Phello ea Pseudomonas aeruginosa Marine Biofilm ho Microbial Corrosion ea 2707 Super Duplex Stainless Steel

Kea leboha ha u etetse Nature.com.U sebelisa mofuta oa sebali o nang le tšehetso e fokolang ea CSS.Bakeng sa boiphihlelo bo botle ka ho fetesisa, re khothaletsa hore o sebelise sebatli se ntlafalitsoeng (kapa o tima Compatibility Mode ho Internet Explorer).Ho feta moo, ho netefatsa ts'ehetso e tsoelang pele, re bonts'a sebaka sena ntle le mekhoa le JavaScript.
E hlahisa carousel ea li-slide tse tharo ka nako e le 'ngoe.Sebelisa likonopo tse Fetileng le Tse Latelang ho feta har'a li-slide tse tharo ka nako, kapa sebelisa likonopo tsa selaete qetellong ho tsamaea har'a li-slide tse tharo ka nako.
Microbial corrosion (MIC) ke bothata bo boholo liindastering tse ngata hobane e ka lebisa tahlehelong e kholo ea moruo.Super duplex stainless steel 2707 (2707 HDSS) e sebelisoa libakeng tsa leoatle ka lebaka la khanyetso ea eona e ntle ea lik'hemik'hale.Leha ho le joalo, khanyetso ea eona ho MIC ha e so ka e bontšoa ka liteko.Phuputso ena e ile ea hlahloba boitšoaro ba MIC 2707 HDSS bo bakoang ke baktheria ea marine aerobic Pseudomonas aeruginosa.Tlhahlobo ea electrochemical e bontšitse hore ka pel'a Pseudomonas aeruginosa biofilm ka har'a 2216E medium, bokhoni ba ho senya bo fetohile hantle, 'me sekhahla sa hona joale sa ho senya se ile sa eketseha.Liphetho tsa tlhahlobo ea X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) li bontšitse ho fokotseha ha litaba tsa Cr sebakeng sa sampole tlasa biofilm.Tlhahlobo ea litšoantšo tsa sekoti e bonts'itse hore li-biofilms tsa Pseudomonas aeruginosa li hlahisitse botebo ba sekoti sa 0.69 µm kamora matsatsi a 14 a setso.Le hoja sena se le senyenyane, se fana ka maikutlo a hore 2707 HDSS ha e sireletsehe ka ho feletseng liphellong tsa P. aeruginosa biofilms ho MIC.
Duplex stainless steel (DSS) e sebelisoa haholo liindastering tse fapaneng ka lebaka la motsoako o phethahetseng oa thepa e ntle ea mochini le ho hanyetsa kutu1,2.Leha ho le joalo, pitting ea sebakeng sa heno e ntse e ka etsahala, e ka amang botšepehi ba tšepe ena 3, 4 .DSS ha e sirelelitsoe khahlanong le ho bola ha likokoana-hloko (MIC)5,6.Le hoja mefuta e mengata ea ts'ebeliso ea DSS e pharaletseng haholo, ho ntse ho e-na le libaka tseo ho tsona ho hanyetsa ha kutu ha DSS ho sa lekaneng bakeng sa tšebeliso ea nako e telele.Sena se bolela hore lisebelisoa tse theko e boima haholo tse nang le khanyetso e phahameng ea kutu lia hlokahala.Jeon et al.7 ba fumane hore esita le super duplex stainless steel (SDSS) e na le mefokolo e itseng mabapi le ho hanyetsa kutu.Ka hona, ho na le tlhokahalo ea litšepe tsa super duplex stainless (HDSS) tse nang le khanyetso e phahameng ea kutu lits'ebetsong tse itseng.Sena se ile sa lebisa ho nts'etsopele ea HDSS e kopantsoeng haholo.
Khanyetso ea kutu ea DSS e khethoa ke karolelano ea α-phase ho γ-phase le libaka tse fokolitsoeng ho Cr, Mo le W haufi le mekhahlelo ea bobeli8,9,10.HDSS e na le litaba tse phahameng tsa Cr, Mo le N11, tse e fang khanyetso e ntle ea kutu le boleng bo phahameng (45-50) bo lekanang le pitting resistance value (PREN), e hlalosoang ke wt.% Cr + 3.3 (wt.% Mo + 0, 5 wt% W) + 16 wt%.N12.Ho hanyetsa ha eona ho khabane ho itšetlehile ka sebopeho se leka-lekaneng se nang le mekhahlelo e ka bang 50% ea ferritic (α) le 50% austenitic (γ).HDSS e ntlafalitse thepa ea mochini le khanyetso e phahameng ea chlorine ha e bapisoa le DSS13 e tloaelehileng.Litšobotsi tsa ho bola ha lik'hemik'hale.Khanyetso e ntlafalitsoeng ea kutu e eketsa tšebeliso ea HDSS libakeng tse mabifi tsa chloride joalo ka tikoloho ea leoatle.
