Nature.com ला भेट दिल्याबद्दल धन्यवाद.तुम्ही मर्यादित CSS समर्थनासह ब्राउझर आवृत्ती वापरत आहात.सर्वोत्तम अनुभवासाठी, आम्ही शिफारस करतो की तुम्ही अद्ययावत ब्राउझर वापरा (किंवा इंटरनेट एक्सप्लोररमध्ये सुसंगतता मोड अक्षम करा).याव्यतिरिक्त, सतत समर्थन सुनिश्चित करण्यासाठी, आम्ही शैली आणि JavaScript शिवाय साइट दर्शवतो.
एकाच वेळी तीन स्लाइड्सचे कॅरोसेल प्रदर्शित करते.एका वेळी तीन स्लाइड्समधून जाण्यासाठी मागील आणि पुढील बटणे वापरा किंवा एका वेळी तीन स्लाइड्समधून जाण्यासाठी शेवटी स्लाइडर बटणे वापरा.
सूक्ष्मजीव गंज (MIC) ही अनेक उद्योगांमध्ये एक मोठी समस्या आहे कारण यामुळे मोठ्या प्रमाणात आर्थिक नुकसान होऊ शकते.सुपर डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील 2707 (2707 HDSS) उत्कृष्ट रासायनिक प्रतिकारामुळे सागरी वातावरणात वापरले जाते.तथापि, MIC ला त्याचा प्रतिकार प्रायोगिकरित्या प्रदर्शित केला गेला नाही.या अभ्यासाने सागरी एरोबिक बॅक्टेरियम स्यूडोमोनास एरुगिनोसा मुळे MIC 2707 HDSS चे वर्तन तपासले.इलेक्ट्रोकेमिकल विश्लेषणाने दर्शविले की 2216E माध्यमात स्यूडोमोनास एरुगिनोसा बायोफिल्मच्या उपस्थितीत, गंज संभाव्यता सकारात्मक बदलली आणि गंज चालू घनता वाढली.क्ष-किरण फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (XPS) विश्लेषणाच्या परिणामांमध्ये बायोफिल्म अंतर्गत नमुना पृष्ठभागावरील Cr सामग्रीमध्ये घट दिसून आली.खड्ड्याच्या प्रतिमांच्या विश्लेषणात असे दिसून आले की स्यूडोमोनास एरुगिनोसा बायोफिल्म्सने 14 दिवसांच्या संवर्धनानंतर जास्तीत जास्त 0.69 µm खोलीची खड्डा तयार केली.जरी हे लहान असले तरी, हे सूचित करते की 2707 HDSS MIC वर P. aeruginosa biofilms च्या प्रभावापासून पूर्णपणे रोगप्रतिकारक नाहीत.
डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील (DSS) उत्कृष्ट यांत्रिक गुणधर्म आणि गंज प्रतिकार 1,2 यांच्या परिपूर्ण संयोजनामुळे विविध उद्योगांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते.तथापि, स्थानिकीकृत खड्डा अजूनही होऊ शकतो, ज्यामुळे या स्टीलच्या अखंडतेवर परिणाम होऊ शकतो 3, 4.DSS सूक्ष्मजीव गंज (MIC) 5,6 विरुद्ध संरक्षित नाही.जरी DSS ची ऍप्लिकेशन श्रेणी खूप विस्तृत आहे, तरीही असे वातावरण आहे जेथे DSS चा गंज प्रतिकार दीर्घकालीन वापरासाठी पुरेसा नाही.याचा अर्थ उच्च गंज प्रतिकारासह अधिक महाग सामग्री आवश्यक आहे.Jeon et al.7 ला असे आढळून आले की सुपर डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील (SDSS) मध्ये देखील गंज प्रतिकारशक्तीच्या बाबतीत काही मर्यादा आहेत.म्हणून, काही विशिष्ट अनुप्रयोगांमध्ये उच्च गंज प्रतिरोधासह सुपर डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील्स (HDSS) ची आवश्यकता आहे.यामुळे उच्च मिश्र धातुयुक्त एचडीएसएसचा विकास झाला.
DSS चा गंज प्रतिकार α-फेज ते γ-फेज आणि दुय्यम फेज 8,9,10 च्या समीप असलेल्या Cr, Mo आणि W मध्ये कमी झालेल्या क्षेत्रांद्वारे निर्धारित केला जातो.HDSS मध्ये Cr, Mo आणि N11 ची उच्च सामग्री आहे, जी त्याला उत्कृष्ट गंज प्रतिकार आणि उच्च मूल्य (45-50) समतुल्य पिटिंग प्रतिरोध मूल्य (PREN) देते, जे wt.% Cr + 3.3 (wt.% Mo) द्वारे परिभाषित केले जाते. + 0, 5 wt % W) + 16 wt %.N12.त्याची उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोधक क्षमता सुमारे 50% फेरीटिक (α) आणि 50% ऑस्टेनिटिक (γ) फेज असलेल्या संतुलित रचनेवर अवलंबून असते.पारंपारिक DSS13 च्या तुलनेत HDSS ने यांत्रिक गुणधर्म आणि उच्च क्लोरीन प्रतिकार सुधारला आहे.रासायनिक गंज वैशिष्ट्ये.सुधारित गंज प्रतिकार अधिक आक्रमक क्लोराईड वातावरणात जसे की सागरी वातावरणात HDSS चा वापर वाढवते.
