Pseudomonas aeruginosa itsas biofilmaren eragina 2707 Super Duplex altzairu herdoilgaitzaren mikrobioen korrosioan

Eskerrik asko Nature.com bisitatzeagatik.CSS laguntza mugatua duen arakatzailearen bertsioa erabiltzen ari zara.Esperientzia onena lortzeko, eguneratutako arakatzailea erabiltzea gomendatzen dugu (edo Internet Explorer-en bateragarritasun modua desgaitzea).Horrez gain, etengabeko laguntza bermatzeko, gunea estilorik eta JavaScript gabe erakusten dugu.
Hiru diapositibako karrusel bat bistaratzen du aldi berean.Erabili Aurrekoa eta Hurrengoa botoiak aldi berean hiru diapositibatik mugitzeko, edo erabili amaierako graduatzaile-botoiak hiru diapositibatik aldi berean mugitzeko.
Mikrobioen korrosioa (MIC) arazo handia da industria askotan, galera ekonomiko handiak ekar ditzakeelako.Super duplex altzairu herdoilgaitza 2707 (2707 HDSS) itsas inguruneetan erabiltzen da bere erresistentzia kimiko bikainagatik.Hala ere, MICarekiko duen erresistentzia ez da esperimentalki frogatu.Ikerketa honek Pseudomonas aeruginosa itsas bakterio aerobikoak eragindako MIC 2707 HDSSren portaera aztertu du.Analisi elektrokimikoak erakutsi zuen 2216E medioan Pseudomonas aeruginosa biofilma egotean, korrosio-potentziala positiboki aldatu zela eta korrosio-korrontearen dentsitatea handitu zela.X izpien fotoelektroiaren espektroskopia (XPS) analisiaren emaitzek biofilmaren azpian laginaren gainazaleko Cr edukiaren gutxitzea erakutsi zuten.Hobiaren irudien analisiak ikusi zuen Pseudomonas aeruginosa biofilmek 0,69 µm-ko hobiaren gehienezko sakonera ekoizten zutela 14 egunez hazi ondoren.Hau txikia den arren, iradokitzen du 2707 HDSS ez daudela P. aeruginosa biofilmek MIC-an duten efektuetatik erabat immunea.
Duplex altzairu herdoilgaitza (DSS) asko erabiltzen da hainbat industriatan propietate mekaniko bikainen eta korrosioarekiko erresistentzia konbinazio ezin hobea dela eta.Hala ere, hobi lokalizatuak gerta daitezke oraindik, eta horrek 3, 4 altzairu honen osotasunari eragin diezaioke.DSS ez dago mikrobioen korrosioaren aurka (MIC)5,6.DSSren aplikazio-eremua oso zabala den arren, oraindik badira inguruneak non DSS-en korrosioarekiko erresistentzia nahikoa ez den epe luzerako erabiltzeko.Horrek esan nahi du korrosioarekiko erresistentzia handiagoa duten material garestiagoak behar direla.Jeon et al.7k aurkitu zuten altzairu herdoilgaitzezko super duplexak (SDSS) ere muga batzuk dituela korrosioarekiko erresistentziari dagokionez.Horregatik, korrosioarekiko erresistentzia handiagoa duten altzairu herdoilgaitzezko super duplexak (HDSS) beharra dago zenbait aplikaziotan.Horrek aleazio handiko HDSSen garapena ekarri zuen.
DSS-ren korrosioarekiko erresistentzia α-fasearen eta γ-fasearen eta bigarren faseen ondoan dauden Cr, Mo eta W-n agortutako eremuen erlazioak zehazten du8,9,10.HDSSk Cr, Mo eta N11 eduki handia dauka, eta horrek korrosioarekiko erresistentzia bikaina ematen dio eta balio handiko (45-50) pitting erresistentzia balio baliokidea (PREN), hau da, % pisuan Cr + 3,3 (% Mo pisuan) definitzen dena. + 0, % 5 pisua) + % 16 pisua.N12.Bere korrosioarekiko erresistentzia bikaina konposizio orekatu baten araberakoa da, gutxi gorabehera %50 ferritiko (α) eta %50 austenitiko (γ) faseak dituena.HDSS-k propietate mekanikoak hobetu ditu eta kloroarekiko erresistentzia handiagoa du DSS13 konbentzionalarekin alderatuta.Korrosio kimikoaren ezaugarriak.Korrosioarekiko erresistentzia hobeak HDSSaren erabilera hedatzen du kloruro-ingurune agresiboagoetan, hala nola itsas inguruneetan.
