Tapadh leibh airson tadhal air Nature.com.Tha thu a’ cleachdadh dreach brobhsair le taic CSS cuibhrichte.Airson an eòlas as fheàrr, tha sinn a’ moladh gun cleachd thu brobhsair ùraichte (no cuir à comas Modh Co-chòrdalachd ann an Internet Explorer).A bharrachd air an sin, gus dèanamh cinnteach à taic leantainneach, bidh sinn a 'sealltainn an làrach gun stoidhlichean agus JavaScript.
A’ taisbeanadh carousel de thrì sleamhnagan aig an aon àm.Cleachd na putanan Roimhe agus Air adhart gus gluasad tro thrì sleamhnagan aig an aon àm, no cleachd na putanan sleamhnag aig an deireadh gus gluasad tro thrì sleamhnagan aig an aon àm.
Tha corrachadh microbial (MIC) na dhuilgheadas mòr ann am mòran ghnìomhachasan oir faodaidh e call mòr eaconamach adhbhrachadh.Thathas a’ cleachdadh stàilinn stainless super duplex 2707 (2707 HDSS) ann an àrainneachdan mara air sgàth cho làidir ‘s a tha e ceimigeach.Ach, cha deach a sheasamh an aghaidh MIC a dhearbhadh gu deuchainneach.Rinn an sgrùdadh seo sgrùdadh air giùlan MIC 2707 HDSS air adhbhrachadh leis a’ bacterium aerobic mara Pseudomonas aeruginosa.Sheall mion-sgrùdadh electroceimiceach, ann an làthaireachd biofilm Pseudomonas aeruginosa ann am meadhan 2216E, gun do dh’ atharraich an comas corrach gu dearbhach, agus mheudaich dùmhlachd sruth corrach.Sheall toraidhean sgrùdadh X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) lùghdachadh ann an susbaint Cr air uachdar an t-sampall fon biofilm.Sheall mion-sgrùdadh air na h-ìomhaighean sloc gun tug biofilms Pseudomonas aeruginosa a-mach doimhneachd sloc as àirde de 0.69 µm às deidh 14 latha de chultar.Ged a tha seo beag, tha e a’ moladh nach eil 2707 HDSS gu tur dìonach bho bhuaidhean biofilms P. aeruginosa air MIC.
Tha stàilinn stainless duplex (DSS) air a chleachdadh gu farsaing ann an grunn ghnìomhachasan air sgàth an cothlamadh foirfe de fheartan meacanaigeach sàr-mhath agus strì an aghaidh creimeadh1,2.Ach, dh’ fhaodadh gun tachair tolladh ionadail fhathast, a dh’ fhaodadh buaidh a thoirt air ionracas na stàilinn seo 3, 4 .Chan eil DSS air a dhìon an aghaidh corrach microbial (MIC) 5,6.Ged a tha an raon tagraidh de DSS gu math farsaing, tha àrainneachdan ann fhathast far nach eil an aghaidh creimeadh DSS gu leòr airson a chleachdadh san fhad-ùine.Tha seo a 'ciallachadh gu bheil feum air stuthan nas daoire le barrachd strì an aghaidh corrach.Lorg Jeon et al.7 gu bheil cuid de chuingealachaidhean aig eadhon stàilinn stainless super duplex (SDSS) a thaobh strì an aghaidh corrach.Mar sin, tha feum air steels stainless super duplex (HDSS) le strì an aghaidh creimeadh nas àirde ann an cuid de thagraidhean.Mar thoradh air seo chaidh leasachadh HDSS làn-chòmhdach.
Tha an aghaidh creimeadh DSS air a dhearbhadh leis a’ cho-mheas de α-phase gu γ-ìre agus raointean air an lughdachadh ann an Cr, Mo agus W ri taobh ìrean àrd-sgoile8,9,10.Tha susbaint àrd de Cr, Mo agus N11 ann an HDSS, a tha a’ toirt dha sàr-dhìonadh corrach agus luach àrd (45-50) luach co-ionann an-aghaidh pitting (PREN), a tha air a mhìneachadh le wt.% Cr + 3.3 (wt.% Mo + 0, 5 wt % W) + 16 wt %.N12.Tha an sàr-aghaidh creimeadh aige an urra ri co-dhèanamh cothromach anns a bheil timcheall air ìrean 50% ferritic (α) agus 50% austenitic (γ).Tha HDSS air feartan meacanaigeach a leasachadh agus neart clorine nas àirde an coimeas ri DSS13 àbhaisteach.Feartan coirbeachd ceimigeach.Tha strì an aghaidh creimeadh nas fheàrr a’ leudachadh cleachdadh HDSS ann an àrainneachdan clorid nas ionnsaigheach leithid àrainneachdan mara.