तेल आणि वायू आणि पाणी पुरवठा 14 सह अनेक उद्योगांमध्ये MIC ही एक महत्त्वपूर्ण समस्या आहे.सर्व गंज नुकसानीपैकी 20% MIC चा वाटा आहे15.MIC ही एक जैवविद्युत रासायनिक गंज आहे जी अनेक वातावरणात पाहिली जाऊ शकते16.धातूच्या पृष्ठभागावर बायोफिल्म्सच्या निर्मितीमुळे इलेक्ट्रोकेमिकल स्थिती बदलते आणि त्यामुळे गंज प्रक्रियेवर परिणाम होतो.हे सामान्यतः मान्य केले जाते की MIC गंज बायोफिल्म्स 14 मुळे होते.इलेक्ट्रोजेनिक सूक्ष्मजीव जिवंत राहण्यासाठी ऊर्जा मिळविण्यासाठी धातू खातात.अलीकडील MIC अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की EET (एक्स्ट्रासेल्युलर इलेक्ट्रॉन ट्रान्सफर) हे इलेक्ट्रोजेनिक सूक्ष्मजीवांद्वारे प्रेरित MIC साठी मर्यादित घटक आहे.झांग et al.18 ने दाखवून दिले की इलेक्ट्रॉन मध्यस्थ डेसल्फोविब्रिओ वल्गारिस सेसाइल पेशी आणि 304 स्टेनलेस स्टील दरम्यान इलेक्ट्रॉन हस्तांतरणास गती देतात, परिणामी अधिक गंभीर MIC हल्ला होतो.अॅनिंग वगैरे.19 आणि Wenzlaff et al.20 ने दर्शविले आहे की संक्षारक सल्फेट-रिड्यूसिंग बॅक्टेरिया (SRBs) च्या बायोफिल्म्स थेट धातूच्या सब्सट्रेट्समधून इलेक्ट्रॉन शोषू शकतात, परिणामी गंभीर खड्डा होतो.
SRB, लोह-कमी करणारे बॅक्टेरिया (IRBs) इ. असलेल्या माध्यमांमध्ये DSS MIC साठी संवेदनाक्षम म्हणून ओळखले जाते. 21.या जीवाणूंमुळे बायोफिल्म 22,23 अंतर्गत DSS च्या पृष्ठभागावर स्थानिकीकृत खड्डा निर्माण होतो.DSS च्या विपरीत, MIC HDSS24 बद्दल फारसे माहिती नाही.
स्यूडोमोनास एरुगिनोसा हा ग्राम-नकारात्मक, गतिशील, रॉड-आकाराचा जीवाणू आहे जो निसर्गात मोठ्या प्रमाणात वितरीत केला जातो25.स्यूडोमोनास एरुगिनोसा हा देखील सागरी वातावरणात स्टीलच्या MIC साठी जबाबदार असलेला मुख्य मायक्रोबायोटा आहे26.स्यूडोमोनास प्रजाती थेट गंज प्रक्रियेत सामील आहेत आणि बायोफिल्म निर्मिती दरम्यान प्रथम उपनिवेशक म्हणून ओळखले जातात27.महत वगैरे.28 आणि युआन आणि इतर.29 ने दाखवून दिले की स्यूडोमोनास एरुगिनोसा जलीय वातावरणात सौम्य स्टील आणि मिश्र धातुंचा गंज दर वाढवते.
इलेक्ट्रोकेमिकल पद्धती, पृष्ठभाग विश्लेषण पद्धती आणि गंज उत्पादनांचे विश्लेषण वापरून सागरी एरोबिक जीवाणू स्यूडोमोनास एरुगिनोसा मुळे झालेल्या 2707 HDSS च्या MIC गुणधर्मांचा अभ्यास करणे हे या कामाचे मुख्य ध्येय आहे.MIC 2707 HDSS च्या वर्तनाचा अभ्यास करण्यासाठी ओपन सर्किट पोटेंशिअल (OCP), रेखीय ध्रुवीकरण प्रतिरोध (LPR), इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिबाधा स्पेक्ट्रोस्कोपी (EIS) आणि डायनॅमिक संभाव्य ध्रुवीकरण यासह इलेक्ट्रोकेमिकल अभ्यास केले गेले.गंजलेल्या पृष्ठभागावरील रासायनिक घटक शोधण्यासाठी एनर्जी डिस्पर्सिव्ह स्पेक्ट्रोस्कोपी (EDS) विश्लेषण केले जाते.याव्यतिरिक्त, स्यूडोमोनास एरुगिनोसा असलेल्या सागरी वातावरणाच्या प्रभावाखाली ऑक्साईड फिल्म पॅसिव्हेशनची स्थिरता एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एक्सपीएस) द्वारे निर्धारित केली गेली.कॉन्फोकल लेझर स्कॅनिंग मायक्रोस्कोप (CLSM) अंतर्गत खड्ड्यांची खोली मोजली गेली.
तक्ता 1 2707 HDSS ची रासायनिक रचना दर्शवते.तक्ता 2 दर्शविते की 2707 HDSS मध्ये 650 MPa च्या उत्पन्न शक्तीसह उत्कृष्ट यांत्रिक गुणधर्म आहेत.अंजीर वर.1 सोल्यूशन हीट ट्रिटेड 2707 HDSS चे ऑप्टिकल मायक्रोस्ट्रक्चर दाखवते.दुय्यम टप्प्यांशिवाय ऑस्टेनिटिक आणि फेरीटिक टप्प्यांचे लांबलचक पट्ट्या अंदाजे 50% ऑस्टेनिटिक आणि 50% फेरीटिक फेज असलेल्या मायक्रोस्ट्रक्चरमध्ये दिसू शकतात.
अंजीर वर.2a 2216E अजैविक माध्यमात 2707 HDSS आणि 37°C तपमानावर 14 दिवसांसाठी स्यूडोमोनास एरुगिनोसा मटनाचा रस्सा विरूद्ध ओपन सर्किट संभाव्यता (Eocp) दर्शवते.असे आढळून आले की Eocp मध्ये सर्वात स्पष्ट बदल पहिल्या 24 तासांमध्ये झाले.दोन्ही प्रकरणांमध्ये Eocp मूल्ये सुमारे 16 तासांनी सुमारे -145 mV (SCE विरुद्ध) वर पोहोचली आणि नंतर अ-जैविक नमुन्यांसाठी -477 mV (विरुद्ध SCE) आणि -236 mV (SCE विरुद्ध) आणि सापेक्ष P साठी झपाट्याने घसरली. SCE) पॅटिनाची पाने, अनुक्रमे.24 तासांनंतर, स्यूडोमोनास एरुगिनोसा 2707 HDSS चे Eocp मूल्य -228 mV (SCE च्या तुलनेत) वर तुलनेने स्थिर राहिले, तर गैर-जैविक नमुन्यासाठी संबंधित मूल्य अंदाजे -442 mV (SCE च्या तुलनेत) होते.स्यूडोमोनास एरुगिनोसाच्या उपस्थितीत ईओसीपी खूपच कमी होते.