MIC arazo garrantzitsua da industria askotan, petrolioa eta gasa eta ur hornidura barne14.MIC korrosioaren kalte guztien % 20 da15.MIC ingurune askotan ikus daitekeen korrosio bioelektrokimikoa da16.Gainazal metalikoetan biofilmak sortzeak baldintza elektrokimikoak aldatzen ditu eta, beraz, korrosio prozesuan eragiten du.Orokorrean onartzen da MIC korrosioa biofilmek eragiten dutela14.Mikroorganismo elektrogenikoek metalak jaten dituzte bizirauteko energia lortzeko17.Azken MIC ikerketek frogatu dute EET (zelulaz kanpoko elektroi-transferentzia) mikroorganismo elektrogenikoek eragindako MICaren faktore mugatzailea dela.Zhang et al.18ek frogatu zuten elektroi-bitartekariek Desulfovibrio vulgaris zelula sesilen eta 304 altzairu herdoilgaitzaren arteko elektroi-transferentzia bizkortzen dutela, eta ondorioz, MIC eraso larriagoa da.Anning et al.19 eta Wenzlaff et al.20ek frogatu dute sulfato erreduzitzaile korrosiboen bakterioen (SRB) biofilmek metalezko substratuetatik zuzenean elektroiak xurga ditzaketela, eta ondorioz, zulo larriak eragin ditzakete.
SRBak, burdina murrizten duten bakterioak (IRBs) eta abar dituzten euskarrietan MIC-ekiko sentikorra dela ezagutzen da 21 .Bakterio hauek biofilmaren azpian DSSaren gainazalean pitting lokalizatuak eragiten dituzte22,23.DSS ez bezala, gutxi dakigu MIC HDSS24-ri buruz.
Pseudomonas aeruginosa Gram negatiboa, higikorra eta haga-formako bakterioa da, naturan oso hedatuta dagoena25.Pseudomonas aeruginosa itsas ingurunean altzairuaren MICaren erantzule nagusia ere bada26.Pseudomonas espezieek zuzenean parte hartzen dute korrosio-prozesuetan eta biofilmaren sorreran lehen kolonizatzaile gisa aitortzen dira27.Mahat et al.28 eta Yuan et al.29-k frogatu zuen Pseudomonas aeruginosa-k altzairu epelen eta aleazioen korrosio-tasa handitzeko joera duela ur inguruneetan.
Lan honen helburu nagusia Pseudomonas aeruginosa itsas bakterio aerobikoak eragindako 2707 HDSSren MIC propietateak aztertzea da, metodo elektrokimikoak, gainazaleko analisi metodoak eta korrosio produktuen analisia erabiliz.MIC 2707 HDSS-ren portaera aztertzeko, zirkuitu irekiko potentziala (OCP), polarizazio linealaren erresistentzia (LPR), inpedantzia elektrokimikoko espektroskopia (EIS) eta potentzial dinamikoaren polarizazioa barne.Energia barreiatzeko espektroskopia (EDS) analisia egiten da korroditutako gainazaletan elementu kimikoak detektatzeko.Gainera, Pseudomonas aeruginosa duen itsas ingurunearen eraginpean oxido-filmaren pasivazioaren egonkortasuna X izpien fotoelektroi-espektroskopia (XPS) zehaztu zen.Hobien sakonera laser eskaneatzeko mikroskopio konfokal batean (CLSM) neurtu zen.
1. taulak 2707 HDSSren konposizio kimikoa erakusten du.2. taulak erakusten du 2707 HDSS-ak propietate mekaniko bikainak dituela 650 MPa-ko eten-indarrarekin.irudian.1. 2707 HDSS disoluzioaren mikroegitura optikoa erakusten da.Fase sekundariorik gabeko fase austenitiko eta ferritikoen banda luzangak ikus daitezke gutxi gorabehera %50 austenitiko eta %50 ferritikoak dituen mikroegitura batean.
irudian.2a-k zirkuitu irekiko potentziala (Eocp) erakusten du 2707 HDSS-ren esposizio-denbora 2216E medio abiotikoan eta Pseudomonas aeruginosa salda 14 egunez 37 °C-tan.Eocp-en aldaketarik nabarmenenak lehenengo 24 orduetan gertatu zirela ikusi zen.Eocp balioak bi kasuetan -145 mV inguru (SCEren aldean) 16 ordu ingurura iritsi ziren eta gero nabarmen jaitsi ziren -477 mV (SCEren aldean) eta -236 mV (SCEren aldean) lagin ez-biologikoetarako eta P erlatiborako. SCE) patina-hostoak, hurrenez hurren.24 ordu igaro ondoren, Pseudomonas aeruginosa 2707 HDSSren Eocp balioa nahiko egonkor mantendu zen -228 mV-n (SCErekin alderatuta), lagin ez-biologikoari dagokion balioa -442 mV gutxi gorabehera (SCErekin alderatuta).Eocp Pseudomonas aeruginosaren presentzia nahiko baxua izan zen.