Tha MIC na dhuilgheadas mòr ann am mòran ghnìomhachasan, a’ gabhail a-steach ola is gas agus solar uisge14.Tha MIC a’ dèanamh suas 20% de mhilleadh corrach15.Tha MIC na chreachadh bith-cheimiceach a chithear ann an iomadh àrainneachd16.Bidh cruthachadh biofilms air uachdar meatailt ag atharrachadh nan suidheachaidhean electrochemical agus mar sin a’ toirt buaidh air a’ phròiseas coirbeachd.Thathas a’ gabhail ris sa chumantas gu bheil coirbeachd MIC air adhbhrachadh le biofilms14.Bidh meanbh-fhàs-bheairtean electrogenic ag ithe mheatailtean air falbh gus lùth fhaighinn airson a bhith beò17.Tha sgrùdaidhean MIC o chionn ghoirid air sealltainn gur e EET (gluasad dealanach extracellular) am feart cuibhreachaidh airson MIC air adhbhrachadh le meanbh-fhàs-bheairtean electrogenic.Sheall Zhang et al.18 gu bheil eadar-mheadhanairean dealanach a’ luathachadh gluasad dealanach eadar ceallan sessile Desulfovibrio vulgaris agus 304 stàilinn gun staoin, a’ leantainn gu ionnsaigh MIC nas cruaidhe.Ann an et al.19 agus Wenzlaff et al.Tha 20 air sealltainn gum faod biofilms de bacteria a tha a’ lughdachadh sulfate creimneach (SRBn) dealanan a ghabhail a-steach gu dìreach bho fho-stratan meatailt, a’ leantainn gu fìor dhroch bhualadh.
Tha fios gu bheil DSS buailteach do MIC ann am meadhanan anns a bheil SRBn, bacteria a tha a' lùghdachadh iarann (IRBn), msaa. 21 .Bidh na bacteria sin ag adhbhrachadh slugadh ionadail air uachdar an DSS fon biofilm22,23.Eu-coltach ri DSS, chan eil mòran fiosrachaidh mun MIC HDSS24.
Tha Pseudomonas aeruginosa na bacterium Gram-àicheil, motile, cumadh slat a tha air a chuairteachadh gu farsaing ann an nàdar25.Is e Pseudomonas aeruginosa cuideachd am prìomh mhicrobiota le uallach airson MIC stàilinn ann an àrainneachd na mara26.Tha gnèithean Pseudomonas an sàs gu dìreach ann am pròiseasan coirbeachd agus tha iad air an aithneachadh mar a’ chiad luchd-tuineachaidh aig àm cruthachadh biofilm27.Tha Mahat et al.28 agus Yuan et al.29 gu bheil Pseudomonas aeruginosa buailteach a bhith ag àrdachadh ìre creimeadh de stàilinn tlàth agus aloidhean ann an àrainneachdan uisgeach.
Is e prìomh amas na h-obrach seo sgrùdadh a dhèanamh air feartan MIC 2707 HDSS air adhbhrachadh leis a’ bacterium aerobic mara Pseudomonas aeruginosa a’ cleachdadh dhòighean electrochemical, dòighean sgrùdaidh uachdar agus mion-sgrùdadh toraidh coirbeachd.Chaidh sgrùdaidhean electroceimiceach a’ toirt a-steach comas cuairteachaidh fosgailte (OCP), strì an aghaidh polarachadh sreathach (LPR), speactroscopaidh bacadh electrochemical (EIS) agus polarachadh comasachd fiùghantach gus sgrùdadh a dhèanamh air giùlan an MIC 2707 HDSS.Bithear a’ dèanamh mion-sgrùdadh speactroscopaidh sgapaidh lùth (EDS) gus eileamaidean ceimigeach a lorg air uachdar corrach.A bharrachd air an sin, chaidh seasmhachd pasivation film oxide fo bhuaidh àrainneachd mara anns a bheil Pseudomonas aeruginosa a dhearbhadh le X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).Chaidh doimhneachd nan slocan a thomhas fo mhiocroscop sganaidh laser confocal (CLSM).
Tha Clàr 1 a’ sealltainn co-dhèanamh ceimigeach 2707 HDSS.Tha Clàr 2 a’ sealltainn gu bheil feartan meacanaigeach sàr-mhath aig 2707 HDSS le neart toraidh de 650 MPa.Air fige.1 a’ sealltainn microstructure optigeach de fhuasglaidhean air a làimhseachadh le teas 2707 HDSS.Chithear bannan fada de ìrean austenitic agus ferritic às aonais ìrean àrd-sgoile ann am meanbh-structar anns a bheil timcheall air 50% ìrean austenitic agus 50% ferritic.
Air fige.Tha 2a a’ sealltainn an comas cuairteachaidh fosgailte (Eocp) an aghaidh ùine nochdaidh airson 2707 HDSS ann am meadhan abiotic 2216E agus broth Pseudomonas aeruginosa airson 14 latha aig 37 ° C.Chaidh a lorg gun do thachair na h-atharrachaidhean as fhollaisiche ann an Eocp anns a’ chiad 24 uairean.Thàinig luachan Eocp anns gach cùis gu àirde aig timcheall air -145 mV (an aghaidh SCE) aig timcheall air 16 uairean agus an uairsin thuit iad gu mòr gu -477 mV (an aghaidh SCE) agus -236 mV (an aghaidh SCE) airson sampallan neo-bith-eòlasach agus P airson sampaill SCE) duilleagan patina, fa leth.Às deidh 24 uairean, dh’ fhan luach Eocp Pseudomonas aeruginosa 2707 HDSS gu ìre mhath seasmhach aig -228 mV (an taca ri SCE), fhad ‘s a bha an luach co-fhreagarrach airson an sampall neo-bhith-eòlasach timcheall air -442 mV (an taca ri SCE).Bha Eocp an làthair Pseudomonas aeruginosa gu math ìosal.
