tkejlu bl-użu ta' potentiostat Autolab (Referenza 600TM, Gamry Instruments, Inc., USA).It-testijiet LPR ġew irreġistrati b'rata ta 'skan ta' 0.125 mV s-1 fil-medda -5 u 5 mV u Eocp b'rata ta 'kampjunar ta' 1 Hz.L-EIS twettqet fi Eocp fi stat fiss bl-użu ta 'vultaġġ applikat ta' 5 mV b'sinusoid fuq medda ta 'frekwenza ta' 0.01 sa 10,000 Hz.Qabel il-knis potenzjali, l-elettrodi kienu f'modalità ta 'ċirkwit miftuħ sakemm intlaħaq potenzjal stabbli ta' korrużjoni ħielsa ta '42.Bil.Kull test ġie ripetut tliet darbiet bi u mingħajr Pseudomonas aeruginosa.
Kampjuni għall-analiżi metallografika ġew illustrati mekkanikament b'karta SiC imxarrba 2000 grit u mbagħad illustrati b'demel likwidu ta 'trab Al2O3 ta' 0.05 µm għal osservazzjoni ottika.Analiżi metallografika saret bl-użu ta 'mikroskopju ottiku.Il-kampjun kien inċiż b'soluzzjoni ta '10 wt% idrossidu tal-potassju43.
Wara l-inkubazzjoni, aħsel 3 darbiet b'saline buffered phosphate (PBS) (pH 7.4 ± 0.2) u mbagħad waħħal b'2.5% (v/v) glutaraldehyde għal 10 sigħat biex tiffissa l-bijofilm.Deidrazzjoni sussegwenti bl-etanol f'serje gradata (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% u 100% bil-volum) qabel it-tnixxif bl-arja.Fl-aħħarnett, film tad-deheb ġie sputtered fuq il-wiċċ tal-kampjun biex jipprovdi konduttività għall-osservazzjoni SEM44.L-immaġini SEM huma ffukati fuq il-post bl-aktar ċelluli P. aeruginosa stabbiliti fuq il-wiċċ ta 'kull kampjun.Twettqet analiżi EMF biex jinstabu elementi kimiċi.Biex titkejjel il-fond tal-fossa, intuża mikroskopju tal-iskannjar tal-laser konfokali Zeiss (CLSM) (LSM 710, Zeiss, il-Ġermanja).Biex tosserva ħofor tal-korrużjoni taħt il-bijofilm, il-kampjun tat-test l-ewwel ġie mnaddaf skont l-Istandard Nazzjonali Ċiniż (CNS) GB/T4334.4-2000 biex jitneħħew il-prodotti tal-korrużjoni u l-bijofilm mill-wiċċ tal-kampjun tat-test.
Spettroskopija tal-fotoelettroni tar-raġġi X (XPS, ESCALAB250 Surface Analysis System, Thermo VG, USA) analiżi bl-użu ta’ sors ta’ raġġi X monokromatiċi (linja Al Kα b’enerġija ta’ 1500 eV u qawwa ta’ 150 W) f’firxa wiesgħa ta’ enerġiji li jorbtu 0 taħt il-kundizzjonijiet standard ta' –1350 eV.Irreġistra spettri ta 'riżoluzzjoni għolja bl-użu ta' enerġija ta 'pass ta' 50 eV u daqs ta 'pass ta' 0.2 eV.
Neħħi l-kampjun inkubat u aħsel bil-mod bil-PBS (pH 7.4 ± 0.2) għal 15 s45.Biex tosserva l-vijabbiltà batterjali tal-bijofilm fuq il-kampjun, il-bijofilm ġie mtebba bl-użu tal-Kit tal-Vijabilità Batterjali LIVE/DEAD BacLight (Invitrogen, Eugene, OR, USA).Il-kit fih żewġ żebgħa fluworexxenti: żebgħa fluworexxenti ħadra SYTO-9 u żebgħa fluworexxenti ħamra tal-jodur tal-propidju (PI).F'CLSM, tikek fluworexxenti ħodor u ħomor jirrappreżentaw ċelluli ħajjin u mejta, rispettivament.Għat-tbajja’, inkuba 1 ml ta’ taħlita li fiha 3 µl ta’ SYTO-9 u 3 µl ta’ soluzzjoni PI f’temperatura tal-kamra (23°C) fid-dlam għal 20 minuta.Wara dan, il-kampjuni mtebbgħin ġew osservati f'żewġ wavelengths (488 nm għal ċelloli ħajjin u 559 nm għal ċelloli mejta) bl-użu ta 'apparat Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Ġappun).Kejjel il-ħxuna tal-bijofilm fil-modalità ta 'skannjar 3-D.
Kif tikkwota dan l-artikolu: Li, H. et al.Effett tal-bijofilm marittimu Pseudomonas aeruginosa fuq il-korrużjoni mikrobjali ta '2707 super duplex stainless steel.xjenza.Dar 6, 20190;doi:10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Stress qsim tal-korrużjoni ta 'l-azzar inossidabbli duplex LDX 2101 f'soluzzjonijiet ta' klorur fil-preżenza ta 'thiosulfate.korrużjoni.ix-xjenza.80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS u Park, YS Effett tat-trattament tas-sħana tas-soluzzjoni u n-nitroġenu fil-gass protettiv fuq ir-reżistenza għall-korrużjoni tal-pitting ta 'weldjaturi tal-istainless steel super duplex.korrużjoni.ix-xjenza.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. u Lewandowski, Z. Studju komparattiv kimiku ta 'pitting mikrobjali u elettrokimiku fl-istainless steel 316L.korrużjoni.ix-xjenza.45, 2577–2595 (2003).
Luo H., Dong KF, Li HG u Xiao K. Imġieba elettrokimika ta '2205 duplex stainless steel f'soluzzjonijiet alkalini f'diversi valuri pH fil-preżenza ta' klorur.elettrokimika.Ġurnal.64, 211–220 (2012).
Ħin tal-post: Jan-09-2023