2707 سپر ڈوپلیکس سٹینلیس سٹیل کے مائکروبیل سنکنرن پر سیوڈموناس ایروگینوسا میرین بائیو فلم کا اثر

Nature.com پر جانے کا شکریہ۔آپ محدود سی ایس ایس سپورٹ کے ساتھ براؤزر کا ورژن استعمال کر رہے ہیں۔بہترین تجربے کے لیے، ہم تجویز کرتے ہیں کہ آپ ایک اپ ڈیٹ شدہ براؤزر استعمال کریں (یا انٹرنیٹ ایکسپلورر میں مطابقت موڈ کو غیر فعال کریں)۔اس کے علاوہ، جاری تعاون کو یقینی بنانے کے لیے، ہم سائٹ کو بغیر اسٹائل اور جاوا اسکرپٹ کے دکھاتے ہیں۔
ایک ساتھ تین سلائیڈوں کا ایک carousel دکھاتا ہے۔ایک وقت میں تین سلائیڈوں سے گزرنے کے لیے پچھلے اور اگلے بٹنوں کا استعمال کریں، یا ایک وقت میں تین سلائیڈوں سے گزرنے کے لیے آخر میں سلائیڈر بٹن استعمال کریں۔
مائکروبیل سنکنرن (MIC) بہت سی صنعتوں میں ایک بڑا مسئلہ ہے کیونکہ اس سے بہت زیادہ معاشی نقصان ہو سکتا ہے۔سپر ڈوپلیکس سٹینلیس سٹیل 2707 (2707 HDSS) اپنی بہترین کیمیائی مزاحمت کی وجہ سے سمندری ماحول میں استعمال ہوتا ہے۔تاہم، MIC کے خلاف اس کی مزاحمت کو تجرباتی طور پر ظاہر نہیں کیا گیا ہے۔اس مطالعہ نے MIC 2707 HDSS کے رویے کا جائزہ لیا جو میرین ایروبک بیکٹیریم Pseudomonas aeruginosa کی وجہ سے ہوتا ہے۔الیکٹرو کیمیکل تجزیہ سے پتہ چلتا ہے کہ 2216E میڈیم میں Pseudomonas aeruginosa biofilm کی موجودگی میں، سنکنرن کی صلاحیت مثبت طور پر تبدیل ہوئی، اور سنکنرن موجودہ کثافت میں اضافہ ہوا۔ایکس رے فوٹو الیکٹران سپیکٹروسکوپی (XPS) تجزیہ کے نتائج نے بائیو فلم کے تحت نمونے کی سطح پر Cr مواد میں کمی کو ظاہر کیا۔گڑھے کی تصاویر کے تجزیے سے معلوم ہوا کہ سیوڈموناس ایروگینوسا بائیو فلم نے 14 دن کی ثقافت کے بعد زیادہ سے زیادہ گڑھے کی گہرائی 0.69 µm پیدا کی۔اگرچہ یہ چھوٹا ہے، یہ بتاتا ہے کہ 2707 HDSS MIC پر P. aeruginosa biofilms کے اثرات سے مکمل طور پر محفوظ نہیں ہیں۔
ڈوپلیکس سٹینلیس سٹیل (DSS) بہترین مکینیکل خصوصیات اور سنکنرن مزاحمت 1,2 کے کامل امتزاج کی وجہ سے مختلف صنعتوں میں وسیع پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔تاہم، لوکلائزڈ پٹنگ اب بھی ہو سکتی ہے، جو اس سٹیل 3، 4 کی سالمیت کو متاثر کر سکتی ہے۔DSS مائکروبیل سنکنرن (MIC)5,6 سے محفوظ نہیں ہے۔اگرچہ DSS کی درخواست کی حد بہت وسیع ہے، پھر بھی ایسے ماحول موجود ہیں جہاں DSS کی سنکنرن مزاحمت طویل مدتی استعمال کے لیے کافی نہیں ہے۔اس کا مطلب یہ ہے کہ زیادہ سنکنرن مزاحمت کے ساتھ زیادہ مہنگے مواد کی ضرورت ہے۔Jeon et al.7 نے پایا کہ سپر ڈوپلیکس سٹینلیس سٹیل (SDSS) میں بھی سنکنرن مزاحمت کے لحاظ سے کچھ حدود ہیں۔لہذا، کچھ ایپلی کیشنز میں اعلی سنکنرن مزاحمت کے ساتھ سپر ڈوپلیکس سٹینلیس سٹیل (HDSS) کی ضرورت ہے۔اس کی وجہ سے انتہائی مرکب HDSS کی ترقی ہوئی۔