Deuchainn electroceimiceach air sampallan 2707 HDSS ann am meadhanan abiotic agus broth Pseudomonas aeruginosa aig 37 ° C:
(a) Atharrachadh ann an Eocp le ùine nochdaidh, (b) lùb polarachaidh aig latha 14, (c) atharrachadh ann an Rp le ùine nochdaidh, (d) atharrachadh ann an corr le ùine nochdaidh.
Tha Clàr 3 a’ sealltainn crìochan corrach electroceimiceach de 2707 sampall HDSS a tha fosgailte do mheadhanan inoculated abiotic agus P. aeruginosa thar ùine de làithean 14.Le bhith a’ cuir a-mach na lùban anodic agus cathodic chun a’ phuing eadar-ghearraidh, chaidh dùmhlachd sruth corrach (corr), comas creimeadh (Ecorr) agus leathad Tafel (βα agus βc) a dhearbhadh a rèir modhan àbhaisteach30,31.
Mar a chithear ann am Figear 2b, mar thoradh air gluasad suas an lùb P. aeruginosa chaidh àrdachadh ann an Ecorr an taca ris an lùb abiotic.Chaidh luach icorr an t-sampall anns a bheil Pseudomonas aeruginosa, a rèir an ìre coirbeachd, suas gu 0.328 µA cm-2, a tha ceithir tursan nas motha na luach an t-sampall neo-bhith-eòlasach (0.087 µA cm-2).
Tha LPR na dhòigh electrochemical clasaigeach airson mion-sgrùdadh luath neo-sgriosail air coirbeachd.Chaidh a chleachdadh cuideachd airson sgrùdadh a dhèanamh air MIC32.Air fige.Tha 2c a’ sealltainn an atharrachaidh ann an strì an aghaidh polarization (Rp) a rèir na h-ùine nochdaidh.Tha luach Rp nas àirde a’ ciallachadh nas lugha de chreachadh.Taobh a-staigh a’ chiad 24 uairean, thàinig Rp 2707 HDSS gu àirde aig 1955 kΩ cm2 airson sampallan neo-bith-eòlasach agus 1429 kΩ cm2 airson sampallan Pseudomonas aeruginosa.Tha Figear 2c cuideachd a’ sealltainn gun do lùghdaich luach Rp gu luath às deidh aon latha agus gun do dh’ fhuirich e an ìre mhath gun atharrachadh thairis air na 13 latha a tha romhainn.Tha an luach Rp airson an sampall deuchainn Pseudomonas aeruginosa timcheall air 40 kΩ cm2, a tha mòran nas ìsle na an luach 450 kΩ cm2 airson an sampall deuchainn neo-bith-eòlasach.
Tha luach icorr ann an co-rèir ris an ìre coirbeachd èideadh.Faodar a luach obrachadh a-mach bhon cho-aontar Stern-Giri a leanas:
A rèir Zoe et al.33 chaidh leathad Tafel B a ghabhail mar luach àbhaisteach de 26 mV/dec san obair seo.Air fige.Tha 2d a’ sealltainn gun do dh’ fhan icorr an t-srann abiotic 2707 an ìre mhath seasmhach, fhad ‘s a bha ìomhaigh a’ chòmhlain Pseudomonas aeruginosa ag atharrachadh gu làidir le leum mòr às deidh a ’chiad 24 uairean.Bha luach icorr sampall deuchainn Pseudomonas aeruginosa na òrdugh meudachd nas àirde na an smachd neo-bith-eòlasach.Tha an gluasad seo co-chòrdail ri toraidhean an aghaidh polarization.
Tha EIS na dhòigh neo-sgriosail eile a thathas a’ cleachdadh gus ath-bheachdan electrochemical a chomharrachadh aig eadar-aghaidh coirbeachd34.Speactra impedance agus àireamhachadh capacitance de stiallan a tha fosgailte do mheadhanan abiotic agus fuasglaidhean Pseudomonas aeruginosa, is e Rb an aghaidh an fulangach / biofilm a chaidh a chruthachadh air uachdar na stiall, is e Rct an aghaidh gluasad cosgais, is e Cdl an còmhdach dùbailte dealain.) agus paramadairean eileamaid ìre seasmhach QCPE (CPE).Chaidh tuilleadh mion-sgrùdadh a dhèanamh air na crìochan sin le bhith a’ dèanamh coimeas eadar an dàta le modal cuairteachaidh dealain co-ionann (EEC).