अजैविक माध्यमातील 2707 HDSS नमुन्यांची इलेक्ट्रोकेमिकल चाचणी आणि स्यूडोमोनास एरुगिनोसा मटनाचा रस्सा 37°C वर:
(a) एक्सपोजर वेळेसह Eocp मध्ये बदल, (b) 14 व्या दिवशी ध्रुवीकरण वक्र, (c) एक्सपोजर वेळेसह Rp मध्ये बदल, (d) एक्सपोजर वेळेसह कॉरमध्ये बदल.
तक्ता 3 14 दिवसांच्या कालावधीत अजैविक आणि P. एरुगिनोसा इनोक्युलेटेड मीडियाच्या संपर्कात आलेल्या 2707 HDSS नमुन्यांचे इलेक्ट्रोकेमिकल गंज मापदंड दर्शविते.30,31 मानक पद्धतींनुसार एनोडिक आणि कॅथोडिक वक्रांच्या स्पर्शिक एक्स्ट्रापोलेशनमुळे गंज चालू घनता (आयकॉर), गंज संभाव्यता (इकोर) आणि टाफेल स्लोप (βα आणि βc) निश्चित करणे शक्य झाले.
आकृती 2b मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, पी. एरुगिनोसा वक्र वरच्या दिशेने बदलल्यामुळे अजैविक वक्रच्या तुलनेत इकोरमध्ये वाढ झाली.स्यूडोमोनास एरुगिनोसा असलेल्या नमुन्याचे आयकर मूल्य, गंज दराच्या प्रमाणात, 0.328 µA cm-2 पर्यंत वाढले, जे गैर-जैविक नमुन्यापेक्षा (0.087 µA cm-2) चार पट जास्त आहे.
एलपीआर ही गंजच्या विना-विध्वंसक एक्सप्रेस विश्लेषणासाठी एक क्लासिक इलेक्ट्रोकेमिकल पद्धत आहे.हे MIC32 चा अभ्यास करण्यासाठी देखील वापरले गेले आहे.अंजीर वर.2c एक्सपोजर वेळेनुसार ध्रुवीकरण प्रतिकार (Rp) मधील बदल दर्शविते.उच्च आरपी मूल्य म्हणजे कमी गंज.पहिल्या 24 तासांत, Rp 2707 HDSS ने गैर-जैविक नमुन्यांसाठी 1955 kΩ cm2 आणि स्यूडोमोनास एरुगिनोसा नमुन्यांसाठी 1429 kΩ cm2 वर शिखर गाठले.आकृती 2c हे देखील दर्शविते की Rp मूल्य एका दिवसानंतर वेगाने कमी झाले आणि नंतर पुढील 13 दिवसांमध्ये तुलनेने अपरिवर्तित राहिले.स्यूडोमोनास एरुगिनोसा चाचणी नमुन्यासाठी Rp मूल्य सुमारे 40 kΩ cm2 आहे, जे गैर-जैविक चाचणी नमुन्यासाठी 450 kΩ cm2 मूल्यापेक्षा खूपच कमी आहे.
icorr चे मूल्य एकसमान गंज दराच्या प्रमाणात आहे.त्याचे मूल्य खालील स्टर्न-गिरी समीकरणावरून काढले जाऊ शकते:
Zoe et al नुसार.33 या कामात टाफेल उतार B हे 26 mV/डिसेंबरचे ठराविक मूल्य म्हणून घेतले होते.अंजीर वर.2d दाखवते की 2707 अजैविक स्ट्रेनचा आयकर तुलनेने स्थिर राहिला, तर स्यूडोमोनास एरुगिनोसा बँडचा आयकर पहिल्या 24 तासांनंतर मोठ्या उडीसह जोरदारपणे चढ-उतार झाला.स्यूडोमोनास एरुगिनोसा चाचणी नमुन्याचे आयकर मूल्य हे गैर-जैविक नियंत्रणापेक्षा जास्त परिमाणाचे ऑर्डर होते.हा कल ध्रुवीकरणाच्या प्रतिकाराच्या परिणामांशी सुसंगत आहे.
EIS ही आणखी एक नॉन-डिस्ट्रक्टीव्ह पद्धत आहे जी गंज इंटरफेसवर इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियांचे वैशिष्ट्य दर्शवण्यासाठी वापरली जाते34.अजैविक माध्यम आणि स्यूडोमोनास एरुगिनोसाच्या सोल्यूशन्सच्या संपर्कात असलेल्या पट्ट्यांचे प्रतिबाधा स्पेक्ट्रा आणि कॅपेसिटन्स गणना, Rb हा पट्टीच्या पृष्ठभागावर तयार झालेल्या निष्क्रिय/बायोफिल्मचा प्रतिकार आहे, Rct हा चार्ज ट्रान्सफर रेझिस्टन्स आहे, Cdl हा इलेक्ट्रिकल डबल लेयर आहे.) आणि QCPE स्थिर फेज घटक (CPE) पॅरामीटर्स.समतुल्य इलेक्ट्रिकल सर्किट (EEC) मॉडेलसह डेटाची तुलना करून या पॅरामीटर्सचे विश्लेषण केले गेले.