DSS کی سنکنرن مزاحمت کا تعین α-fase to γ-fase کے تناسب سے ہوتا ہے اور Cr, Mo اور W میں ثانوی مراحل 8,9,10 سے ملحق علاقوں کی کمی ہوتی ہے۔HDSS میں Cr، Mo اور N11 کا اعلیٰ مواد ہوتا ہے، جو اسے بہترین سنکنرن مزاحمت اور ایک اعلی قدر (45-50) مساوی پٹنگ ریزسٹنس ویلیو (PREN) دیتا ہے، جس کی تعریف wt.% Cr + 3.3 (wt.% Mo) سے ہوتی ہے۔ + 0, 5 wt % W) + 16 wt %۔N12.اس کی بہترین سنکنرن مزاحمت کا انحصار متوازن ساخت پر ہے جس میں تقریباً 50% فیریٹک (α) اور 50% آسٹینیٹک (γ) مراحل ہوتے ہیں۔HDSS نے روایتی DSS13 کے مقابلے میں مکینیکل خصوصیات اور کلورین کے خلاف مزاحمت کو بہتر بنایا ہے۔کیمیائی سنکنرن کی خصوصیات۔بہتر سنکنرن مزاحمت زیادہ جارحانہ کلورائڈ ماحول جیسے سمندری ماحول میں HDSS کے استعمال کو بڑھاتی ہے۔
MIC بہت سی صنعتوں میں ایک اہم مسئلہ ہے، بشمول تیل اور گیس اور پانی کی فراہمی14۔MIC تمام سنکنرن نقصان کا 20% ہے15۔MIC ایک بائیو الیکٹرو کیمیکل سنکنرن ہے جسے بہت سے ماحول میں دیکھا جا سکتا ہے16۔دھات کی سطحوں پر بائیو فلموں کی تشکیل الیکٹرو کیمیکل حالات کو تبدیل کرتی ہے اور اس طرح سنکنرن کے عمل کو متاثر کرتی ہے۔یہ عام طور پر قبول کیا جاتا ہے کہ MIC سنکنرن biofilms14 کی وجہ سے ہوتا ہے۔الیکٹروجینک مائکروجنزم بقا کے لیے توانائی حاصل کرنے کے لیے دھاتوں کو کھا جاتے ہیں۔MIC کے حالیہ مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ EET (ایکسٹرا سیلولر الیکٹران ٹرانسفر) الیکٹروجینک مائکروجنزموں کے ذریعہ ایم آئی سی کے لئے محدود عنصر ہے۔Zhang et al.18 نے یہ ظاہر کیا کہ الیکٹران ثالث Desulfovibrio vulgaris sessile خلیات اور 304 سٹینلیس سٹیل کے درمیان الیکٹران کی منتقلی کو تیز کرتے ہیں، جس کے نتیجے میں MIC کا زیادہ شدید حملہ ہوتا ہے۔ایننگ وغیرہ۔19 اور وینزلف وغیرہ۔20 نے دکھایا ہے کہ سنکنرن سلفیٹ کو کم کرنے والے بیکٹیریا (SRBs) کے بائیوفیلم براہ راست دھاتی ذیلی جگہوں سے الیکٹران جذب کر سکتے ہیں، جس کے نتیجے میں شدید پٹنگ ہوتی ہے۔