Air fige.Tha 3 a’ sealltainn plotaichean àbhaisteach Nyquist (a agus b) agus plotaichean Bode (a’ agus b’) de 2707 sampall HDSS ann am meadhanan abiotic agus broth Pseudomonas aeruginosa aig diofar amannan goir.Ann an làthaireachd Pseudomonas aeruginosa, tha trast-thomhas lùb Nyquist a ‘lùghdachadh.Tha cuilbheart Bode (Fig. 3b') a' sealltainn àrdachadh ann am bacadh iomlan.Gheibhear fiosrachadh mu sheasmhachd ùine fois bho ìre maxima.Air fige.Tha 4 a’ sealltainn na structaran fiosaigeach agus an EEC co-fhreagarrach stèidhichte air aon-fhilleadh (a) agus dà-fhilleadh (b).Tha CPE air a thoirt a-steach don mhodal EEC.Tha gabhail ris agus bacadh air an cur an cèill mar a leanas:
Dà mhodail fiosaigeach agus cuairtean co-ionann co-ionann airson a bhith a’ freagairt air speactram bacadh cùpain 2707 HDSS:
Far a bheil Y0 na mheud CPE, is e j an àireamh mac-meanmnach no (−1) 1/2, is e ω am tricead ceàrnach, agus is e n am bàillidh cumhachd CPE nas lugha na aon35.Tha an tionndadh an-aghaidh gluasad cosgais (ie 1 / Rct) a rèir an ìre creimeadh.Tha luach Rct nas ìsle a’ ciallachadh ìre coirbeachd nas àirde27.Às deidh 14 latha de ghoir, ràinig Rct an sampall deuchainn de Pseudomonas aeruginosa 32 kΩ cm2, a tha mòran nas lugha na an 489 kΩ cm2 den sampall deuchainn neo-bhith-eòlasach (Clàr 4).
Ìomhaighean CLSM agus ìomhaighean SEM ann am fige.Tha 5 a’ sealltainn gu soilleir gu robh an còmhdach biofilm air uachdar sampall HDSS 2707 gu math dùmhail às deidh 7 latha.Ach, às deidh 14 latha dh’ fhàs an còmhdach biofilm gann agus nochd cuid de cheallan marbh.Tha Clàr 5 a’ sealltainn tiugh biofilm de 2707 sampall HDSS às deidh 7 agus 14 latha bho bhith fosgailte do Pseudomonas aeruginosa.Dh’ atharraich an tighead biofilm as àirde bho 23.4 µm às deidh 7 latha gu 18.9 µm às deidh 14 latha.Dhearbh an tighead biofilm cuibheasach seo cuideachd.Lùghdaich e bho 22.2 ± 0.7 μm às deidh 7 latha gu 17.8 ± 1.0 μm às deidh 14 latha.
(a) Ìomhaigh CLSM 3-D aig 7 latha, (b) Ìomhaigh CLSM 3-D aig 14 latha, (c) Ìomhaigh SEM aig 7 latha, agus (d) ìomhaigh SEM aig 14 latha.
Nochd EMF eileamaidean ceimigeach ann am biofilm agus toraidhean coirbeachd air sampaill a bha fosgailte do Pseudomonas aeruginosa airson 14 latha.Air fige.Tha Figear 6 a’ sealltainn gu bheil susbaint C, N, O, P anns na toraidhean biofilm agus coirbeachd mòran nas àirde na ann am fìor-mheatailt, leis gu bheil na h-eileamaidean sin co-cheangailte ri biofilm agus na metabolites aige.Chan fheum meanbh-fhàs-bheairtean ach suimean lorg de Cr agus Fe.Tha an susbaint àrd de Cr agus Fe anns na toraidhean biofilm agus coirbeachd air uachdar an t-sampall a’ nochdadh call eileamaidean anns a’ mhaitrix meatailt mar thoradh air corran.
Às deidh 14 latha, chaidh slocan le agus às aonais P. aeruginosa fhaicinn ann am meadhan 2216E.Mus deach an goir, bha uachdar nan sampallan rèidh agus gun lochdan (Fig. 7a).Às deidh goir agus toirt air falbh stuthan biofilm agus corrach, chaidh na slocan as doimhne air uachdar an t-sampall a sgrùdadh a’ cleachdadh CLSM, mar a chithear ann am Fig. 7b agus c.Cha deach sloc follaiseach sam bith a lorg air uachdar an smachd neo-bith-eòlasach (an doimhneachd sloc as àirde 0.02 µm).B’ e an doimhneachd sloc as àirde a dh’ adhbhraich Pseudomonas aeruginosa 0.52 µm às deidh 7 latha agus 0.69 µm às deidh 14 latha, stèidhichte air doimhneachd cuibheasach an t-sloc as àirde bho 3 sampall (chaidh doimhneachd 10 sloc as àirde a thaghadh airson gach sampall) agus ràinig e 0. 42 ± 0.12 µm .agus 0.52 ± 0.15 µm, fa leth (Clàr 5).Tha na luachan doimhneachd dimple seo beag ach cudromach.
(a) mus nochd e;(b) 14 latha ann an àrainneachd abiotic;(c) 14 latha ann am broth P. aeruginosa.