MIC ke bothata bo boholo liindastering tse ngata, ho kenyeletsoa oli le khase le phepelo ea metsi14.MIC e ikarabella bakeng sa 20% ea tšenyo eohle ea kutu15.MIC ke corrosion ea bioelectrochemical e ka bonoang libakeng tse ngata16.Ho thehoa ha li-biofilms holim'a tšepe ho fetola maemo a electrochemical 'me kahoo ho susumetsa mokhoa oa ho senya.Ka kakaretso ho amohetsoe hore MIC corrosion e bakoa ke biofilms14.Likokoana-hloko tsa motlakase li ja litšepe e le hore li fumane matla a ho phela17.Liphuputso tsa morao-rao tsa MIC li bontšitse hore EET (extracellular electron transfer) ke eona ntho e thibelang MIC e bakoang ke likokoana-hloko tsa motlakase.Zhang et al.18 ba bontšitse hore li-electrone mediators li potlakisa phetiso ea elektronike pakeng tsa lisele tsa Desulfovibrio vulgaris sessile le 304 tšepe e sa hloekang, e leng se bakang tlhaselo e matla ea MIC.Anning le al.19 le Wenzlaff et al.20 li bontšitse hore biofilms ea corrosive sulfate-reducing bacteria (SRBs) e ka monya lielektrone ka kotloloho ho tsoa ho li-substrates tsa tšepe, e leng se bakang pitting e matla.
DSS e tsejoa hore e ka hlaseloa ke MIC mecheng ea litaba e nang le SRBs, libaktheria tse fokotsang tšepe (IRBs), joalo-joalo 21.Libaktheria tsena li baka pitting ea sebakeng sa heno holim'a DSS tlas'a biofilm22,23.Ho fapana le DSS, ha ho tsejoe hakaalo ka MIC HDSS24.
Pseudomonas aeruginosa ke baktheria ea Gram-negative, e motile, e bōpehileng joaloka molamu e ajoang haholo tlhahong25.Pseudomonas aeruginosa hape ke microbiota e ka sehloohong e ikarabellang bakeng sa MIC ea tšepe tikolohong ea leoatle26.Mefuta ea Pseudomonas e ameha ka ho toba lits'ebetsong tsa kutu 'me e tsejoa e le li-colonizers tsa pele nakong ea tlhahiso ea biofilm27.Mahat et al.28 le Yuan et al.29 e bontšitse hore Pseudomonas aeruginosa e na le tšekamelo ea ho eketsa sekhahla sa ho bola ha tšepe e bonolo le li-alloys libakeng tsa metsing.
Sepheo se seholo sa mosebetsi ona ke ho ithuta thepa ea MIC ea 2707 HDSS e bakoang ke baktheria ea marine aerobic Pseudomonas aeruginosa ho sebelisa mekhoa ea electrochemical, mekhoa ea ho hlahloba holim'a metsi le tlhahlobo ea lihlahisoa tsa ho bola.Lithuto tsa electrochemical tse kenyelletsang bokhoni ba potoloho e bulehileng (OCP), linear polarization resistance (LPR), electrochemical impedance spectroscopy (EIS) le dynamic potential polarization li ile tsa etsoa ho ithuta boitšoaro ba MIC 2707 HDSS.Ho etsoa tlhahlobo ea "energy dispersive spectroscopy" (EDS) ho fumana likarolo tsa lik'hemik'hale libakeng tse kolobisitsoeng.Ho phaella moo, botsitso ba filimi ea oxide passivation tlas'a tšusumetso ea tikoloho ea leoatle e nang le Pseudomonas aeruginosa e ile ea khethoa ke X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).Botebo ba likoti bo ile ba lekanngoa ka microscope ea confocal laser scanning (CLSM).
Letlapa la 1 le bonts'a sebopeho sa lik'hemik'hale tsa 2707 HDSS.Letlapa la 2 le bonts'a hore 2707 HDSS e na le thepa e ntle ea mochini e nang le matla a tlhahiso ea 650 MPa.Ka feiga.1 e bonts'a optical microstructure ea tharollo ea mocheso e tšoaroang 2707 HDSS.Lihlopha tse telele tsa mekhahlelo ea austenitic le ea ferritic ntle le mekhahlelo ea bobeli li ka bonoa ka har'a microstructure e nang le hoo e ka bang 50% austenitic le 50% ferritic phases.
Ka feiga.2a e bonts'a monyetla o bulehileng oa potoloho (Eocp) khahlano le nako ea ho pepeseha bakeng sa 2707 HDSS ho 2216E abiotic medium le moro oa Pseudomonas aeruginosa matsatsi a 14 ho 37°C.Ho ile ha fumanoa hore liphetoho tse hlahelletseng ka ho fetisisa ho Eocp li etsahetse nakong ea lihora tse 24 tsa pele.Litekanyetso tsa Eocp maemong ana ka bobeli li ile tsa fihla sehlohlolong hoo e ka bang -145 mV (khahlanong le SCE) hoo e ka bang lihora tse 16 mme tsa theoha haholo ho -477 mV (khahlanong le SCE) le -236 mV (khahlanong le SCE) bakeng sa lisampole tseo e seng tsa tlhaho le P bakeng sa mong ka. SCE) makhasi a patina, ka ho latellana.Ka mor'a lihora tse 24, boleng ba Eocp ba Pseudomonas aeruginosa 2707 HDSS bo ile ba lula bo tsitsitse ho -228 mV (ha ho bapisoa le SCE), ha boleng bo lumellanang ba sampole e seng ea baeloji e ne e ka ba -442 mV (ha e bapisoa le SCE).Eocp boteng ba Pseudomonas aeruginosa e ne e le tlase haholo.