DSS کو میڈیا میں MIC کے لیے حساس سمجھا جاتا ہے جس میں SRBs، آئرن کو کم کرنے والے بیکٹیریا (IRBs) وغیرہ شامل ہیں۔ 21۔یہ بیکٹیریا بائیو فلم 22,23 کے تحت ڈی ایس ایس کی سطح پر مقامی پٹنگ کا سبب بنتے ہیں۔DSS کے برعکس، MIC HDSS24 کے بارے میں بہت کم معلوم ہے۔
Pseudomonas aeruginosa ایک گرام منفی، متحرک، چھڑی کی شکل کا بیکٹیریا ہے جو کہ فطرت میں وسیع پیمانے پر تقسیم ہوتا ہے۔Pseudomonas aeruginosa سمندری ماحول میں سٹیل کے MIC کے لیے ذمہ دار اہم مائکرو بائیوٹا بھی ہے۔سیوڈموناس کی نسلیں براہ راست سنکنرن کے عمل میں شامل ہیں اور بائیو فلم کی تشکیل کے دوران پہلی نوآبادیات کے طور پر پہچانی جاتی ہیں۔مہات وغیرہ۔28 اور یوآن وغیرہ۔29 نے یہ ظاہر کیا کہ سیوڈموناس ایروگینوسا آبی ماحول میں ہلکے اسٹیل اور مرکب دھاتوں کے سنکنرن کی شرح کو بڑھاتا ہے۔
اس کام کا بنیادی مقصد الیکٹرو کیمیکل طریقوں، سطح کے تجزیہ کے طریقوں اور سنکنرن مصنوعات کے تجزیہ کا استعمال کرتے ہوئے سمندری ایروبک بیکٹیریم Pseudomonas aeruginosa کی وجہ سے 2707 HDSS کی MIC خصوصیات کا مطالعہ کرنا ہے۔الیکٹرو کیمیکل اسٹڈیز بشمول اوپن سرکٹ پوٹینشل (OCP)، لکیری پولرائزیشن ریزسٹنس (LPR)، الیکٹرو کیمیکل امپیڈینس اسپیکٹروسکوپی (EIS) اور متحرک ممکنہ پولرائزیشن MIC 2707 HDSS کے رویے کا مطالعہ کرنے کے لیے کی گئی۔انرجی ڈسپرسیو سپیکٹروسکوپی (EDS) کا تجزیہ خستہ حال سطحوں پر کیمیائی عناصر کا پتہ لگانے کے لیے کیا جاتا ہے۔اس کے علاوہ، Pseudomonas aeruginosa پر مشتمل سمندری ماحول کے زیر اثر آکسائیڈ فلم کے گزرنے کے استحکام کا تعین ایکس رے فوٹو الیکٹران سپیکٹروسکوپی (XPS) کے ذریعے کیا گیا تھا۔گڑھوں کی گہرائی کو کنفوکل لیزر اسکیننگ مائکروسکوپ (CLSM) کے تحت ماپا گیا۔
جدول 1 2707 HDSS کی کیمیائی ساخت کو ظاہر کرتا ہے۔جدول 2 سے پتہ چلتا ہے کہ 2707 HDSS میں 650 MPa کی پیداواری طاقت کے ساتھ بہترین مکینیکل خصوصیات ہیں۔انجیر پر۔1 حل ہیٹ ٹریٹڈ 2707 ایچ ڈی ایس ایس کا آپٹیکل مائکرو اسٹرکچر دکھاتا ہے۔ثانوی مراحل کے بغیر austenitic اور ferritic مرحلوں کے لمبے بینڈ کو ایک مائیکرو اسٹرکچر میں دیکھا جا سکتا ہے جس میں تقریباً 50% austenitic اور 50% ferritic مراحل ہوتے ہیں۔