Air fige.Tha Clàr 8 a’ sealltainn speactram XPS de dhiofar uachdar sampall, agus tha geàrr-chunntas air a’ cheimigeachd a chaidh a sgrùdadh airson gach uachdar ann an Clàr 6. Ann an Clàr 6, bha na ceudadan atamach de Fe agus Cr mòran na b’ ìsle an làthair P. aeruginosa (sampaill A agus B ) na anns na stiallan smachd neo-bith-eòlasach.(sampaill C agus D).Airson sampall de Pseudomonas aeruginosa, chaidh an lùb speactram ìre cridhe Cr 2p a chuir a-steach do cheithir phàirtean as àirde le lùth ceangail (BE) de 574.4, 576.6, 578.3 agus 586.8 eV, a chaidh a shònrachadh do Cr, Cr2O3, CrO3 agus Cr (OH) 3, fa leth (Fig. 9a agus b).Airson sampallan neo-bhith-eòlasach, tha speactra na prìomh ìre Cr 2p ann am Figs.Ann an 9c agus d tha an dà phrìomh stùc Cr (BE 573.80 eV) agus Cr2O3 (BE 575.90 eV), fa leth.B’ e an eadar-dhealachadh as iongantaiche eadar an cùpón abiotic agus an coupon P. aeruginosa làthaireachd Cr6+ agus bloigh an ìre mhath àrd de Cr(OH)3 (BE 586.8 eV) fon biofilm.
Spectra uachdar farsaing XPS de shampall 2707 HDSS ann an dà mheadhan airson 7 agus 14 latha, fa leth.
(a) foillseachadh P. aeruginosa 7 latha, (b) foillseachadh P. aeruginosa 14 latha, (c) foillseachadh abiotic 7 latha, (d) foillseachadh abiotic 14 latha.
Tha HDSS a’ nochdadh ìre àrd de dh’ aghaidh corrach anns a’ mhòr-chuid de àrainneachdan.Dh'aithris Kim et al.2 gun robh HDSS UNS S32707 air a chomharrachadh mar DSS làn doped le PREN nas àirde na 45. B 'e luach PREN sampall HDSS 2707 san obair seo 49. Tha seo mar thoradh air susbaint àrd Cr agus ìrean àrda de Mo agus Ni, a tha feumail ann an àrainneachdan searbhagach agus àrainneachdan le susbaint àrd de chlorides.A bharrachd air an sin, tha an co-dhèanamh cothromach agus microstructure gun lochdan a’ toirt seachad seasmhachd structarail agus strì an aghaidh creimeadh.A dh'aindeoin sàr-aghaidh ceimigeach, tha an dàta deuchainneach san obair seo a' sealltainn nach eil 2707 HDSS gu tur dìonach bho Pseudomonas aeruginosa biofilm MICs.
Sheall toraidhean electroceimiceach gun do dh'èirich ìre corrach 2707 HDSS ann am broth Pseudomonas aeruginosa gu mòr às deidh 14 latha an taca ris an àrainneachd neo-bhith-eòlasach.Ann am Figear 2a, chaidh lùghdachadh ann an Eocp fhaicinn an dà chuid anns a 'mheadhan abiotic agus ann am broth P. aeruginosa anns a' chiad 24 uairean.Às deidh sin, bidh am biofilm a ’crìochnachadh a’ còmhdach uachdar an t-sampall agus bidh Eocp a ’fàs gu ìre mhath seasmhach.Ach, bha an ìre bith-eòlasach Eocp mòran nas àirde na an ìre abiotic Eocp.Tha adhbharan ann airson a bhith a ‘creidsinn gu bheil an eadar-dhealachadh seo co-cheangailte ri cruthachadh biofilms P. aeruginosa.Air fige.2g, ràinig luach icorr 2707 HDSS 0.627 µA cm-2 an làthair Pseudomonas aeruginosa, a tha na òrdugh meud nas àirde na an smachd neo-bith-eòlasach (0.063 µA cm-2), a tha co-chòrdail ris an Rct luach air a thomhas le EIS.Anns a 'chiad beagan làithean, mheudaich luachan bacadh ann am broth P. aeruginosa mar thoradh air ceangal ceallan P. aeruginosa agus cruthachadh biofilm.Ach, bidh an casg a’ lughdachadh nuair a bhios am biofilm gu tur a’ còmhdach uachdar an t-sampall.Thathas a’ toirt ionnsaigh air an ìre dìon sa mhòr-chuid air sgàth cruthachadh metabolites biofilm agus biofilm.Mar sin, bidh strì an aghaidh creimeadh a’ lughdachadh thar ùine, agus bidh tasgaidhean Pseudomonas aeruginosa ag adhbhrachadh creimeadh ionadail.Tha na gluasadan ann an àrainneachdan abiotic eadar-dhealaichte.Bha an aghaidh creimeadh an smachd neo-bhith-eòlasach mòran nas àirde na luach co-fhreagarrach nan sampallan a bha fosgailte do bhroth Pseudomonas aeruginosa.A bharrachd air an sin, airson sampallan abiotic, ràinig luach Rct 2707 HDSS 489 kΩ cm2 air latha 14, a tha 15 uair nas àirde na ann an làthaireachd Pseudomonas aeruginosa (32 kΩ cm2).Mar sin, tha sàr-aghaidh creimeadh aig 2707 HDSS ann an àrainneachd sterile, ach chan eil e air a dhìon bho ionnsaigh MIC le Pseudomonas aeruginosa biofilm.