अंजीर वर.3 विविध उष्मायन वेळी अजैविक माध्यम आणि स्यूडोमोनास एरुगिनोसा मटनाचा रस्सा मध्ये 2707 एचडीएसएस नमुन्यांचे वैशिष्ट्यपूर्ण Nyquist प्लॉट (a आणि b) आणि Bode प्लॉट्स (a' आणि b') दर्शविते.स्यूडोमोनास एरुगिनोसाच्या उपस्थितीत, नायक्विस्ट लूपचा व्यास कमी होतो.बोडे प्लॉट (चित्र 3b') एकूण प्रतिबाधात वाढ दर्शवितो.विश्रांतीच्या वेळेच्या स्थिरांकाची माहिती फेज मॅक्सिमा वरून मिळू शकते.अंजीर वर.4 एकल-स्तर (a) आणि दोन-स्तर (b) वर आधारित भौतिक संरचना आणि संबंधित EEC दर्शविते.ईईसी मॉडेलमध्ये सीपीई सादर केले आहे.त्याचा प्रवेश आणि अडथळा खालीलप्रमाणे व्यक्त केला आहे:
2707 HDSS कूपन प्रतिबाधा स्पेक्ट्रम फिट करण्यासाठी दोन भौतिक मॉडेल आणि संबंधित समतुल्य सर्किट:
जेथे Y0 ही CPE ची परिमाण आहे, j ही काल्पनिक संख्या आहे किंवा (−1)1/2, ω कोनीय वारंवारता आहे, आणि n हा एक 35 पेक्षा कमी CPE पॉवर फॅक्टर आहे.चार्ज ट्रान्सफर रेझिस्टन्स इन्व्हर्शन (म्हणजे 1/Rct) गंज दराशी संबंधित आहे.कमी Rct मूल्य म्हणजे उच्च गंज दर27.14 दिवसांच्या उष्मायनानंतर, स्यूडोमोनास एरुगिनोसाच्या चाचणी नमुन्याचे Rct 32 kΩ cm2 पर्यंत पोहोचले, जे गैर-जैविक चाचणी नमुन्याच्या 489 kΩ cm2 पेक्षा खूपच कमी आहे (तक्ता 4).
अंजीर मध्ये CLSM प्रतिमा आणि SEM प्रतिमा.5 स्पष्टपणे दर्शविते की HDSS नमुना 2707 च्या पृष्ठभागावरील बायोफिल्म कव्हरेज 7 दिवसांनंतर खूप दाट होते.तथापि, 14 दिवसांनंतर बायोफिल्म कोटिंग विरळ झाले आणि काही मृत पेशी दिसू लागल्या.तक्ता 5 स्यूडोमोनास एरुगिनोसाच्या संपर्कात आल्यानंतर 7 आणि 14 दिवसांनी 2707 HDSS नमुन्यांची बायोफिल्म जाडी दर्शवते.बायोफिल्मची कमाल जाडी 7 दिवसांनंतर 23.4 µm वरून 14 दिवसांनंतर 18.9 µm पर्यंत बदलली.बायोफिल्मची सरासरी जाडी देखील या प्रवृत्तीची पुष्टी करते.ते 7 दिवसांनंतर 22.2 ± 0.7 μm वरून 14 दिवसांनंतर 17.8 ± 1.0 μm पर्यंत कमी झाले.
(a) 3-D CLSM प्रतिमा 7 दिवसांवर, (b) 3-D CLSM प्रतिमा 14 दिवसांवर, (c) SEM प्रतिमा 7 दिवसांवर आणि (d) SEM प्रतिमा 14 दिवसांवर.
EMF ने 14 दिवस स्यूडोमोनास एरुगिनोसाच्या संपर्कात आलेल्या नमुन्यांवरील बायोफिल्म आणि गंज उत्पादनांमध्ये रासायनिक घटक उघड केले.अंजीर वर.आकृती 6 दर्शविते की बायोफिल्म आणि गंज उत्पादनांमध्ये C, N, O, P ची सामग्री शुद्ध धातूपेक्षा खूप जास्त आहे, कारण हे घटक बायोफिल्म आणि त्याच्या चयापचयांशी संबंधित आहेत.सूक्ष्मजीवांना फक्त Cr आणि Fe च्या ट्रेस प्रमाणांची आवश्यकता असते.बायोफिल्ममधील Cr आणि Fe ची उच्च सामग्री आणि नमुन्याच्या पृष्ठभागावरील गंज उत्पादनांमुळे गंज झाल्यामुळे धातूच्या मॅट्रिक्समधील घटकांचे नुकसान सूचित होते.
14 दिवसांनंतर, मध्यम 2216E मध्ये पी. एरुगिनोसासह आणि त्याशिवाय खड्डे आढळून आले.उष्मायन करण्यापूर्वी, नमुन्यांची पृष्ठभाग गुळगुळीत आणि दोषांशिवाय होती (चित्र 7a).उष्मायनानंतर आणि बायोफिल्म आणि गंज उत्पादने काढून टाकल्यानंतर, नमुन्याच्या पृष्ठभागावरील सर्वात खोल खड्डे सीएलएसएम वापरून तपासले गेले, जसे अंजीर 7b आणि c मध्ये दाखवले आहे.गैर-जैविक नियंत्रणाच्या पृष्ठभागावर कोणतेही स्पष्ट खड्डे आढळले नाहीत (जास्तीत जास्त खड्डा खोली 0.02 µm).स्यूडोमोनास एरुगिनोसामुळे होणारी कमाल खड्डा खोली 7 दिवसांनंतर 0.52 µm आणि 14 दिवसांनंतर 0.69 µm होती, 3 नमुन्यांमधील सरासरी कमाल खड्डा खोलीच्या आधारावर (प्रत्येक नमुन्यासाठी 10 कमाल खड्डा खोली निवडण्यात आली होती) आणि 0. 42 ± 0.12µm पर्यंत पोहोचली. .आणि 0.52 ± 0.15 µm, अनुक्रमे (तक्ता 5).ही डिंपल डेप्थ व्हॅल्यू लहान पण महत्त्वाची आहेत.
(अ) प्रदर्शनापूर्वी;(b) अजैविक वातावरणात 14 दिवस;(c) पी. एरुगिनोसा मटनाचा रस्सा 14 दिवस.
अंजीर वर.तक्ता 8 विविध नमुन्याच्या पृष्ठभागाचे XPS स्पेक्ट्रा दाखवते आणि प्रत्येक पृष्ठभागासाठी विश्लेषण केलेले रसायनशास्त्र तक्ता 6 मध्ये सारांशित केले आहे. तक्ता 6 मध्ये, पी. एरुगिनोसा (नमुने A आणि B) च्या उपस्थितीत Fe आणि Cr ची अणु टक्केवारी खूपच कमी होती. ) गैर-जैविक नियंत्रण पट्ट्यांपेक्षा.(नमुने C आणि D).स्यूडोमोनास एरुगिनोसाच्या नमुन्यासाठी, Cr 2p कोर लेव्हल स्पेक्ट्रल वक्र 574.4, 576.6, 578.3 आणि 586.8 eV च्या बंधनकारक ऊर्जा (BE) सह चार शिखर घटकांमध्ये फिट केले गेले होते, जे Cr, CrOH, CrOH आणि Cr2O3) यांना नियुक्त केले होते. 3, अनुक्रमे (Fig. 9a आणि b).नॉनबायोलॉजिकल नमुन्यांसाठी, अंजीर मध्ये कोर लेव्हल Cr 2p चे स्पेक्ट्रा.9c आणि d मध्ये अनुक्रमे Cr (BE 573.80 eV) आणि Cr2O3 (BE 575.90 eV) ची दोन मुख्य शिखरे आहेत.अजैविक कूपन आणि पी. एरुगिनोसा कूपनमधील सर्वात उल्लेखनीय फरक म्हणजे बायोफिल्म अंतर्गत Cr6+ आणि Cr(OH)3 (BE 586.8 eV) चा तुलनेने उच्च अंश असणे.