2707 HDSS laginen proba elektrokimikoak euskarri abiotikoetan eta Pseudomonas aeruginosa salda 37 °C-tan:
(a) Eocp-en aldaketa esposizio-denborarekin, (b) polarizazio-kurba 14. egunean, (c) Rp-ren aldaketa esposizio-denborarekin, (d) korr-aldaketa esposizio-denborarekin.
3. taulan 2707 HDSS laginen korrosio-parametro elektrokimikoak erakusten dira 14 egunetan zehar inokulatutako medio abiotiko eta P. aeruginosaren eraginpean.Kurba anodiko eta katodikoen estrapolazio tangentzialak ebakidura-punturari esker, korrosio-korronte-dentsitatea (icorr), korrosio-potentziala (Ecorr) eta Tafel malda (βα eta βc) metodo estandarren arabera zehaztea ahalbidetu zuen30,31.
2b irudian ikusten den bezala, P. aeruginosa kurbaren goranzko desplazamenduak Ecorr-en igoera eragin zuen kurba abiotikoaren aldean.Pseudomonas aeruginosa duen laginaren icorr balioa, korrosio-abiaduraren proportzioan, 0,328 µA cm-2-ra igo zen, hau da, lagin ez-biologikoarena baino lau aldiz handiagoa (0,087 µA cm-2).
LPR korrosioaren analisi ez-suntsitzailerako metodo elektrokimiko klasikoa da.MIC32 aztertzeko ere erabili izan da.irudian.2c-k polarizazio-erresistentziaren (Rp) aldaketa erakusten du esposizio denboraren arabera.Rp balio handiagoak korrosio gutxiago esan nahi du.Lehenengo 24 orduetan, Rp 2707 HDSS-ak 1955 kΩ cm2-koa izan zuen biologikoak ez diren aleentzat eta 1429 kΩ cm2 Pseudomonas aeruginosa aleentzat.2c irudiak ere erakusten du Rp balioa egun baten ondoren azkar gutxitu zela eta gero nahiko aldatu gabe geratu zela hurrengo 13 egunetan.Pseudomonas aeruginosa probako laginaren Rp balioa 40 kΩ cm2 ingurukoa da, hau da, biologikoa ez den laginaren 450 kΩ cm2 balioa baino askoz txikiagoa.
icorr-en balioa korrosio-tasa uniformearekiko proportzionala da.Bere balioa Stern-Giri ekuazio honetatik kalkula daiteke:
Zoe et al-en arabera.33 Tafel B aldapa 26 mV/dec-ko balio tipikotzat hartu da lan honetan.irudian.2d-k erakusten du 2707 andui abiotikoaren ikorr-a nahiko egonkor mantendu zela, eta Pseudomonas aeruginosa bandaren ikorr-ak, berriz, gorakada handia izan zuen lehen 24 orduen ondoren jauzi handi batekin.Pseudomonas aeruginosa probako laginaren icorr balioa kontrol ez-biologikoarena baino magnitude ordena handiagoa izan zen.Joera hori bat dator polarizazio-erresistentziaren emaitzekin.
EIS korrosio-interfaze batean erreakzio elektrokimikoak karakterizatzeko erabiltzen den beste metodo ez-suntsitzailea da34.Medio abiotikoen eta Pseudomonas aeruginosa-ren soluzioen eraginpean dauden banden inpedantzia-espektroak eta kapazitate-kalkuluak, Rb bandaren gainazalean eratutako pasibo/biofilmaren erresistentzia da, Rct karga transferitzeko erresistentzia, Cdl geruza bikoitzeko elektrikoa.) eta QCPE fase konstanteko elementua (CPE) parametroak.Parametro hauek gehiago aztertu ziren datuak zirkuitu elektriko baliokide batekin (EEC) eredu batekin alderatuz.