Faodar na toraidhean sin fhaicinn cuideachd bho na lùban polarization ann am Figs.2b.Tha branching anodic co-cheangailte ri cruthachadh biofilm Pseudomonas aeruginosa agus ath-bheachdan oxidation meatailt.Aig an aon àm, is e an ath-bhualadh cathodic lughdachadh ocsaidean.Mheudaich làthaireachd P. aeruginosa gu mòr an dùmhlachd sruth corrach, a bha timcheall air òrdugh meudachd nas àirde na ann an smachd abiotic.Sheall seo gun do chuir am biofilm Pseudomonas aeruginosa ri coirbeachd ionadail 2707 HDSS.Lorg Yuan et al.29 gun deach dùmhlachd sruth corrach de 70/30 Cu-Ni alloy àrdachadh le Pseudomonas aeruginosa biofilm.Dh’fhaodadh seo a bhith mar thoradh air biocatalysis lughdachadh ocsaidean le Pseudomonas aeruginosa biofilm.Faodaidh an amharc seo cuideachd mìneachadh a dhèanamh air MIC 2707 HDSS san obair seo.Faodaidh biofilms aerobic cuideachd an ìre ocsaidean a tha fodha a lughdachadh.Mar sin, dh’ fhaodadh diùltadh an uachdar meatailt ath-ghabhail le ocsaidean a bhith na fheart a tha a’ cur ri MIC san obair seo.
Dickinson et al.Mhol 38 gu bheil ìre ath-bheachdan ceimigeach agus electroceimiceach gu dìreach an urra ri gnìomhachd metabolach bacteria a tha ceangailte ri uachdar an t-sampall agus air nàdar nan toraidhean coirbeachd.Mar a chithear ann am Figear 5 agus Clàr 5, chaidh an àireamh de cheallan agus tighead biofilm sìos às deidh 14 latha.Faodar seo a mhìneachadh gu reusanta leis an fhìrinn gun do bhàsaich a’ mhòr-chuid de na ceallan acair air uachdar 2707 HDSS às deidh 14 latha air sgàth dìth beathachaidh sa mheadhan 2216E no leigeil ma sgaoil ions meatailt puinnseanta bhon mhaitrix 2707 HDSS.Is e seo cuingealachadh air deuchainnean baidse.
Anns an obair seo, bhrosnaich biofilm Pseudomonas aeruginosa ìsleachadh ionadail Cr agus Fe fon biofilm air uachdar 2707 HDSS (Fig. 6).Ann an Clàr 6, lùghdaich Fe agus Cr ann an sampall D an coimeas ri sampall C, a 'sealltainn gun deach sgaoileadh Fe agus Cr a dh' adhbhraich an P. aeruginosa biofilm a chumail suas às deidh a 'chiad 7 latha.Tha an àrainneachd 2216E air a chleachdadh gus àrainneachd na mara a shamhlachadh.Tha 17700 ppm Cl- ann, a tha coltach ris na tha ann an uisge mara nàdarra.B’ e làthaireachd 17700 ppm Cl- am prìomh adhbhar airson an lùghdachadh ann an Cr ann an sampallan neo-bith-eòlasach 7-latha agus 14-latha air an sgrùdadh le XPS.An coimeas ris an sampall deuchainn de Pseudomonas aeruginosa, tha sgaoileadh Cr anns an sampall deuchainn abiotic mòran nas lugha mar thoradh air an aghaidh làidir 2707 HDSS ri clorine san àrainneachd abiotic.Air fige.Tha 9 a’ sealltainn làthaireachd Cr6+ anns an fhilm fulangach.Dh’ fhaodadh seo a bhith co-cheangailte ri toirt air falbh Cr bho uachdar stàilinn le P. aeruginosa biofilms, mar a chaidh a mholadh le Chen agus Clayton39.
Mar thoradh air fàs bacterial, b’ e luachan pH a’ mheadhan ro agus às deidh goir 7.4 agus 8.2, fa leth.Mar sin, chan eil e coltach gun cuir corrach searbhag organach ris an obair seo fo P. aeruginosa biofilms air sgàth pH an ìre mhath àrd anns a’ mhòr-mheadhan.Cha do dh'atharraich pH a 'mheadhan smachd neo-bith-eòlasach gu mòr (bho thùs 7.4 gu 7.5 mu dheireadh) rè ùine deuchainn latha 14.Bha an àrdachadh ann am pH anns a’ mheadhan inoculum às deidh goir co-cheangailte ri gnìomhachd metabolach Pseudomonas aeruginosa, agus chaidh an aon bhuaidh air pH a lorg às aonais an stiall deuchainn.