दोन माध्यमांमध्ये अनुक्रमे 7 आणि 14 दिवसांसाठी 2707 HDSS नमुन्यांची विस्तृत पृष्ठभाग XPS स्पेक्ट्रा.
(a) 7 दिवस पी. एरुगिनोसा एक्सपोजर, (b) 14 दिवस पी. एरुगिनोसा एक्सपोजर, (c) 7 दिवस अजैविक एक्सपोजर, (d) 14 दिवस अजैविक एक्सपोजर.
एचडीएसएस बहुतेक वातावरणात उच्च पातळीचे गंज प्रतिकार प्रदर्शित करते.Kim et al.2 ने अहवाल दिला की HDSS UNS S32707 ला 45 पेक्षा जास्त PREN सह उच्च डोप केलेला DSS म्हणून ओळखले गेले. या कामात HDSS नमुना 2707 चे PREN मूल्य 49 होते. हे उच्च Cr सामग्री आणि Mo आणि उच्च पातळीमुळे आहे. Ni, जे अम्लीय वातावरणात आणि क्लोराईडची उच्च सामग्री असलेल्या वातावरणात उपयुक्त आहेत.याव्यतिरिक्त, सु-संतुलित रचना आणि दोषमुक्त मायक्रोस्ट्रक्चर संरचनात्मक स्थिरता आणि गंज प्रतिरोध प्रदान करते.उत्कृष्ट रासायनिक प्रतिकार असूनही, या कामातील प्रायोगिक डेटा दर्शवितो की 2707 HDSS स्यूडोमोनास एरुगिनोसा बायोफिल्म एमआयसीसाठी पूर्णपणे रोगप्रतिकारक नाही.
इलेक्ट्रोकेमिकल परिणामांनी दर्शविले की स्यूडोमोनास एरुगिनोसा मटनाचा रस्सा 2707 एचडीएसएसचा गंज दर गैर-जैविक वातावरणाच्या तुलनेत 14 दिवसांनंतर लक्षणीय वाढला.आकृती 2a मध्ये, पहिल्या 24 तासांमध्ये अजैविक माध्यम आणि पी. एरुगिनोसा मटनाचा रस्सा दोन्हीमध्ये Eocp मध्ये घट दिसून आली.त्यानंतर, बायोफिल्म नमुन्याच्या पृष्ठभागावर आच्छादित होते आणि Eocp तुलनेने स्थिर होते.तथापि, जैविक Eocp पातळी अजैविक Eocp पातळीपेक्षा खूप जास्त होती.हा फरक P. aeruginosa biofilms च्या निर्मितीशी संबंधित आहे असे मानण्याची कारणे आहेत.अंजीर वर.2g, स्यूडोमोनास एरुगिनोसाच्या उपस्थितीत 2707 HDSS चे icorr मूल्य 0.627 µA cm-2 वर पोहोचले, जे Rct शी सुसंगत नसलेल्या गैर-जैविक नियंत्रण (0.063 µA cm-2) पेक्षा जास्त परिमाणाचा क्रम आहे. EIS द्वारे मोजलेले मूल्य.पहिल्या काही दिवसांत, पी. एरुगिनोसा पेशी आणि बायोफिल्म तयार झाल्यामुळे पी. एरुगिनोसा मटनाचा रस्सामधील प्रतिबाधा मूल्ये वाढली.तथापि, बायोफिल्म नमुना पृष्ठभाग पूर्णपणे कव्हर करते तेव्हा प्रतिबाधा कमी होते.संरक्षणात्मक स्तरावर प्रामुख्याने बायोफिल्म आणि बायोफिल्म मेटाबोलाइट्सच्या निर्मितीमुळे हल्ला होतो.त्यामुळे, कालांतराने गंज प्रतिकार कमी होतो आणि स्यूडोमोनास एरुगिनोसाच्या ठेवीमुळे स्थानिक गंज निर्माण होते.अजैविक वातावरणातील कल भिन्न आहेत.स्यूडोमोनास एरुगिनोसा मटनाचा रस्सा उघड झालेल्या नमुन्यांच्या संबंधित मूल्यापेक्षा गैर-जैविक नियंत्रणाचा गंज प्रतिकार खूपच जास्त होता.याव्यतिरिक्त, अजैविक नमुन्यांसाठी, Rct 2707 HDSS मूल्य 14 व्या दिवशी 489 kΩ cm2 पर्यंत पोहोचले, जे स्यूडोमोनास एरुगिनोसा (32 kΩ cm2) च्या उपस्थितीपेक्षा 15 पट जास्त आहे.अशाप्रकारे, 2707 HDSS मध्ये निर्जंतुकीकरण वातावरणात उत्कृष्ट गंज प्रतिरोधक क्षमता आहे, परंतु स्यूडोमोनास एरुगिनोसा बायोफिल्मच्या MIC हल्ल्यापासून संरक्षित नाही.