irudian.3. irudian Nyquist lursail tipikoak (a eta b) eta Bode lursailak (a' eta b') 2707 HDSS laginak abiotikoen eta Pseudomonas aeruginosa saldaren inkubazio-aldi desberdinetan erakusten ditu.Pseudomonas aeruginosa-ren aurrean, Nyquist begiztaren diametroa gutxitzen da.Bode grafikoak (3b' irudia) inpedantzia totalaren igoera erakusten du.Erlaxazio denbora-konstanteari buruzko informazioa fase maximoetatik lor daiteke.irudian.4. geruza bakarreko (a) eta bi geruzako (b) oinarritutako egitura fisikoak eta dagokion EEE erakusten dira.CPE EEE ereduan sartzen da.Haren onarpena eta inpedantzia honela adierazten dira:
Bi eredu fisiko eta dagozkion zirkuitu baliokideak 2707 HDSS kupoi inpedantzia espektroa egokitzeko:
Non Y0 CPEren magnitudea den, j irudizko zenbakia edo (−1)1/2 den, ω maiztasun angeluarra den eta n CPE potentzia-faktorea bat baino txikiagoa den35.Karga-transferentzia-erresistentzia-inbertsioa (hau da, 1/Rct) korrosio-tasari dagokio.Rct balio txikiagoak korrosio-tasa handiagoa esan nahi du27.14 eguneko inkubazioaren ondoren, Pseudomonas aeruginosa-ren saiakuntza-laginaren Rct-a 32 kΩ cm2-ra iritsi zen, hau da, proba ez-biologikoko laginaren 489 kΩ cm2 baino askoz txikiagoa (4. taula).
CLSM irudiak eta SEM irudiak irudian.5 argi eta garbi erakusten du HDSS 2707 laginaren gainazaleko biofilm estaldura oso trinkoa zela 7 egun igaro ondoren.Hala ere, 14 egunen buruan biofilmaren estaldura gutxitu egin zen eta zelula hil batzuk agertu ziren.5. taulak 2707 HDSS laginen biofilm lodiera erakusten du 7 eta 14 egun Pseudomonas aeruginosa-rekin esposizioaren ondoren.Biofilmaren gehienezko lodiera 23,4 µm-tik 7 egunen buruan 18,9 µm-ra aldatu zen 14 egunen buruan.Biofilmaren batez besteko lodierak ere joera hori baieztatu zuen.22,2 ± 0,7 μm-tik 7 egun igaro ondoren 17,8 ± 1,0 μm-ra jaitsi zen.
(a) 3-D CLSM irudia 7 egunetan, (b) 3-D CLSM irudia 14 egunetan, (c) SEM irudia 7 egunetan eta (d) SEM irudia 14 egunetan.
EMF-k biofilmetan eta korrosio-produktuetan elementu kimikoak agerian utzi zituen 14 egunez Pseudomonas aeruginosa-ren eraginpean jarritako laginetan.irudian.6. Irudiak erakusten du biofilmetan eta korrosio-produktuetan C, N, O, P-ren edukia metal hutsean baino askoz handiagoa dela, elementu horiek biofilmarekin eta bere metabolitoekin lotuta baitaude.Mikroorganismoek Cr eta Fe aztarnak baino ez dituzte behar.Biofilmean eta laginaren gainazalean dauden korrosio-produktuetan Cr eta Fe eduki handiak, korrosioaren ondorioz matrize metalikoko elementuen galera adierazten du.
14 egun igaro ondoren, P. aeruginosa zuten eta gabe zuloak ikusi ziren 2216E ertainetan.Inkubazioaren aurretik, laginen gainazala leuna eta akatsik gabekoa zen (7a. irudia).Biofilma eta korrosio produktuak inkubatu eta kendu ondoren, laginaren gainazaleko hobi sakonenak CLSM erabiliz aztertu ziren, 7b eta c irudietan erakusten den moduan.Kontrol ez-biologikoaren gainazalean ez da zulo agerikorik aurkitu (hobiaren gehienezko sakonera 0,02 µm).Pseudomonas aeruginosa-k eragindako hobi-sakonera maximoa 0,52 µm izan zen 7 egunen buruan eta 0,69 µm 14 egunen buruan, 3 laginetako batez besteko hobi-sakonera maximoan oinarrituta (lagin bakoitzeko 10 hobi-sakonera maximo aukeratu ziren) eta 0,42 ± 0,12 µm-ra iritsi zen. .eta 0,52 ± 0,15 µm, hurrenez hurren (5. taula).Diplo-sakonera-balio hauek txikiak baina garrantzitsuak dira.
a) esposizioaren aurretik;b) 14 egun ingurune abiotiko batean;(c) 14 egun P. aeruginosa saldan.