Mar a chithear ann am fige.7, b’ e 0.69 µm an doimhneachd sloc as àirde a dh’ adhbhraich biofilm Pseudomonas aeruginosa, a tha gu math nas àirde na anns a’ mheadhan abiotic (0.02 µm).Tha seo ag aontachadh leis an dàta electrochemical gu h-àrd.Fo na h-aon chumhachan, tha doimhneachd an t-sloc 0.69 µm còrr is deich tursan nas lugha na an luach 9.5 µm a chaidh a shònrachadh airson 2205 DSS40.Tha an dàta seo a’ sealltainn gu bheil 2707 HDSS a’ nochdadh an aghaidh MICs nas fheàrr na 2205 DSS.Chan eil seo na iongnadh leis gu bheil ìre Cr nas àirde aig 2707 HDSS, a leigeas le pasivation nas fhaide, a’ dèanamh Pseudomonas aeruginosa nas duilghe a bhith air a thruailleadh, agus a ’tòiseachadh air a’ phròiseas às aonais sileadh àrd-sgoile cronail Pitting41.
Ann an co-dhùnadh, chaidh pitting MIC a lorg air uachdar 2707 HDSS ann am broth Pseudomonas aeruginosa, fhad ‘s a bha pitting glè bheag ann am meadhanan abiotic.Tha an obair seo a’ sealltainn gu bheil strì nas fheàrr aig 2707 HDSS ri MIC na 2205 DSS, ach chan eil e gu tur dìonach bho MIC air sgàth biofilm Pseudomonas aeruginosa.Bidh na toraidhean sin a’ cuideachadh le bhith a’ taghadh steels stainless iomchaidh agus dùil-beatha airson àrainneachd na mara.
Chaidh na sampallan 2707 HDSS a thoirt seachad le Sgoil Meatailteachd, Oilthigh Ear-thuath (NEU), Shenyang, Sìona.Tha co-dhèanamh eileamaideach 2707 HDSS ri fhaicinn ann an Clàr 1, a chaidh a sgrùdadh le Roinn Sgrùdaidh Stuthan agus Deuchainn Oilthigh Ear-thuath.Chaidh a h-uile sampall a làimhseachadh airson fuasgladh cruaidh aig 1180 ° C airson 1 uair.Mus deach deuchainn creachaidh a dhèanamh, chaidh stàilinn coin 2707 HDSS le farsaingeachd uachdar fosgailte de 1 cm2 a lìomhadh gu 2000 grit le pàipear-gainmhich silicon carbide agus an uairsin a lìomhadh le siodar pùdar 0.05 µm Al2O3.Tha na taobhan agus bonn air an dìon le peant neo-sheasmhach.Às deidh tiormachadh, chaidh na sampallan a nighe le uisge deionized steril agus an sterilachadh le 75% (v / v) ethanol airson 0.5 h.Bha iad an uairsin air an tiormachadh le èadhar fo sholas ultraviolet (UV) airson 0.5 h mus deach an cleachdadh.
Chaidh strain mara Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 a cheannach bho Chruinneachadh Cultar Mara Xiamen (MCCC), Sìona.Meadhan lionn mara 2216E (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Sìona) air a chleachdadh airson cultar Pseudomonas aeruginosa ann am flasgaichean 250 ml agus ceallan glainne electrochemical 500 ml fo chumhachan aerobic aig 37 ° C.Meadhanach a’ toirt a-steach (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 SrBr2 , 0.0.0.0, 0.08 SrBr2 , 0.0.0.0. 8, 0.008 Na4F0H20PO .1.0 earrann beirm agus 0.1 citrate iarainn.Autoclave aig 121 ° C airson 20 mionaid mus tèid a chuir a-steach.Chaidh ceallan sessile agus planctonic a chunntadh fo mhiocroscop aotrom a’ cleachdadh hemocytometer aig meudachadh 400x.Bha a’ chiad chruinneachadh de cheallan planctonic P. aeruginosa dìreach às deidh an inoculation timcheall air 106 cealla / mL.
Chaidh deuchainnean electroceimiceach a dhèanamh ann an cealla glainne trì-dealanach clasaigeach le tomhas meadhanach de 500 ml.Bha duilleag platanam agus dealan calomel shàthaichte (SCE) ceangailte ris an reactair tro capillary Luggin air a lìonadh le drochaid salainn agus air a fhrithealadh mar electrodan cunntais agus iomraidh, fa leth.Gus an dealan obrach a chruthachadh, chaidh uèir copar còmhdaichte le rubair a cheangal ri gach sampall agus air a còmhdach le epoxy, a’ fàgail timcheall air 1 cm2 de raon uachdar air aon taobh airson an dealan obrach.Rè tomhais electrochemical, chaidh na sampallan a chuir anns a ’mheadhan 2216E agus an cumail aig teòthachd brosnachaidh cunbhalach (37 ° C) ann an amar uisge.Chaidh OCP, LPR, EIS agus dàta polarachaidh fiùghantach a thomhas le bhith a’ cleachdadh Autolab potentiostat (Iomradh 600TM, Gamry Instruments, Inc., USA).Chaidh deuchainnean LPR a chlàradh aig ìre scan de 0.125 mV s-1 anns an raon -5 agus 5 mV agus Eocp le ìre samplachaidh de 1 Hz.Chaidh EIS a dhèanamh aig Eocp stàite seasmhach a’ cleachdadh bholtadh gnìomhaichte de 5 mV le sinusoid thairis air raon tricead 0.01 gu 10,000 Hz.Mus deach an sguabadh às, bha na dealanan ann am modh cuairte fosgailte gus an ruigeadh comas corrach seasmhach an-asgaidh de 42.Le.Chaidh gach deuchainn ath-aithris trì tursan le agus às aonais Pseudomonas aeruginosa.