Teko ea electrochemical ea lisampole tsa 2707 HDSS mecheng ea litaba tsa abiotic le moro oa Pseudomonas aeruginosa ho 37 ° C:
(a) Phetoho ho Eocp le nako ea ho pepeseha, (b) polarization curve ka letsatsi la 14, (c) phetoho ea Rp le nako ea ho pepeseha, (d) phetoho e amanang le nako ea ho pepeseha.
Letlapa la 3 le bonts'a li-parameter tsa electrochemical corrosion tsa 2707 HDSS disampole tse pepesehileng ho abiotic le P. aeruginosa mecha ea litaba e kentsoeng ka nako ea matsatsi a 14.Tangential extrapolation ea anodic le cathodic curves ho ea mateanong a litsela e ile ea lumella hore ho be le boikemisetso ba ho senyeha ha hona joale (icorr), bokhoni ba ho senya (Ecorr) le letsoapo la Tafel (βα le βc) ho latela mekhoa e tloaelehileng30,31.
Joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong sa 2b, phetoho e holimo ea sekhahla sa P. aeruginosa e entse hore ho be le keketseho ea Ecorr ha e bapisoa le sekhahla sa abiotic.Theko ea icorr ea sampole e nang le Pseudomonas aeruginosa, tekano le sekhahla sa kutu, e nyolohetse ho 0.328 µA cm-2, e leng kholo ka makhetlo a mane ho feta ea sampole eo e seng ea baeloji (0.087 µA cm-2).
LPR ke mokhoa oa khale oa electrochemical bakeng sa tlhahlobo e sa senyeheng ea ho bola.E boetse e sebelisitsoe ho ithuta MIC32.Ka feiga.2c e bonts'a phetoho ea ho hanyetsa polarization (Rp) ho latela nako ea ho pepeseha.Boleng bo phahameng ba Rp bo bolela ho fokotseha ha kutu.Lihoreng tse 24 tsa pele, Rp 2707 HDSS e ile ea fihla sehlohlolong sa 1955 kΩ cm2 bakeng sa mehlala eo e seng ea baeloji le 1429 kΩ cm2 bakeng sa mehlala ea Pseudomonas aeruginosa.Setšoantšo sa 2c se boetse se bontša hore boleng ba Rp bo fokotsehile ka potlako ka mor'a letsatsi le le leng 'me la lula le sa fetohe matsatsing a latelang a 13.Theko ea Rp bakeng sa mohlala oa tlhahlobo ea Pseudomonas aeruginosa e ka ba 40 kΩ cm2, e leng e ka tlaase haholo ho boleng ba 450 kΩ cm2 bakeng sa mohlala oo e seng oa baeloji.
Boleng ba icorr bo ipapisitse le sekhahla sa kutu e ts'oanang.Boleng ba eona bo ka baloa ho tsoa ho equation e latelang ea Stern-Giri:
Ho latela Zoe et al.33 letsoapo la Tafel B le nkuoe e le boleng bo tloaelehileng ba 26 mV/dec mosebetsing ona.Ka feiga.2d e bontša hore icorr ea mofuta oa 2707 abiotic strain e ile ea lula e tsitsitse, ha icorr ea sehlopha sa Pseudomonas aeruginosa e ile ea fetoha ka matla ka ho tlola ho hoholo ka mor'a lihora tse 24 tsa pele.Theko ea icorr ea sampole ea tlhahlobo ea Pseudomonas aeruginosa e ne e le taelo ea boholo bo holimo ho feta ea taolo eo e seng ea baeloji.Mokhoa ona o lumellana le liphello tsa ho hanyetsa polarization.
EIS ke mokhoa o mong o sa senyeheng o sebelisoang ho bonts'a karabelo ea electrochemical sebakeng sa corrosion34.Impedance spectra le capacitance calculance of strips exposed to abiotic media and solutions of Pseudomonas aeruginosa, Rb ke khanyetso ea passive / biofilm e entsoeng holim'a lesela, Rct ke ho hanyetsa phetisetso ea tefiso, Cdl ke sekhahla sa motlakase habeli.) le li-parameter tsa QCPE constant phase element (CPE).Litekanyetso tsena li ile tsa hlahlobjoa hape ka ho bapisa data le mohlala o lekanang oa potoloho ea motlakase (EEC).