irudian.8. taulan hainbat lagin-azalen XPS espektroak ageri dira, eta gainazal bakoitzerako aztertutako kimika 6. taulan laburbiltzen da. 6. taulan, Fe eta Cr-en portzentaje atomikoak askoz txikiagoak ziren P. aeruginosaren presentzian (A eta B laginak). ) kontrol ez-biologikoko zerrendatan baino.(C eta D laginak).Pseudomonas aeruginosa-ren lagin baterako, Cr 2p nukleo-mailako kurba espektrala 574,4, 576,6, 578,3 eta 586,8 eV-ko lotura-energiarekin (BE) lau osagai gailurretan egokitu zen, Cr, Cr2O3, CrO3 eta Cr(OH) esleitu zitzaizkion. 3, hurrenez hurren (9a eta b. irudiak).Lagin ez-biologikoetarako, irudietako Cr 2p nukleo-mailaren espektroak.9c eta d-k Cr (BE 573,80 eV) eta Cr2O3 (BE 575,90 eV) bi gailur nagusiak dituzte, hurrenez hurren.Kupoi abiotikoaren eta P. aeruginosa kupoiaren arteko alderik nabarmenena biofilmaren azpian Cr6+ eta Cr(OH)3 (BE 586,8 eV) frakzio nahiko altua egotea izan zen.
2707 HDSS laginen gainazal zabaleko XPS espektro bi euskarritan 7 eta 14 egunez, hurrenez hurren.
(a) 7 eguneko P. aeruginosa esposizioa, (b) 14 eguneko P. aeruginosa esposizioa, (c) 7 eguneko esposizio abiotikoa, (d) 14 eguneko esposizio abiotikoa.
HDSS-k korrosioarekiko erresistentzia maila altua erakusten du ingurune gehienetan.Kim et al.2-ek jakinarazi zuten HDSS UNS S32707 oso dopatutako DSS gisa identifikatu zela 45 baino PREN handiagoarekin. Lan honetan 2707 HDSS laginaren PREN balioa 49koa izan zen. Hau Cr eduki eta Mo eta maila altuen ondorioz gertatzen da. Ni, ingurune azidoetan eta kloruro-eduki handia duten inguruneetan erabilgarriak direnak.Gainera, konposizio orekatuak eta akatsik gabeko mikroegiturak egitura-egonkortasuna eta korrosioarekiko erresistentzia eskaintzen dute.Erresistentzia kimiko bikaina izan arren, lan honetako datu esperimentalek erakusten dute 2707 HDSS ez dela guztiz immunea Pseudomonas aeruginosa biofilm MICekiko.
Emaitza elektrokimikoak erakutsi zuen Pseudomonas aeruginosa saldan 2707 HDSSren korrosio-tasa nabarmen handitu zela 14 egun igaro ondoren, ingurune ez-biologikoarekin alderatuta.2a irudian, Eocp-aren beherakada ikusi da bai medio abiotikoan bai P. aeruginosa saldan lehen 24 orduetan.Horren ondoren, biofilmak laginaren gainazala estaltzen amaitzen du eta Eocp nahiko egonkor bihurtzen da.Hala ere, Eocp maila biotikoa Eocp maila abiotikoa baino askoz ere altuagoa zen.Desberdintasun hori P. aeruginosa biofilmen sorrerarekin lotuta dagoela pentsatzeko arrazoiak daude.irudian.2g, 2707 HDSS-ren icorr balioa 0,627 µA cm-2-ra iritsi zen Pseudomonas aeruginosa-ren aurrean, hau da, kontrol ez-biologikoarena baino magnitude ordena handiagoa (0,063 µA cm-2), Rct-arekin bat datorrena. EISek neurtutako balioa.Lehen egunetan, P. aeruginosa saldan inpedantzia-balioak handitu egin ziren P. aeruginosa zelulak atxikitzearen eta biofilmen eraketaren ondorioz.Hala ere, inpedantzia gutxitzen da biofilmak laginaren gainazala guztiz estaltzen duenean.Babes-geruza erasotzen da batez ere biofilm eta biofilm metabolitoen sorreragatik.Hori dela eta, korrosioarekiko erresistentzia gutxitzen da denborarekin, eta Pseudomonas aeruginosa-ren gordailuak korrosio lokalizatua eragiten du.Ingurune abiotikoen joerak desberdinak dira.Kontrol ez-biologikoaren korrosioarekiko erresistentzia Pseudomonas aeruginosa salda jasandako laginei dagokien balioa baino askoz handiagoa izan zen.Gainera, lagin abiotikoetarako, Rct 2707 HDSS balioa 489 kΩ cm2-ra iritsi zen 14. egunean, hau da, Pseudomonas aeruginosa-ren presentzian baino 15 aldiz handiagoa (32 kΩ cm2).Horrela, 2707 HDSS-ak korrosioarekiko erresistentzia bikaina du ingurune antzu batean, baina ez dago Pseudomonas aeruginosa biofilmaren MIC erasoetatik babestuta.