हे परिणाम अंजीरमधील ध्रुवीकरण वक्रांमधून देखील पाहिले जाऊ शकतात.2ब.एनोडिक शाखा स्यूडोमोनास एरुगिनोसा बायोफिल्म निर्मिती आणि धातूच्या ऑक्सिडेशन प्रतिक्रियांशी संबंधित आहे.त्याच वेळी, कॅथोडिक प्रतिक्रिया म्हणजे ऑक्सिजन कमी होणे.पी. एरुगिनोसाच्या उपस्थितीमुळे गंज चालू घनता लक्षणीयरीत्या वाढली, जी अजैविक नियंत्रणापेक्षा जास्त प्रमाणात होती.हे सूचित करते की स्यूडोमोनास एरुगिनोसा बायोफिल्मने 2707 HDSS चे स्थानिकीकृत गंज वाढवले.युआन et al.29 ला आढळले की 70/30 Cu-Ni मिश्र धातुची गंज चालू घनता स्यूडोमोनास एरुगिनोसा बायोफिल्मने वाढवली आहे.हे स्यूडोमोनास एरुगिनोसा बायोफिल्मद्वारे ऑक्सिजन कमी करण्याच्या बायोकॅटॅलिसिसमुळे असू शकते.हे निरीक्षण या कामात MIC 2707 HDSS चे स्पष्टीकरण देखील देऊ शकते.एरोबिक बायोफिल्म्स देखील त्यांच्या खाली असलेल्या ऑक्सिजनचे प्रमाण कमी करू शकतात.अशाप्रकारे, ऑक्सिजनसह धातूच्या पृष्ठभागाचे पुनर्संचयित करण्यास नकार हे या कामात MIC ला योगदान देणारे घटक असू शकतात.
डिकिन्सन वगैरे.38 ने सुचवले की रासायनिक आणि इलेक्ट्रोकेमिकल अभिक्रियांचा दर थेट नमुना पृष्ठभागाशी संलग्न असलेल्या जीवाणूंच्या चयापचय क्रियाकलापांवर आणि गंज उत्पादनांच्या स्वरूपावर अवलंबून असतो.आकृती 5 आणि तक्ता 5 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, 14 दिवसांनंतर पेशींची संख्या आणि बायोफिल्मची जाडी कमी झाली.हे यथोचितपणे स्पष्ट केले जाऊ शकते की 14 दिवसांनंतर 2707 HDSS पृष्ठभागावरील बहुतेक अँकर केलेल्या पेशी 2216E माध्यमातील पोषक कमी झाल्यामुळे किंवा 2707 HDSS मॅट्रिक्समधून विषारी धातू आयन सोडल्यामुळे मरण पावल्या.बॅचच्या प्रयोगांची ही मर्यादा आहे.
या कामात, स्यूडोमोनास एरुगिनोसा बायोफिल्मने 2707 एचडीएसएस (चित्र 6) च्या पृष्ठभागावर बायोफिल्म अंतर्गत Cr आणि Fe च्या स्थानिक कमी होण्यास प्रोत्साहन दिले.तक्ता 6 मध्ये, नमुना C च्या तुलनेत नमुन्यात Fe आणि Cr मध्ये घट झाली आहे, जे दर्शविते की P. aeruginosa बायोफिल्ममुळे होणारे Fe आणि Cr विघटन पहिल्या 7 दिवसांनंतर राखले गेले.2216E पर्यावरणाचा वापर सागरी वातावरणाचे अनुकरण करण्यासाठी केला जातो.त्यात 17700 ppm Cl- आहे, जे नैसर्गिक समुद्राच्या पाण्यात असलेल्या सामग्रीशी तुलना करता येते.XPS द्वारे विश्लेषित केलेल्या 7-दिवस आणि 14-दिवसांच्या गैर-जैविक नमुन्यांमध्ये Cr कमी होण्याचे मुख्य कारण 17700 ppm Cl- ची उपस्थिती होती.स्यूडोमोनास एरुगिनोसाच्या चाचणी नमुन्याशी तुलना करता, अजैविक वातावरणात क्लोरीनला 2707 HDSS च्या तीव्र प्रतिकारामुळे अजैविक चाचणी नमुन्यातील Cr चे विघटन खूपच कमी आहे.अंजीर वर.9 पॅसिव्हेटिंग फिल्ममध्ये Cr6+ ची उपस्थिती दर्शवते.हे चेन आणि क्लेटन39 यांनी सुचविल्याप्रमाणे पी. एरुगिनोसा बायोफिल्म्सद्वारे स्टीलच्या पृष्ठभागावरून सीआर काढण्याशी संबंधित असू शकते.
बॅक्टेरियाच्या वाढीमुळे, उष्मायनाच्या आधी आणि नंतरच्या माध्यमाचे पीएच मूल्य अनुक्रमे 7.4 आणि 8.2 होते.अशाप्रकारे, मोठ्या प्रमाणात माध्यमात तुलनेने उच्च pH असल्यामुळे पी. एरुगिनोसा बायोफिल्म्स अंतर्गत या कामात सेंद्रिय ऍसिडचे गंज येण्याची शक्यता नाही.14 दिवसांच्या चाचणी कालावधीत गैर-जैविक नियंत्रण माध्यमाचा pH लक्षणीय बदलला नाही (प्रारंभिक 7.4 ते अंतिम 7.5 पर्यंत).उष्मायनानंतर इनोकुलम माध्यमातील पीएचमध्ये वाढ स्यूडोमोनास एरुगिनोसाच्या चयापचय क्रियाशी संबंधित होती आणि चाचणी पट्टीच्या अनुपस्थितीत पीएचवर समान परिणाम दिसून आला.
अंजीर मध्ये दाखवल्याप्रमाणे.7, स्यूडोमोनास एरुगिनोसा बायोफिल्ममुळे जास्तीत जास्त खड्डा खोली 0.69 µm होती, जी अजैविक माध्यम (0.02 µm) पेक्षा लक्षणीयरीत्या जास्त आहे.हे वरील इलेक्ट्रोकेमिकल डेटाशी सहमत आहे.त्याच परिस्थितीत, 0.69 µm खड्डा खोली 2205 DSS40 साठी निर्दिष्ट केलेल्या 9.5 µm मूल्यापेक्षा दहा पटीने लहान आहे.हे डेटा दर्शविते की 2707 HDSS MIC ला 2205 DSS पेक्षा चांगले प्रतिकार दर्शविते.हे आश्चर्यकारक नाही कारण 2707 HDSS मध्ये उच्च Cr पातळी आहे, जे जास्त काळ निष्क्रियतेस अनुमती देते, स्यूडोमोनास एरुगिनोसाला डिपॅसिव्हेट करणे अधिक कठीण करते आणि हानिकारक दुय्यम पर्जन्यविना प्रक्रिया सुरू करते Pitting41.