Ka feiga.3 e bonts'a maqheka a tloaelehileng a Nyquist (a le b) le Bode plots (a' le b') ea 2707 HDSS disampole ho abiotic media le Pseudomonas aeruginosa moro ka linako tse fapaneng incubation.Ka pel'a Pseudomonas aeruginosa, bophara ba loop ea Nyquist boa fokotseha.Sebopeho sa Bode (setšoantšo sa 3b ') se bontša keketseho ea ho thibela ho feletseng.Lintlha tse mabapi le nako ea ho phomola kamehla li ka fumanoa ho tloha phase maxima.Ka feiga.4 e bonts'a meaho ea 'mele le EEC e tsamaellanang e ipapisitse le lera le le leng (a) le lera le le leng (b).CPE e hlahisoa ka har'a mohlala oa EEC.Ho amoheloa ha eona le ho sitisoa ha eona ho hlalosoa ka tsela e latelang:
Mefuta e 'meli ea' mele le li-circuits tse lekanang bakeng sa ho lekana 2707 HDSS coupon impedance spectrum:
Moo Y0 e leng boholo ba CPE, j ke palo e inahaneloang kapa (−1)1/2, ω ke maqhubu a angular, 'me n ke matla a CPE a ka tlase ho a le mong35.Phetoho ea ho hanyetsa phetiso ea tefiso (ke hore 1 / Rct) e lumellana le sekhahla sa kutu.Boleng bo tlase ba Rct bo bolela sekhahla se phahameng sa kutu27.Kamora matsatsi a 14 a ho incubation, Rct ea sampole ea tlhahlobo ea Pseudomonas aeruginosa e fihlile ho 32 kΩ cm2, e leng tlase haholo ho feta 489 kΩ cm2 ea sampole ea tlhahlobo eo e seng ea baeloji (Letlapa la 4).
Litšoantšo tsa CLSM le litšoantšo tsa SEM ka feiga.5 e bontša ka ho hlaka hore tšireletso ea biofilm holim'a sampuli ea HDSS 2707 e ne e le e teteaneng haholo ka mor'a matsatsi a 7.Leha ho le joalo, ka mor'a matsatsi a 14 lesela la biofilm le ile la fokotseha 'me lisele tse ling tse shoeleng tsa hlaha.Letlapa la 5 le bonts'a botenya ba biofilm ba 2707 HDSS disampole kamora matsatsi a 7 le a 14 a ho pepesehela Pseudomonas aeruginosa.Botenya bo boholo ba biofilm bo fetohile ho tloha ho 23.4 µm kamora matsatsi a 7 ho isa ho 18.9 µm kamora matsatsi a 14.Ka karolelano botenya ba biofilm le bona bo netefalitse mokhoa ona.E fokotsehile ho tloha ho 22.2 ± 0.7 μm ka mor'a matsatsi a 7 ho ea ho 17.8 ± 1.0 μm ka mor'a matsatsi a 14.
(a) Setšoantšo sa 3-D CLSM matsatsing a 7, (b) setšoantšo sa 3-D CLSM matsatsing a 14, (c) setšoantšo sa SEM matsatsing a 7, le (d) setšoantšo sa SEM matsatsing a 14.
EMF e senotse likarolo tsa lik'hemik'hale ho biofilm le lihlahisoa tsa kutu ho lisampole tse pepeselitsoeng Pseudomonas aeruginosa ka matsatsi a 14.Ka feiga.Setšoantšo sa 6 se bontša hore litaba tsa C, N, O, P ka lihlahisoa tsa biofilm le li-corrosion li phahame haholo ho feta tšepe e hloekileng, kaha likarolo tsena li amahanngoa le biofilm le metabolites ea eona.Likokoana-hloko li hloka feela palo e fokolang ea Cr le Fe.Lintho tse phahameng tsa Cr le Fe ka lihlahisoa tsa biofilm le tse senyang holim'a sampuli li bontša ho lahleheloa ke likarolo tsa matrix a tšepe ka lebaka la ho senya.
Ka mor'a matsatsi a 14, likoti tse nang le P. aeruginosa le ntle le tsona li ile tsa bonoa ka 2216E e bohareng.Pele ho incubation, holim'a disampole e ne e le boreleli le ntle le likoli (sa feiga. 7a).Ka mor'a ho kenngoa le ho tlosoa ha lihlahisoa tsa biofilm le li-corrosion, likoti tse tebileng ka ho fetisisa holim'a sampuli li ile tsa hlahlojoa ho sebelisoa CLSM, joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong sa 7b le c.Ha ho na pitting e totobetseng e fumanoeng holim'a taolo eo e seng ea likokoana-hloko (botebo bo boholo ba sekoti 0.02 µm).Botebo bo boholo ba sekoti bo bakiloeng ke Pseudomonas aeruginosa e ne e le 0.52 µm kamora matsatsi a 7 le 0.69 µm kamora matsatsi a 14, ho ipapisitsoe le botebo bo boholo ba sekoti ho tsoa ho disampole tse 3 (boliba bo phahameng ba 10 bo khethiloe bakeng sa sampole ka 'ngoe) mme bo fihlile ho 0. 42 ± 0.12 µm .le 0.52 ± 0.15 µm, ka ho latellana (Letlapa la 5).Litekanyetso tsena tsa botebo ba dimple li nyane empa li bohlokoa.
(a) pele ho pepeseha;(b) matsatsi a 14 tikolohong ea tlhaho;(c) matsatsi a 14 ka moro oa P. aeruginosa.