انجیر پر۔2a 2216E ابیوٹک میڈیم میں 2707 HDSS کے لیے اوپن سرکٹ پوٹینشل (Eocp) بمقابلہ نمائش کا وقت دکھاتا ہے اور Pseudomonas aeruginosa broth 14 دن کے لیے 37°C پر۔یہ پایا گیا کہ Eocp میں سب سے زیادہ واضح تبدیلیاں پہلے 24 گھنٹوں کے دوران ہوئیں۔دونوں صورتوں میں Eocp کی قدریں تقریباً 16 گھنٹے میں تقریباً -145 mV (بمقابلہ SCE) پر پہنچ گئیں اور پھر غیر حیاتیاتی نمونوں کے لیے -477 mV (بمقابلہ SCE) اور -236 mV (بمقابلہ SCE) اور رشتہ دار کے لیے P تک گر گئیں۔ SCE) بالترتیب پیٹینا کے پتے۔24 گھنٹوں کے بعد، Pseudomonas aeruginosa 2707 HDSS کی Eocp قدر -228 mV (SCE کے مقابلے) پر نسبتاً مستحکم رہی، جبکہ غیر حیاتیاتی نمونے کے لیے متعلقہ قدر تقریباً -442 mV (SCE کے مقابلے) تھی۔Pseudomonas aeruginosa کی موجودگی میں Eocp کافی کم تھا۔
ابیوٹک میڈیا میں 2707 HDSS نمونوں کی الیکٹرو کیمیکل ٹیسٹنگ اور 37 ° C پر سیوڈموناس ایروگینوسا شوربے:
(a) نمائش کے وقت کے ساتھ Eocp میں تبدیلی، (b) دن 14 پر پولرائزیشن وکر، (c) نمائش کے وقت کے ساتھ Rp میں تبدیلی، (d) نمائش کے وقت کے ساتھ Corr میں تبدیلی۔
جدول 3 14 دنوں کی مدت میں ابیوٹک اور P. ایروگینوسا ٹیکہ شدہ میڈیا کے سامنے آنے والے 2707 HDSS نمونوں کے الیکٹرو کیمیکل سنکنرن پیرامیٹرز کو دکھاتا ہے۔انوڈک اور کیتھوڈک منحنی خطوط کو انٹرسیکشن پوائنٹ تک ٹینجینٹل ایکسٹراپولیشن نے سنکنرن موجودہ کثافت (icorr)، سنکنرن کی صلاحیت (Ecorr) اور Tafel ڈھلوان (βα اور βc) معیاری طریقوں کے مطابق 30,31 کے تعین کی اجازت دی۔
جیسا کہ شکل 2b میں دکھایا گیا ہے، P. aeruginosa curve کی اوپر کی طرف شفٹ کے نتیجے میں ابیوٹک وکر کے مقابلے Ecorr میں اضافہ ہوا۔سیوڈموناس ایروگینوسا پر مشتمل نمونے کی آئیکور ویلیو، سنکنرن کی شرح کے متناسب، بڑھ کر 0.328 µA cm-2 ہوگئی، جو کہ غیر حیاتیاتی نمونے (0.087 µA cm-2) سے چار گنا زیادہ ہے۔
ایل پی آر سنکنرن کے غیر تباہ کن ایکسپریس تجزیہ کے لئے ایک کلاسک الیکٹرو کیمیکل طریقہ ہے۔اسے MIC32 کا مطالعہ کرنے کے لیے بھی استعمال کیا گیا ہے۔انجیر پر۔2c نمائش کے وقت کے لحاظ سے پولرائزیشن مزاحمت (Rp) میں تبدیلی کو ظاہر کرتا ہے۔زیادہ آر پی ویلیو کا مطلب ہے کم سنکنرن۔پہلے 24 گھنٹوں کے اندر، Rp 2707 HDSS غیر حیاتیاتی نمونوں کے لیے 1955 kΩ cm2 اور Pseudomonas aeruginosa نمونوں کے لیے 1429 kΩ cm2 پر پہنچ گیا۔شکل 2c یہ بھی ظاہر کرتا ہے کہ Rp قدر میں ایک دن کے بعد تیزی سے کمی واقع ہوئی اور پھر اگلے 13 دنوں میں نسبتاً کوئی تبدیلی نہیں ہوئی۔Pseudomonas aeruginosa ٹیسٹ کے نمونے کی Rp قدر تقریباً 40 kΩ cm2 ہے، جو کہ غیر حیاتیاتی ٹیسٹ کے نمونے کے لیے 450 kΩ cm2 قدر سے بہت کم ہے۔