निष्कर्षानुसार, स्यूडोमोनास एरुगिनोसा मटनाचा रस्सा मध्ये 2707 HDSS पृष्ठभागांवर MIC पिटिंग आढळून आले, तर अजैविक माध्यमांमध्ये पिटिंग नगण्य होते.हे कार्य दर्शविते की 2707 HDSS ची MIC ला 2205 DSS पेक्षा चांगली प्रतिकारशक्ती आहे, परंतु स्यूडोमोनास एरुगिनोसा बायोफिल्ममुळे ते MIC साठी पूर्णपणे रोगप्रतिकारक नाही.हे परिणाम समुद्री पर्यावरणासाठी योग्य स्टेनलेस स्टील्स आणि आयुर्मान निवडण्यात मदत करतात.
2707 HDSS नमुने स्कूल ऑफ मेटलर्जी, नॉर्थईस्टर्न युनिव्हर्सिटी (NEU), शेनयांग, चीन द्वारे प्रदान केले गेले.2707 HDSS ची मूलभूत रचना तक्ता 1 मध्ये दर्शविली आहे, ज्याचे विश्लेषण ईशान्य विद्यापीठाच्या साहित्य विश्लेषण आणि चाचणी विभागाने केले आहे.सर्व नमुन्यांवर 1 तासासाठी 1180 डिग्री सेल्सिअस तपमानावर घन द्रावणासाठी उपचार केले गेले.गंज चाचणीपूर्वी, 1 सेमी 2 उघडलेल्या पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ असलेले 2707 HDSS कॉईन स्टील सिलिकॉन कार्बाइड सॅंडपेपरसह 2000 ग्रिटमध्ये पॉलिश केले गेले आणि नंतर 0.05 µm Al2O3 पावडर स्लरीसह पॉलिश केले गेले.बाजू आणि तळ अक्रिय पेंटसह संरक्षित आहेत.कोरडे झाल्यानंतर, नमुने निर्जंतुकीकरण केलेल्या डीआयोनाइज्ड पाण्याने धुतले गेले आणि 0.5 तासांसाठी 75% (v/v) इथेनॉलसह निर्जंतुकीकरण केले गेले.नंतर ते वापरण्यापूर्वी 0.5 तासांसाठी अल्ट्राव्हायोलेट (UV) प्रकाशात हवेत वाळवले गेले.
मरीन स्ट्रेन स्यूडोमोनास एरुगिनोसा MCCC 1A00099 Xiamen मरीन कल्चर कलेक्शन (MCCC), चीनकडून खरेदी करण्यात आला.मरीन 2216E द्रव माध्यम (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, China) चा उपयोग स्यूडोमोनास एरुगिनोसा 250 मिली फ्लास्कमध्ये आणि 500 मिली इलेक्ट्रोकेमिकल ग्लास पेशींमध्ये एरोबिक परिस्थितीत 37°C तापमानात संवर्धन करण्यासाठी केला गेला.मध्यम समाविष्टीत आहे (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, 0.08 Hr.30, 0.034 SrCl2, 0.08, HR.30, 0.20 Sr.B. 3, 0.008, 0.008 Na4F0H20PO.1.0 यीस्ट अर्क आणि 0.1 लोह सायट्रेट.टोचण्याआधी 20 मिनिटांसाठी 121 डिग्री सेल्सिअस तापमानात ऑटोक्लेव्ह.सेसाइल आणि प्लँकटोनिक पेशींची गणना हेमोसाइटोमीटर वापरून हलक्या सूक्ष्मदर्शकाखाली 400x वाढीवर केली गेली.लसीकरणानंतर लगेचच प्लँक्टोनिक पी. एरुगिनोसा पेशींची प्रारंभिक एकाग्रता अंदाजे 106 पेशी/mL होती.
इलेक्ट्रोकेमिकल चाचण्या क्लासिक थ्री-इलेक्ट्रोड ग्लास सेलमध्ये 500 मिली मध्यम आकारमानासह केल्या गेल्या.प्लॅटिनम शीट आणि सॅच्युरेटेड कॅलोमेल इलेक्ट्रोड (एससीई) अणुभट्टीला मीठ पुलाने भरलेल्या लुगिन केशिकाद्वारे जोडले गेले आणि अनुक्रमे काउंटर आणि संदर्भ इलेक्ट्रोड म्हणून काम केले.कार्यरत इलेक्ट्रोड तयार करण्यासाठी, प्रत्येक नमुन्याला रबर-लेपित तांब्याची तार जोडली गेली आणि इपॉक्सीसह लेपित केली गेली, कार्यरत इलेक्ट्रोडसाठी एका बाजूला सुमारे 1 सेमी 2 पृष्ठभाग सोडले.इलेक्ट्रोकेमिकल मापन दरम्यान, नमुने 2216E माध्यमात ठेवण्यात आले होते आणि पाण्याच्या आंघोळीमध्ये स्थिर उष्मायन तापमानात (37°C) ठेवण्यात आले होते.OCP, LPR, EIS आणि संभाव्य डायनॅमिक ध्रुवीकरण डेटा ऑटोलॅब पोटेंटिओस्टॅट (संदर्भ 600TM, गॅमरी इन्स्ट्रुमेंट्स, इंक., यूएसए) वापरून मोजला गेला.LPR चाचण्या -5 आणि 5 mV श्रेणीमध्ये 0.125 mV s-1 च्या स्कॅन दराने आणि Eocp मध्ये 1 Hz च्या सॅम्पलिंग दराने नोंदवण्यात आल्या.EIS हे 0.01 ते 10,000 Hz च्या फ्रिक्वेंसी रेंजवर साइनसॉइडसह 5 mV चे लागू व्होल्टेज वापरून Eocp स्थिर स्थितीत केले गेले.संभाव्य स्वीप करण्यापूर्वी, 42 च्या स्थिर मुक्त गंज संभाव्यतेपर्यंत पोहोचेपर्यंत इलेक्ट्रोड ओपन सर्किट मोडमध्ये होते.सह.प्रत्येक चाचणी स्यूडोमोनास एरुगिनोसासह आणि त्याशिवाय तीन वेळा पुनरावृत्ती झाली.