Ka feiga.Letlapa la 8 le bonts'a ponahalo ea XPS ea libaka tse fapaneng tsa mehlala, 'me k'hemistri e hlahlobiloeng bakeng sa sebaka ka seng e akaretsoa ho Lethathamo la 6. Lethathamong la 6, liphesente tsa athomo tsa Fe le Cr li ne li le tlaase haholo ho P. aeruginosa (lisampole A le B ) ho feta methating eo eseng ea likokoana-hloko.(lisampole C le D).Bakeng sa sampole ea Pseudomonas aeruginosa, Cr 2p core level spectral curve e kentsoe likarolo tse 'ne tsa tlhoro tse nang le matla a tlamang (BE) a 574.4, 576.6, 578.3 le 586.8 eV, tse abetsoeng Cr, Cr2O3, CR(O3, CR(O3) le CR(O3) 3, ka ho latellana (setšoantšo sa 9a le b).Bakeng sa disampole tseo e seng tsa baeloji, ponahalo ea boemo ba mantlha ba Cr 2p ho Figs.9c le d li na le litlhōrō tse peli tse kholo tsa Cr (BE 573.80 eV) le Cr2O3 (BE 575.90 eV), ka ho latellana.Phapang e hlollang ka ho fetisisa pakeng tsa setlankane sa abiotic le setlankane sa P. aeruginosa e ne e le ho ba teng ha Cr6 + le karolo e batlang e phahame ea Cr(OH)3 (BE 586.8 eV) tlas'a biofilm.
Sebopeho se pharalletseng sa XPS sa lisampole tsa 2707 HDSS mecheng ea litaba tse peli bakeng sa matsatsi a 7 le a 14, ka ho latellana.
(a) Ho pepeseha ha P. aeruginosa ka matsatsi a 7, (b) Ho pepeseha ha P. aeruginosa ka matsatsi a 14, (c) ho pepesehela abiotic ka matsatsi a 7, (d) ho pepesehela abiotic matsatsi a 14.
HDSS e bonts'a boemo bo phahameng ba ho hanyetsa kutu libakeng tse ngata.Kim et al.2 o tlalehile hore HDSS UNS S32707 e khethiloe e le DSS e nang le doped haholo e nang le PREN e kholo ho feta 45. Theko ea PREN ea sampuli ea HDSS 2707 mosebetsing ona e ne e le 49. Sena se bakoa ke litaba tse phahameng tsa Cr le maemo a phahameng a Mo le Ni, tse nang le thuso libakeng tse nang le asiti le tikoloho e nang le li-chloride tse ngata.Ho phaella moo, sebopeho se leka-lekaneng hantle le microstructure e se nang sekoli e fana ka botsitso ba sebopeho le ho hanyetsa kutu.Ho sa tsotellehe khanyetso e babatsehang ea lik'hemik'hale, lintlha tsa liteko mosebetsing ona li bontša hore 2707 HDSS ha e sireletsehe ka ho feletseng ho Pseudomonas aeruginosa biofilm MICs.
Liphetho tsa electrochemical li bontšitse hore tekanyo ea ho bola ea 2707 HDSS ho Pseudomonas aeruginosa moro e eketsehile haholo ka mor'a matsatsi a 14 ha e bapisoa le tikoloho eo e seng ea likokoana-hloko.Setšoantšong sa 2a, ho fokotseha ha Eocp ho ile ha hlokomeloa ka mokhoa oa abiotic medium le P. aeruginosa moro nakong ea lihora tse 24 tsa pele.Kamora moo, biofilm e qeta ho koahela bokaholimo ba sampole mme Eocp e fetoha e tsitsitseng.Leha ho le joalo, boemo ba biotic Eocp bo ne bo phahame haholo ho feta boemo ba abiotic Eocp.Ho na le mabaka a ho lumela hore phapang ena e amahanngoa le ho thehoa ha P. aeruginosa biofilms.Ka feiga.2g, boleng ba icorr ba 2707 HDSS bo fihlile ho 0.627 µA cm-2 ka pel'a Pseudomonas aeruginosa, e leng taelo ea boholo bo holimo ho feta ea taolo e seng ea likokoana-hloko (0.063 µA cm-2), e lumellanang le Rct. boleng bo lekantsoeng ka EIS.Matsatsing a seng makae a pele, litekanyetso tsa impedance ho moro oa P. aeruginosa li ile tsa eketseha ka lebaka la ho khomarela lisele tsa P. aeruginosa le sebopeho sa biofilm.Leha ho le joalo, impedance ea fokotseha ha biofilm e koahela ka ho feletseng sebaka sa mohlala.Lera le sireletsang le hlaseloa haholo-holo ka lebaka la ho thehoa ha biofilm le biofilm metabolites.Ka hona, khanyetso ea kutu e ea fokotseha ha nako e ntse e ea, 'me li-deposit tsa Pseudomonas aeruginosa li baka kutu ea sebakeng seo.Mekhoa ea tikoloho ea abiotic e fapane.Khanyetso ea kutu ea taolo e seng ea likokoana-hloko e ne e phahame haholo ho feta boleng bo lumellanang ba lisampole tse pepesehileng ho Pseudomonas aeruginosa moro.Ho feta moo, bakeng sa disampole tsa abiotic, boleng ba Rct 2707 HDSS bo fihlile ho 489 kΩ cm2 ka letsatsi la 14, e leng makhetlo a 15 ho feta boteng ba Pseudomonas aeruginosa (32 kΩ cm2).Ka hona, 2707 HDSS e na le khanyetso e ntle ea kutu sebakeng se se nang metsi, empa ha e sirelelitsoe tlhaselong ea MIC ke Pseudomonas aeruginosa biofilm.