icorr کی قدر یکساں سنکنرن کی شرح کے متناسب ہے۔اس کی قدر کا اندازہ درج ذیل Stern-Giri مساوات سے لگایا جا سکتا ہے۔
زو ایٹ ال کے مطابق۔33 اس کام میں ٹافیل ڈھلوان B کو 26 mV/dec کی عام قدر کے طور پر لیا گیا تھا۔انجیر پر۔2d سے پتہ چلتا ہے کہ 2707 ابیوٹک سٹرین کا icorr نسبتاً مستحکم رہا، جبکہ Pseudomonas aeruginosa بینڈ کا icorr پہلے 24 گھنٹوں کے بعد ایک بڑی چھلانگ کے ساتھ مضبوطی سے اتار چڑھاؤ کا شکار ہوا۔Pseudomonas aeruginosa ٹیسٹ کے نمونے کی icorr قدر غیر حیاتیاتی کنٹرول سے زیادہ شدت کا آرڈر تھا۔یہ رجحان پولرائزیشن مزاحمت کے نتائج سے مطابقت رکھتا ہے۔
EIS ایک اور غیر تباہ کن طریقہ ہے جو سنکنرن انٹرفیس پر الیکٹرو کیمیکل رد عمل کی خصوصیت کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ابیوٹک میڈیا اور سیوڈموناس ایروگینوسا کے حل کے سامنے آنے والے سٹرپس کے امپیڈینس سپیکٹرا اور کیپیسیٹینس کا حساب، Rb پٹی کی سطح پر بننے والے غیر فعال/بائیو فلم کی مزاحمت ہے، Rct چارج ٹرانسفر ریزسٹنس ہے، Cdl الیکٹریکل ڈبل لیئر ہے۔) اور QCPE مستقل مرحلہ عنصر (CPE) پیرامیٹرز۔ان پیرامیٹرز کا مزید تجزیہ ڈیٹا کا ایک مساوی الیکٹریکل سرکٹ (EEC) ماڈل کے ساتھ کر کے کیا گیا۔
انجیر پر۔3 مختلف انکیوبیشن اوقات میں ابیوٹک میڈیا اور سیوڈموناس ایروگینوسا شوربے میں 2707 HDSS نمونوں کے مخصوص Nyquist پلاٹ (a اور b) اور Bode پلاٹ (a' اور b') دکھاتا ہے۔Pseudomonas aeruginosa کی موجودگی میں، Nyquist لوپ کا قطر کم ہو جاتا ہے۔بوڈ پلاٹ (تصویر 3b') کل رکاوٹ میں اضافہ کو ظاہر کرتا ہے۔آرام کے وقت مستقل کے بارے میں معلومات فیز میکسما سے حاصل کی جاسکتی ہے۔انجیر پر۔4 ایک واحد پرت (a) اور دو پرت (b) پر مبنی جسمانی ڈھانچے اور متعلقہ EEC کو دکھاتا ہے۔CPE کو EEC ماڈل میں متعارف کرایا گیا ہے۔اس کے داخلے اور رکاوٹ کا اظہار اس طرح کیا گیا ہے:
2707 HDSS کوپن امپیڈینس سپیکٹرم کو فٹ کرنے کے لیے دو فزیکل ماڈلز اور متعلقہ مساوی سرکٹس:
جہاں Y0 CPE کی شدت ہے، j خیالی نمبر ہے یا (−1)1/2، ω کونیی فریکوئنسی ہے، اور n ایک 35 سے کم CPE پاور فیکٹر ہے۔چارج ٹرانسفر مزاحمت الٹا (یعنی 1/Rct) سنکنرن کی شرح سے مساوی ہے۔کم آر سی ٹی ویلیو کا مطلب ہے زیادہ سنکنرن کی شرح27۔انکیوبیشن کے 14 دنوں کے بعد، Pseudomonas aeruginosa کے ٹیسٹ کے نمونے کا Rct 32 kΩ cm2 تک پہنچ گیا، جو کہ غیر حیاتیاتی ٹیسٹ کے نمونے (ٹیبل 4) کے 489 kΩ cm2 سے بہت کم ہے۔