Chaidh sampaill airson mion-sgrùdadh metallographic a lìomhadh gu meacanaigeach le pàipear SiC fliuch 2000 grit agus an uairsin air a lìomhadh le siodar pùdar 0.05 µm Al2O3 airson amharc optigeach.Chaidh mion-sgrùdadh metallographic a dhèanamh a’ cleachdadh miocroscop optigeach.Chaidh an sampall a shnaidheadh le fuasgladh 10 wt% potassium hydroxide43.
Às deidh goir, nigh 3 tursan le saline buffered fosfáit (PBS) (pH 7.4 ± 0.2) agus an uairsin cuir air dòigh le 2.5% (v / v) glutaraldehyde airson 10 uairean gus am biofilm a chàradh.Dehydration às deidh sin le ethanol ann an sreath ceum (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% agus 100% a rèir tomhas-lìonaidh) mus tiormachadh èadhair.Mu dheireadh, chaidh film òir a sputtered air uachdar an t-sampall gus giùlan a sholarachadh airson amharc SEM44.Tha na h-ìomhaighean SEM ag amas air an àite leis na ceallan P. aeruginosa as stèidhichte air uachdar gach sampall.Chaidh mion-sgrùdadh EMF a dhèanamh gus eileamaidean ceimigeach a lorg.Gus doimhneachd an t-sloc a thomhas, chaidh microsgop sganaidh laser confocal Zeiss (CLSM) (LSM 710, Zeiss, a’ Ghearmailt) a chleachdadh.Gus sùil a thoirt air slocan coirbeachd fon biofilm, chaidh an sampall deuchainn a ghlanadh an toiseach a rèir Inbhe Nàiseanta Shìona (CNS) GB / T4334.4-2000 gus toraidhean coirbeachd agus biofilm a thoirt air falbh bho uachdar an sampall deuchainn.
Mion-sgrùdadh spectroscopy photoelectron X-ray (XPS, ESCALAB250 Surface Analysis System, Thermo VG, USA) a’ cleachdadh stòr X-ray monochromatic (loidhne Al Kα le lùth de 1500 eV agus cumhachd 150 W) ann an raon farsaing de lùth ceangail 0 fo na cumhaichean àbhaisteach -1350 eV.Clàraich speactra àrd-rèiteachaidh a’ cleachdadh lùth pas 50 eV agus meud ceum 0.2 eV.
Thoir air falbh an sampall goirte agus nigh gu socair e le PBS (pH 7.4 ± 0.2) airson 15 s45.Gus sùil a chumail air ion-obrachadh bacterial am biofilm air an sampall, chaidh am biofilm a dhath le bhith a’ cleachdadh an LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, USA).Tha dà dhath flùraiseach anns a’ phut: dath flùraiseach uaine SYTO-9 agus dath flùraiseach dearg propidium iodide (PI).Ann an CLSM, tha dotagan flùraiseach uaine is dearg a’ riochdachadh cheallan beò agus marbh, fa leth.Airson staining, thoir 1 ml de mheasgachadh anns a bheil 3 µl de SYTO-9 agus 3 µl de fhuasgladh PI aig teòthachd an t-seòmair (23 ° C) anns an dorchadas airson 20 mionaid.Às deidh sin, chaidh na sampallan dhathte fhaicinn aig dà thonn (488 nm airson ceallan beò agus 559 nm airson ceallan marbh) a’ cleachdadh inneal Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Iapan).Tomhais an tighead biofilm ann am modh sganaidh 3-D.
Mar a bheir thu luaidh air an artaigil seo: Li, H. et al.Buaidh biofilm mara Pseudomonas aeruginosa air creimeadh microbial de 2707 de stàilinn stainless super duplex.saidheans.Taigh 6, 20190;doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Strus sgàineadh corrach de LDX 2101 duplex stàilinn gun staoin ann am fuasglaidhean chloride an làthair thiosulfate.corrach.an saidheans.80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS agus Park, YS Buaidh làimhseachadh teas fuasglaidh agus nitrigin ann a bhith a’ dìon gas air seasamh an-aghaidh creimeadh tàthan stàilinn stainless super duplex.corrach.an saidheans.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. agus Lewandowski, Z. Sgrùdadh coimeasach ceimigeach air sgoltadh microbial agus electrochemical ann an stàilinn stainless 316L.corrach.an saidheans.45, 2577–2595 (2003).
Luo H., Dong KF, Li HG agus Xiao K. Giùlan electrochemical de 2205 duplex stàilinn gun staoin ann am fuasglaidhean alcaileach aig diofar luachan pH an làthair clorid.electrochemistry.Iris.64, 211–220 (2012).
Ùine puist: Faoilleach-09-2023