Liphetho tsena li ka bonoa hape ho tsoa ho li-curve tsa polarization ho Feiga.2b.Anodic branching e amahanngoa le Pseudomonas aeruginosa biofilm formation le metal oxidation reactions.Ka nako e ts'oanang, karabelo ea cathodic ke ho fokotseha ha oksijene.Ho ba teng ha P. aeruginosa ho ile ha eketsa matla a hona joale a kutu, a neng a batla a le holimo ho feta taolong ea abiotic.Sena se bontšitse hore Pseudomonas aeruginosa biofilm e ntlafalitse ho bola ha 2707 HDSS.Yuan et al.29 ba fumane hore sekhahla sa hona joale sa corrosion sa 70/30 Cu-Ni alloy se ekelitsoe ke Pseudomonas aeruginosa biofilm.Sena se ka bakoa ke biocatalysis ea phokotso ea oksijene ke Pseudomonas aeruginosa biofilm.Tlhokomeliso ena e ka boela ea hlalosa MIC 2707 HDSS mosebetsing ona.Lifilimi tsa Aerobic le tsona li ka fokotsa oksijene e ka tlas'a tsona.Ka hona, ho hana ho khutlisetsa holim'a tšepe ka oksijene e ka 'na ea e-ba sesosa se tlatsetsang ho MIC mosebetsing ona.
Dickinson le ba bang.38 e khothalelitse hore sekhahla sa karabelo ea lik'hemik'hale le electrochemical ka kotloloho e ipapisitse le ts'ebetso ea metabolic ea libaktheria tse hoketsoeng holim'a sampole le sebopeho sa lihlahisoa tsa kutu.Joalokaha ho bontšitsoe ho Setšoantšo sa 5 le Lethathamo la 5, palo ea lisele le botenya ba biofilm e fokotsehile ka mor'a matsatsi a 14.Sena se ka hlalosoa ka ho utloahalang ke taba ea hore ka mor'a matsatsi a 14 boholo ba lisele tse ankoriloeng holim'a 2707 HDSS holim'a metsi li ile tsa shoa ka lebaka la ho fokotseha ha limatlafatsi ka har'a 2216E medium kapa ho lokolloa ha li-ion tsa tšepe tse chefo ho tloha 2707 HDSS matrix.Ena ke moeli oa liteko tsa sehlopha.
Mosebetsing ona, Pseudomonas aeruginosa biofilm e ile ea khothalletsa ho fokotseha ha sebaka sa Cr le Fe tlas'a biofilm holim'a 2707 HDSS (Setšoantšo sa 6).Lethathamong la 6, Fe le Cr li fokotsehile ka mohlala oa D ha li bapisoa le sampuli ea C, e bontšang hore ho qhibiliha ha Fe le Cr ho bakoang ke P. aeruginosa biofilm ho ile ha hlokomeloa ka mor'a matsatsi a pele a 7.Tikoloho ea 2216E e sebelisetsoa ho etsisa tikoloho ea leoatle.E na le 17700 ppm Cl-, e ka bapisoang le litaba tsa eona metsing a tlhaho a leoatle.Ho ba teng ha 17700 ppm Cl- e ne e le lebaka le ka sehloohong la ho fokotseha ha Cr matsatsing a 7 le matsatsi a 14 ao e seng a likokoana-hloko a hlahlobiloeng ke XPS.Ha ho bapisoa le sampole ea teko ea Pseudomonas aeruginosa, ho qhibiliha ha Cr ho sampole ea tlhahlobo ea abiotic ho fokotseha haholo ka lebaka la khanyetso e matla ea 2707 HDSS ho chlorine tikolohong ea abiotic.Ka feiga.9 e bonts'a boteng ba Cr6 + filiming e sa feteng letho.Sena se ka 'na sa amana le ho tlosoa ha Cr holim'a tšepe ka P. aeruginosa biofilms, joalokaha ho khothalelitsoe ke Chen le Clayton39.
Ka lebaka la kholo ea baktheria, boleng ba pH ba mahareng pele le ka morao ho incubation e ne e le 7.4 le 8.2, ka ho latellana.Ka hona, ho bola ha li-organic acid ha ho bonolo ho kenya letsoho mosebetsing ona tlas'a P. aeruginosa biofilms ka lebaka la pH e batlang e le holimo sebakeng se seholo.PH ea sebaka sa taolo eo e seng ea baeloji ha ea ka ea fetoha haholo (ho tloha ho 7.4 ea pele ho isa ho 7.5 ea ho qetela) nakong ea liteko tsa matsatsi a 14.Keketseho ea pH sebakeng sa inoculum ka mor'a ho kenngoa e ne e amahanngoa le ts'ebetso ea metabolic ea Pseudomonas aeruginosa, 'me phello e tšoanang ho pH e ile ea fumanoa ha ho se na sekhahla sa teko.