انجیر میں سی ایل ایس ایم امیجز اور ایس ای ایم امیجز۔5 واضح طور پر ظاہر کرتا ہے کہ HDSS نمونہ 2707 کی سطح پر بائیو فلم کی کوریج 7 دن کے بعد بہت گھنی تھی۔تاہم، 14 دنوں کے بعد بائیو فلم کی کوٹنگ ویرل ہو گئی اور کچھ مردہ خلیے نمودار ہوئے۔جدول 5 سیوڈموناس ایروگینوسا کی نمائش کے 7 اور 14 دن کے بعد 2707 HDSS نمونوں کی بائیو فلم کی موٹائی کو ظاہر کرتا ہے۔بائیو فلم کی زیادہ سے زیادہ موٹائی 7 دن کے بعد 23.4 µm سے 14 دن کے بعد 18.9 µm ہوگئی۔اوسط بائیو فلم کی موٹائی نے بھی اس رجحان کی تصدیق کی۔یہ 7 دن کے بعد 22.2 ± 0.7 μm سے کم ہو کر 14 دنوں کے بعد 17.8 ± 1.0 μm ہو گیا۔
(a) 7 دن میں 3-D CLSM تصویر، (b) 14 دن میں 3-D CLSM تصویر، (c) 7 دن میں SEM تصویر، اور (d) SEM تصویر 14 دن میں۔
EMF نے بائیو فلم میں کیمیائی عناصر کا انکشاف کیا اور 14 دنوں تک سیوڈموناس ایروگینوسا کے سامنے آنے والے نمونوں پر سنکنرن مصنوعات۔انجیر پر۔شکل 6 سے پتہ چلتا ہے کہ بائیو فلم اور سنکنرن مصنوعات میں C, N, O, P کا مواد خالص دھات کے مقابلے میں بہت زیادہ ہے، کیونکہ یہ عناصر بائیو فلم اور اس کے میٹابولائٹس سے وابستہ ہیں۔مائکروجنزموں کو صرف Cr اور Fe کی ٹریس مقدار کی ضرورت ہوتی ہے۔بائیو فلم میں Cr اور Fe کا اعلیٰ مواد اور نمونے کی سطح پر سنکنرن کی مصنوعات سنکنرن کے نتیجے میں دھاتی میٹرکس میں عناصر کے ضائع ہونے کی نشاندہی کرتی ہیں۔
14 دن کے بعد، P. aeruginosa کے ساتھ اور اس کے بغیر گڑھے درمیانے 2216E میں دیکھے گئے۔انکیوبیشن سے پہلے، نمونوں کی سطح ہموار اور نقائص کے بغیر تھی (تصویر 7a)۔بائیو فلم اور سنکنرن مصنوعات کو انکیوبیشن اور ہٹانے کے بعد، نمونے کی سطح پر گہرے گڑھوں کا CLSM استعمال کرتے ہوئے معائنہ کیا گیا، جیسا کہ تصویر 7b اور c میں دکھایا گیا ہے۔غیر حیاتیاتی کنٹرول کی سطح پر کوئی واضح گڑھا نہیں ملا (زیادہ سے زیادہ گڑھے کی گہرائی 0.02 µm)۔Pseudomonas aeruginosa کی وجہ سے زیادہ سے زیادہ گڑھے کی گہرائی 7 دن کے بعد 0.52 µm اور 14 دن کے بعد 0.69 µm تھی، 3 نمونوں سے اوسط زیادہ سے زیادہ گڑھے کی گہرائی کی بنیاد پر (ہر نمونے کے لیے 10 زیادہ سے زیادہ گڑھے کی گہرائی کا انتخاب کیا گیا تھا) اور 0. 42 ± 0.12µm تک پہنچ گئی۔ .اور 0.52 ± 0.15 µm، بالترتیب (ٹیبل 5)۔یہ ڈمپل ڈیپتھ ویلیوز چھوٹی لیکن اہم ہیں۔