Emaitza hauek irudietako polarizazio kurbetatik ere ikus daitezke.2b.Adarkatze anodikoa Pseudomonas aeruginosa biofilm eraketarekin eta metalen oxidazio erreakzioekin lotuta dago.Aldi berean, erreakzio katodikoa oxigenoaren murrizketa da.P. aeruginosa presentziak nabarmen handitu zuen korrosio-korronte-dentsitatea, hau da, kontrol abiotikoan baino magnitude ordena bat handiagoa zen.Horrek adierazi zuen Pseudomonas aeruginosa biofilmak 2707 HDSSren korrosio lokalizatua hobetu zuela.Yuan et al.29ek aurkitu zuten 70/30 Cu-Ni aleazio baten korrosio-korronte-dentsitatea Pseudomonas aeruginosa biofilmaren bidez handitu zela.Hau Pseudomonas aeruginosa biofilmaren oxigeno-murrizketaren biokatalisiaren ondorioz izan daiteke.Behaketa honek MIC 2707 HDSS ere azal dezake lan honetan.Biofilm aerobikoek azpian duten oxigeno-edukia ere murriztu dezakete.Beraz, metalezko gainazala oxigenoarekin birpasibatzeari uko egitea lan honetan MIC-ari laguntzen dion faktorea izan daiteke.
Dickinson et al.38-k iradoki zuen erreakzio kimiko eta elektrokimikoen abiadura zuzenean laginaren gainazalean atxikitako bakterioen jarduera metabolikoaren eta korrosio produktuen izaeraren araberakoa dela.5. Irudian eta 5. Taulan erakusten den bezala, zelula kopurua eta biofilm lodiera gutxitu egin ziren 14 egun igaro ondoren.Hau arrazoiz azal daiteke 14 egunen buruan 2707 HDSS gainazalean ainguratutako zelula gehienak hil zirela 2216E medioan mantenugaiak agortzeagatik edo 2707 HDSS matrizetik metal ioi toxikoen askapenagatik.Hau batch esperimentuen muga da.
Lan honetan, Pseudomonas aeruginosa biofilm batek Cr eta Fe-ren agortze lokala sustatu zuen 2707 HDSSren gainazaleko biofilmaren azpian (6. irudia).6. taulan, Fe eta Cr gutxitu egin dira D laginean C laginarekin alderatuta, eta P. aeruginosa biofilmak eragindako Fe eta Cr disoluzioa lehen 7 egunen ondoren mantendu egin dela adierazten du.2216E ingurunea itsas ingurunea simulatzeko erabiltzen da.17700 ppm Cl- ditu, itsasoko ur naturalean duen edukiaren parekoa dena.17700 ppm Cl-ren presentzia izan zen XPS-ek analizatutako 7 eguneko eta 14 eguneko lagin ez-biologikoetan Cr-a gutxitzearen arrazoi nagusia.Pseudomonas aeruginosa-ren proba-laginarekin alderatuta, Cr-aren disoluzioa askoz txikiagoa da 2707 HDSS-ak ingurune abiotikoan kloroarekiko duen erresistentzia handia dela eta.irudian.9. irudiak Cr6+-ren presentzia erakusten du pasibazio-filmean.Hau P. aeruginosa biofilmek altzairuzko gainazaletatik Cr kentzearekin erlazionatuta egon daiteke, Chen eta Clayton-ek iradokitzen duten moduan39.
Bakterioen hazkuntza dela eta, inkubazioaren aurretik eta ondoren medioaren pH balioak 7,4 eta 8,2 izan ziren, hurrenez hurren.Beraz, azido organikoen korrosioak nekez lagunduko du lan honetan P. aeruginosa biofilmen azpian, solteko medioan pH nahiko altua dela eta.Kontrol-medio ez-biologikoaren pH-a ez da nabarmen aldatu (hasierako 7,4tik azken 7,5era) 14 eguneko proba-aldian.Inkubazioaren ondoren inokulu-medioaren pH-aren igoera Pseudomonas aeruginosa-ren jarduera metabolikoarekin erlazionatu zen, eta pH-an eragin bera aurkitu zen proba-bandarik ezean.
irudian ikusten den bezala.7, Pseudomonas aeruginosa biofilmak eragindako hobi-sakonera maximoa 0,69 µm-koa izan zen, hau da, ingurune abiotikoan baino nabarmen handiagoa (0,02 µm).Hau bat dator goiko datu elektrokimikoekin.Baldintza berdinetan, 0,69 µm-ko hobiaren sakonera 2205 DSS40-rako zehaztutako 9,5 µm balioa baino hamar aldiz txikiagoa da.Datu hauek erakusten dute 2707 HDSS 2205 DSSek baino erresistentzia hobea duela MICekiko.Ez da harritzekoa 2707 HDSSk Cr maila handiagoa duelako, eta horrek pasivazio luzeagoa ahalbidetzen du, Pseudomonas aeruginosa despasivatzea zailagoa egiten du eta bigarren mailako prezipitazio kaltegarririk gabe hasten du prozesua Pitting41.