Joalokaha ho bontšitsoe feiga.7, botebo ba sekoti bo bakiloeng ke Pseudomonas aeruginosa biofilm e ne e le 0.69 µm, e kholo haholo ho feta sebakeng sa abiotic (0.02 µm).Sena se lumellana le lintlha tse ka holimo tsa electrochemical.Tlas'a maemo a tšoanang, botebo ba sekoti sa 0.69 µm bo nyane ho feta makhetlo a leshome ho feta boleng ba 9.5 µm bo boletsoeng bakeng sa 2205 DSS40.Lintlha tsena li bonts'a hore 2707 HDSS e bonts'a khanyetso e ntle ho MICs ho feta 2205 DSS.Sena ha se makatse kaha 2707 HDSS e na le boemo bo phahameng ba Cr, bo lumellang ho feta nako e telele, ho etsa hore Pseudomonas aeruginosa ho be thata ho feta, 'me e qala ts'ebetso ntle le pula ea bobeli e kotsi Pitting41.
Qetellong, MIC pitting e ile ea fumanoa libakeng tsa 2707 HDSS ho Pseudomonas aeruginosa broth, ha pitting e ne e sa amohelehe litabeng tsa abiotic.Mosebetsi ona o bontša hore 2707 HDSS e na le khanyetso e ntle ho MIC ho feta 2205 DSS, empa ha e sireletsehe ka ho feletseng ho MIC ka lebaka la Pseudomonas aeruginosa biofilm.Liphetho tsena li thusa ho khethoa ha litšepe tse loketseng le tebello ea bophelo bakeng sa tikoloho ea leoatle.
Mehlala ea HDSS ea 2707 e fanoe ke Sekolo sa Metallurgy, Northeastern University (NEU), Shenyang, Chaena.Sebopeho sa mantlha sa 2707 HDSS se bonts'itsoe ho Lethathamo la 1, le ileng la hlahlobjoa ke Lefapha la Tlhahlobo ea Lisebelisoa le Teko la Univesithi ea Leboea-bochabela.Mehlala eohle e ile ea phekoloa bakeng sa tharollo e tiileng ho 1180 ° C bakeng sa hora e le 'ngoe.Pele ho tlhahlobo ea kutu, tšepe ea tšepe ea 2707 HDSS e nang le sebaka se pepeneneng sa 1 cm2 e ne e bentšitsoe ho isa ho 2000 grit ka silicon carbide sandpaper ebe e belisoa hape ka 0.05 µm Al2O3 powder slurry.Mahlakore le tlase li sirelelitsoe ka pente ea inert.Ka mor'a ho omisoa, lisampole li ile tsa hlatsuoa ka metsi a hloekisitsoeng a hloekileng 'me li hloekisoa ka 75% (v/v) ethanol bakeng sa 0.5 h.Ka mor'a moo, li ile tsa omisoa moeeng tlas'a leseli la ultraviolet (UV) bakeng sa lihora tse 0.5 pele li sebelisoa.
Marine strain Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 e rekiloe ho Xiamen Marine Culture Collection (MCCC), Chaena.Marine 2216E liquid medium (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, China) e ne e sebelisetsoa ho hlahisa Pseudomonas aeruginosa ka li-flasks tse 250 ml le lisele tsa khalase tsa electrochemical tsa 500 tlas'a maemo a aerobic a 37 ° C.Sii e ​​mahareng e na le (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 Na2SO4, 2 Na20, 034 Sr.3Br. 0.008, 0.008 Na4F0H20PO.1.0 tomoso e ntšitsoeng le 0.1 tšepe citrate.Autoclave ka 121 ° C bakeng sa metsotso e 20 pele ho ente.Lisele tsa sessile le planktonic li ne li baloa ka tlas'a microscope e khanyang ho sebelisa hemocytometer ho 400x magnification.Khatello ea pele ea lisele tsa planktonic P. aeruginosa hang ka mor'a ho kenngoa e ne e le lisele tse ka bang 106 / mL.
Liteko tsa electrochemical li ile tsa etsoa ka seleng ea khale ea li-electrode tse tharo tse nang le bophahamo bo bohareng ba 500 ml.Letlapa la polatinamo le electrode e tletseng calomel (SCE) li ne li hokahane le mochine oa motlakase ka Luggin capillary e tletseng borokho ba letsoai 'me e sebelisoa e le li-electrode tsa counter le reference, ka ho latellana.Ho theha electrode e sebetsang, terata ea koporo e entsoeng ka rabara e ne e khomaretsoe sampuling e 'ngoe le e' ngoe 'me e koahetsoe ka epoxy, e siea hoo e ka bang 1 cm2 ea sebaka se ka holimo ka lehlakoreng le leng bakeng sa electrode e sebetsang.Nakong ea litekanyo tsa electrochemical, lisampole li ne li kenngoa ka har'a 2216E 'me li bolokiloe mocheso o sa khaotseng oa ho qhoqhoa (37 ° C) ka bateng ea metsi.OCP, LPR, EIS le data e ka bang matla ea polarization e ile ea lekanyetsoa ho sebelisoa Autolab potentiostat (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., USA).Liteko tsa LPR li tlalehiloe ka sekhahla sa 0.125 mV s-1 sebakeng sa -5 le 5 mV le Eocp ka sekhahla sa sampole sa 1 Hz.EIS e ile ea etsoa boemong bo tsitsitseng ba Eocp ho sebelisoa motlakase oa 5 mV o nang le sinusoid holim'a maqhubu a 0.01 ho ea ho 10,000 Hz.Pele ho fiela ho ka bang teng, li-electrode li ne li le mocheng o bulehileng oa potoloho ho fihlela monyetla o tsitsitseng oa ho bola oa 42 o fihletsoe.Ka.Teko ka 'ngoe e ile ea phetoa ka makhetlo a mararo ka Pseudomonas aeruginosa le ntle ho eona.