मेटॅलोग्राफिक विश्लेषणासाठी नमुने यांत्रिकपणे 2000 ग्रिट ओल्या SiC पेपरने पॉलिश केले गेले आणि नंतर ऑप्टिकल निरीक्षणासाठी 0.05 μm Al2O3 पावडर स्लरीसह पॉलिश केले गेले.मेटॅलोग्राफिक विश्लेषण ऑप्टिकल मायक्रोस्कोप वापरून केले गेले.नमुना 10 wt% पोटॅशियम हायड्रॉक्साईड द्रावणाने कोरलेला होता.
उष्मायनानंतर, फॉस्फेट बफरयुक्त सलाईन (पीबीएस) (पीएच 7.4 ± 0.2) ने 3 वेळा धुवा आणि नंतर बायोफिल्म ठीक करण्यासाठी 2.5% (v/v) ग्लूटाराल्डिहाइड 10 तासांसाठी निश्चित करा.हवा कोरडे होण्यापूर्वी चरणबद्ध मालिकेत इथेनॉलसह त्यानंतरचे निर्जलीकरण (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% आणि 100%).शेवटी, SEM44 निरीक्षणासाठी चालकता प्रदान करण्यासाठी नमुन्याच्या पृष्ठभागावर सोन्याची फिल्म टाकण्यात आली.SEM प्रतिमा प्रत्येक नमुन्याच्या पृष्ठभागावर सर्वात स्थापित P. एरुगिनोसा पेशी असलेल्या स्थानावर केंद्रित आहेत.रासायनिक घटक शोधण्यासाठी EMF विश्लेषण केले गेले.खड्ड्याची खोली मोजण्यासाठी, Zeiss कॉन्फोकल लेसर स्कॅनिंग मायक्रोस्कोप (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Germany) वापरला गेला.बायोफिल्मच्या अंतर्गत गंजणारे खड्डे पाहण्यासाठी, चाचणी नमुना प्रथम चायनीज नॅशनल स्टँडर्ड (CNS) GB/T4334.4-2000 नुसार चाचणी नमुन्याच्या पृष्ठभागावरून गंज उत्पादने आणि बायोफिल्म काढून टाकण्यासाठी साफ करण्यात आला.
क्ष-किरण फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (XPS, ESCALAB250 पृष्ठभाग विश्लेषण प्रणाली, थर्मो VG, USA) एक रंगीबेरंगी क्ष-किरण स्त्रोत वापरून विश्लेषण (1500 eV ची उर्जा असलेली Al Kα रेखा आणि 150 W ची शक्ती) बंधनकारक ऊर्जेच्या विस्तृत श्रेणीमध्ये -1350 eV च्या मानक अटींपेक्षा खाली 0.50 eV पास एनर्जी आणि 0.2 eV स्टेप साइज वापरून उच्च रिझोल्यूशन स्पेक्ट्रा रेकॉर्ड करा.
उष्मायन केलेला नमुना काढा आणि 15 s45 साठी PBS (pH 7.4 ± 0.2) सह हळूवारपणे धुवा.नमुन्यावरील बायोफिल्मच्या जीवाणूजन्य व्यवहार्यतेचे निरीक्षण करण्यासाठी, बायोफिल्मला LIVE/DEAD BacLight बॅक्टेरियल व्हायबिलिटी किट (इनव्हिट्रोजन, यूजीन, OR, USA) वापरून डाग लावण्यात आले.किटमध्ये दोन फ्लोरोसेंट रंग आहेत: SYTO-9 ग्रीन फ्लोरोसेंट डाई आणि प्रोपिडियम आयोडाइड (PI) लाल फ्लोरोसेंट डाई.CLSM मध्ये, फ्लोरोसेंट हिरवे आणि लाल ठिपके अनुक्रमे जिवंत आणि मृत पेशींचे प्रतिनिधित्व करतात.डाग पडण्यासाठी, 3 µl SYTO-9 आणि 3 µl PI द्रावण असलेले मिश्रण खोलीच्या तपमानावर (23°C) 20 मिनिटे अंधारात उबवावे.त्यानंतर, निकॉन सीएलएसएम उपकरण (C2 प्लस, निकॉन, जपान) वापरून डाग नमुने दोन तरंगलांबी (जिवंत पेशींसाठी 488 एनएम आणि मृत पेशींसाठी 559 एनएम) आढळले.बायोफिल्मची जाडी 3-डी स्कॅनिंग मोडमध्ये मोजा.
हा लेख कसा उद्धृत करायचा: Li, H. et al.2707 सुपर डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टीलच्या मायक्रोबियल गंजवर स्यूडोमोनास एरुगिनोसा मरीन बायोफिल्मचा प्रभाव.विज्ञानघर 6, 20190;doi:10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. थायोसल्फेटच्या उपस्थितीत क्लोराईड सोल्यूशनमध्ये LDX 2101 डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टीलचे स्ट्रेस कॉरोझन क्रॅकिंग.गंजविज्ञान80, 205–212 (2014).
किम, एसटी, जंग, एसएच, ली, आयएस आणि पार्क, वायएस सुपर डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील वेल्ड्सच्या पिटिंग गंज प्रतिकारांवर सोल्यूशन हीट ट्रीटमेंट आणि शील्डिंग गॅसमध्ये नायट्रोजनचा प्रभाव.गंजविज्ञान53, 1939-1947 (2011).
शि, एक्स., अवची, आर., गीझर, एम. आणि लेवांडोव्स्की, झेड. 316L स्टेनलेस स्टीलमधील सूक्ष्मजीव आणि इलेक्ट्रोकेमिकल पिटिंगचा रासायनिक तुलनात्मक अभ्यास.गंजविज्ञान४५, २५७७–२५९५ (२००३).
Luo H., Dong KF, Li HG आणि Xiao K. क्लोराईडच्या उपस्थितीत विविध pH मूल्यांवर अल्कधर्मी द्रावणात 2205 डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टीलचे इलेक्ट्रोकेमिकल वर्तन.इलेक्ट्रोकेमिस्ट्रीजर्नल.64, 211–220 (2012).
पोस्ट वेळ: जानेवारी-०९-२०२३