Ondorioz, MIC pitting aurkitu zen 2707 HDSS gainazaletan Pseudomonas aeruginosa saldan, pitting media abiotikoetan arbuiagarria izan zen bitartean.Lan honek erakusten du 2707 HDSSak MICarekiko erresistentzia hobea duela 2205 DSSak baino, baina ez da guztiz immunea MICarekiko Pseudomonas aeruginosa biofilmaren ondorioz.Emaitza hauek itsas ingurunerako altzairu herdoilgaitzezko egokiak eta bizi-itxaropena aukeratzen laguntzen dute.
2707 HDSS laginak Shenyang, Txinako Ipar-ekialdeko Unibertsitateko (NEU) Metalurgia Eskolak eman zituen.2707 HDSSren oinarrizko konposizioa 1. taulan ageri da, Northeastern Unibertsitateko Materialen Analisi eta Proba Sailak aztertu zuena.Lagin guztiak soluzio solidorako tratatu ziren 1180 °C-tan ordubetez.Korrosio-probak egin baino lehen, 1 cm2-ko azalera ageriko azalera duen 2707 HDSS txanpon-altzairua siliziozko karburozko paperarekin leundu zen 2000 grana arte eta, ondoren, 0,05 µm Al2O3 hauts-minda batekin leundu zen.Alboak eta behea pintura geldoz babestuta daude.Lehortu ondoren, laginak ur deionizatu esterilarekin garbitu eta % 75 (v/v) etanolarekin esterilizatu ziren 0,5 orduz.Ondoren, airez lehortu ziren argi ultramorearen azpian (UV) 0,5 orduz erabili aurretik.
Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 itsas tentsioa Txinako Xiamen Marine Culture Collection (MCCC) erosi zen.Marine 2216E medio likidoa (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Txina) Pseudomonas aeruginosa 250 ml-ko flaskoetan eta 500 ml-ko beira elektrokimikoko zelula 37 °C-tan baldintza aerobikoetan hazteko erabili zen.Erdiguneak (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 SrBr03,02,02,03,03 ,008, 0,008 Na4F0H20PO.1,0 legamia extract eta 0,1 burdin zitrato.Autoklabea 121 °C-tan inokulatu aurretik 20 minutuz.Zelula sesilak eta planktonikoak argi mikroskopioan zenbatu ziren hemozitometro bat erabiliz, 400x handitzearekin.P. aeruginosa planktonikoaren zelulen hasierako kontzentrazioa inokulatu eta berehala 106 zelula/ml izan zen gutxi gorabehera.
Proba elektrokimikoak 500 ml-ko bolumen ertaineko hiru elektrodoko kristalezko zelula klasiko batean egin ziren.Platinozko xafla bat eta saturatu kalomelako elektrodo bat (SCE) erreaktorera konektatu ziren gatz-zubi batez betetako Luggin kapilar baten bidez eta kontrako eta erreferentziazko elektrodo gisa balio zuten, hurrenez hurren.Lan-elektrodoa sortzeko, lagin bakoitzari gomaz estalitako kobre-haria erantsi eta epoxiz estali zen, alde batean 1 cm2 inguru azalera utziz lan-elektrodoarentzat.Neurketa elektrokimikoetan, laginak 2216E medioan jarri ziren eta inkubazio-tenperatura konstantean (37°C) mantendu ziren bainu batean.OCP, LPR, EIS eta polarizazio dinamiko potentzialaren datuak Autolab potentiostato baten bidez neurtu dira (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., AEB).LPR probak 0,125 mV s-1-ko eskaneatu-abiaduran grabatu ziren -5 eta 5 mV tartean eta Eocp 1 Hz-ko laginketa-tasa batekin.EIS egoera egonkorreko Eocp-an egin zen 0,01 eta 10.000 Hz arteko maiztasun-tarte batean sinusoide batekin 5 mV-ko tentsio aplikatua erabiliz.Ekorketa potentzialaren aurretik, elektrodoak zirkuitu irekiko moduan egon ziren 42ko korrosio potentzial aske egonkorra lortu arte.Horrekin.Proba bakoitza hiru aldiz errepikatu zen Pseudomonas aeruginosarekin eta gabe.