Mehlala ea tlhahlobo ea metallographic e ne e bentšitsoe ka mochini ka pampiri ea SiC e kolobileng ea 2000 ebe e bentšitsoe ka 0.05 µm Al2O3 phofo slurry bakeng sa pono ea mahlo.Tlhahlobo ea metallographic e ile ea etsoa ho sebelisoa microscope ea optical.Mohlala o ne o kenngoa ka 10 wt% potassium hydroxide solution43.
Ka mor'a ho kenngoa, hlatsoa ka makhetlo a 3 ka phosphate buffered saline (PBS) (pH 7.4 ± 0.2) ebe u lokisa ka 2.5% (v/v) glutaraldehyde bakeng sa lihora tse 10 ho lokisa biofilm.Ka mor'a moo, ho felloa ke metsi 'meleng ka ethanol ka letoto la mehato (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% le 100% ka molumo) pele moea o omisa.Qetellong, filimi ea khauta e ile ea fafatsoa holim'a sampuli ho fana ka mokhoa oa ho shebella oa SEM44.Litšoantšo tsa SEM li lebisitsoe sebakeng se nang le lisele tsa P. aeruginosa tse thehiloeng ka ho fetisisa holim'a sampuli ka 'ngoe.Ho ile ha etsoa tlhahlobo ea EMF ho fumana likarolo tsa lik'hemik'hale.E le ho lekanya botebo ba sekoti, ho ile ha sebelisoa maekorosekopo ea Zeiss confocal laser scanning (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Jeremane).Ho bona mekoti ea kutu ka tlas'a biofilm, sampole ea tlhahlobo e ile ea hloekisoa pele ho ea ka Chinese National Standard (CNS) GB/T4334.4-2000 ho tlosa lihlahisoa tsa kutu le biofilm holim'a sampole ea tlhahlobo.
X-ray photoelectron spectroscopy (XPS, ESCALAB250 Surface Analysis System, Thermo VG, USA) tlhahlobo e sebelisa mohloli oa X-ray oa monochromatic (Al Kα line e nang le matla a 1500 eV le matla a 150 W) ka mefuta e mengata ea matla a tlamang. 0 ka tlase ho maemo a tloaelehileng a -1350 eV.Rekota pono e phahameng ea resolution u sebelisa 50 eV pass energy le 0.2 eV step size.
Tlosa sampole e kentsoeng 'me u e hlatsoe ka bonolo ka PBS (pH 7.4 ± 0.2) bakeng sa 15 s45.Ho bona ts'ebetso ea baktheria ea biofilm ho sampole, biofilm e ile ea silafatsoa ho sebelisoa LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, USA).Thepa e na le lidae tse peli tsa fluorescent: dae ea SYTO-9 e tala ea fluorescent le dae e khubelu ea propidium iodide (PI).Ho CLSM, matheba a botala ba fluorescent le a khubelu a emela lisele tse phelang le tse shoeleng, ka ho latellana.Bakeng sa ho silafatsa, kenya 1 ml ea motsoako o nang le 3 µl ea SYTO-9 le 3 µl ea tharollo ea PI mocheso oa kamore (23 ° C) lefifing metsotso e 20.Ka mor'a moo, lisampole tse silafetseng li ile tsa hlokomeloa ka maqhubu a mabeli (488 nm bakeng sa lisele tse phelang le 559 nm bakeng sa lisele tse shoeleng) ho sebelisoa lisebelisoa tsa Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Japane).Lekanya botenya ba biofilm ka mokhoa oa 3-D oa ho lekola.
Mokhoa oa ho qotsa sengoloa sena: Li, H. et al.Phello ea Pseudomonas aeruginosa marine biofilm ho microbial corrosion ea 2707 super duplex stainless steel.saense.House 6, 20190;doi:10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Stress corrosion cracking ea LDX 2101 duplex tšepe e sa hloekang ka tharollo ea chloride ka pel'a thiosulfate.ho bola.saense.80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS le Park, YS Phello ea tharollo ea mocheso oa tharollo le naetrojene e sireletsang khase e thibelang kutu ea likoti tsa li-welds tsa tšepe tse sa hloekang tse duplex.ho bola.saense.53, 1939-1947 (2011).
Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. le Lewandowski, Z. Thuto ea papiso ea lik'hemik'hale ea microbial le electrochemical pitting ka 316L tšepe e sa hloekang.bofokoli.saense.45, 2577–2595 (2003).
Luo H., Dong KF, Li HG le Xiao K. Boits'oaro ba Electrochemical ea 2205 duplex stainless steel solutions ka mefuta e fapaneng ea pH ka pel'a chloride.electrochemistry.Journal.64, 211-220 (2012).