Analisi metalografikoa egiteko laginak mekanikoki leundu ziren 2000 lurreko SiC paper hezearekin eta gero 0,05 µm Al2O3 hauts-minda batekin leundu ziren behaketa optikorako.Azterketa metalografikoa mikroskopio optiko baten bidez egin da.Lagina %10 pisuko potasio hidroxido-disoluzioarekin grabatu zen43.
Inkubazioa egin ondoren, garbitu 3 aldiz fosfato tamponatuko gatzarekin (PBS) (pH 7,4 ± 0,2) eta, ondoren, % 2,5 (v/v) glutaraldehidoarekin finkatu 10 orduz biofilma finkatzeko.Ondoren, etanolarekin deshidratazioa maila mailakatuan (% 50, % 60, % 70, % 80, % 90, % 95 eta % 100 bolumenaren arabera) airea lehortu aurretik.Azkenik, urrezko film bat bota zen laginaren gainazalean SEM44 behaketarako eroankortasuna emateko.SEM irudiak lagin bakoitzaren gainazalean P. aeruginosa zelularik finkatuenak dituzten tokian zentratzen dira.Elementu kimikoak detektatzeko EMF analisia egin da.Hobiaren sakonera neurtzeko, Zeiss konfocal laser scanning mikroskopioa (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Alemania) erabili zen.Biofilmaren azpian korrosio-hobiak behatzeko, proba-lagina lehenik eta behin Txinako National Standard (CNS) GB/T4334.4-2000-ren arabera garbitu zen, korrosio-produktuak eta biofilma proba-laginaren gainazaletik kentzeko.
X izpien fotoelektroiaren espektroskopia (XPS, ESCALAB250 Gainazaleko Analisi Sistema, Thermo VG, AEB) analisia X izpien iturri monokromatiko bat erabiliz (1500 eV-ko energia eta 150 W-ko potentzia duen Al Kα lerroa) lotura-energia sorta zabalean. 0 –1350 eV-ko baldintza estandarren azpitik.Grabatu bereizmen handiko espektroak 50 eV-ko pasa-energia eta 0,2 eV-ko urrats-tamaina erabiliz.
Kendu inkubatutako lagina eta astiro-astiro garbitu PBSarekin (pH 7,4 ± 0,2) 15 s45.Laginaren biofilmaren bakterioen bideragarritasuna behatzeko, biofilma LIVE/DEAD BacLight BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, AEB) erabiliz tindatu zen.Kitak bi koloratzaile fluoreszente ditu: SYTO-9 koloratzaile fluoreszente berdea eta propidio ioduroa (PI) koloratzaile fluoreszente gorria.CLSMn, puntu berde fluoreszenteak eta gorriak zelula biziak eta hilak adierazten dituzte, hurrenez hurren.Tindatzeko, inkubatu 3 µl SYTO-9 eta 3 µl PI soluzio dituen nahasketa baten ml giro-tenperaturan (23°C) ilunpean 20 minutuz.Horren ostean, zikindutako laginak bi uhin-luzeratan behatu ziren (488 nm zelula bizientzat eta 559 nm zelula hilentzat) Nikon CLSM aparatu batekin (C2 Plus, Nikon, Japonia).Neurtu biofilmaren lodiera 3D eskaneatzeko moduan.
Nola aipatu artikulu hau: Li, H. et al.Pseudomonas aeruginosa itsas biofilmaren eragina 2707 super duplex altzairu herdoilgaitzaren mikrobioen korrosioan.zientzia.6. etxea, 20190;doi:10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 altzairu herdoilgaitzezko duplexaren tentsio-korrosioaren pitzadura kloruro-soluzioetan tiosulfatoaren aurrean.korrosioa.zientzia.80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS eta Park, YS Disoluzio-tratamendu termikoen eta gas babeslearen nitrogenoaren eragina altzairu herdoilgaitzezko super duplexeko soldaduren korrosioarekiko erresistentzian.korrosioa.zientzia.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. eta Lewandowski, Z. 316L altzairu herdoilgaitzezko mikrobioen eta elektrokimikoen pitting konparazio kimiko bat.korrosioa.zientzia.45, 2577–2595 (2003).
Luo H., Dong KF, Li HG eta Xiao K. 2205 duplex altzairu herdoilgaitzaren portaera elektrokimikoa disoluzio alkalinoetan pH hainbat baliotan kloruroaren aurrean.elektrokimika.Aldizkaria.64, 211–220 (2012).