(a) نمائش سے پہلے؛(b) ایک ابیوٹک ماحول میں 14 دن؛(c) P. aeruginosa شوربے میں 14 دن۔
انجیر پر۔جدول 8 مختلف نمونوں کی سطحوں کے XPS سپیکٹرا کو دکھاتا ہے، اور ہر سطح کے لیے کیمسٹری کا تجزیہ جدول 6 میں کیا گیا ہے۔ جدول 6 میں، Fe اور Cr کے جوہری فیصد P. aeruginosa کی موجودگی میں بہت کم تھے (نمونے A اور B ) غیر حیاتیاتی کنٹرول سٹرپس کے مقابلے میں۔(نمونے C اور D)Pseudomonas aeruginosa کے نمونے کے لیے، Cr 2p کور لیول اسپیکٹرل وکر کو 574.4، 576.6، 578.3 اور 586.8 eV کی بائنڈنگ انرجی (BE) کے ساتھ چار چوٹی کے اجزاء پر لگایا گیا تھا، جنہیں Cr, CrOH, CrO3O3 اور CrO3 کو تفویض کیا گیا تھا۔ 3، بالترتیب (تصویر 9a اور b)۔غیر حیاتیاتی نمونوں کے لیے، انجیر میں بنیادی سطح Cr 2p کا سپیکٹرا۔9c اور d میں بالترتیب Cr (BE 573.80 eV) اور Cr2O3 (BE 575.90 eV) کی دو اہم چوٹیاں ہیں۔ابیوٹک کوپن اور پی ایروگینوسا کوپن کے درمیان سب سے نمایاں فرق Cr6+ کی موجودگی اور بائیو فلم کے تحت Cr(OH)3 (BE 586.8 eV) کا نسبتاً زیادہ حصہ تھا۔
دو میڈیا میں بالترتیب 7 اور 14 دنوں کے لیے 2707 HDSS نمونوں کا وسیع سطح کا XPS سپیکٹرا۔
(a) 7 دن P. aeruginosa exposure، (b) 14 دن P. aeruginosa exposure، (c) 7 دن کی ابیوٹک ایکسپوژر، (d) 14 دن کی ابیوٹک ایکسپوژر۔
ایچ ڈی ایس ایس زیادہ تر ماحول میں سنکنرن مزاحمت کی اعلی سطح کی نمائش کرتا ہے۔Kim et al.2 نے رپورٹ کیا کہ HDSS UNS S32707 کی شناخت انتہائی ڈوپڈ DSS کے طور پر ہوئی ہے جس میں PREN 45 سے زیادہ ہے۔ اس کام میں HDSS نمونے 2707 کی PREN ویلیو 49 تھی۔ یہ اعلی Cr مواد اور Mo کی اعلی سطح کی وجہ سے ہے۔ نی، جو تیزابیت والے ماحول اور کلورائیڈ کی اعلی مقدار کے ساتھ ماحول میں مفید ہیں۔اس کے علاوہ، اچھی طرح سے متوازن ساخت اور خرابی سے پاک مائکرو اسٹرکچر ساختی استحکام اور سنکنرن مزاحمت فراہم کرتا ہے۔بہترین کیمیائی مزاحمت کے باوجود، اس کام میں تجرباتی اعداد و شمار ظاہر کرتے ہیں کہ 2707 HDSS Pseudomonas aeruginosa biofilm MICs سے مکمل طور پر محفوظ نہیں ہے۔
الیکٹرو کیمیکل نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ سیوڈموناس ایروگینوسا شوربے میں 2707 ایچ ڈی ایس ایس کی سنکنرن کی شرح غیر حیاتیاتی ماحول کے مقابلے میں 14 دن کے بعد نمایاں طور پر بڑھ گئی۔شکل 2a میں، پہلے 24 گھنٹوں کے دوران ابیوٹک میڈیم اور P. ایروگینوسا شوربے دونوں میں Eocp میں کمی دیکھی گئی۔اس کے بعد، بائیو فلم نمونے کی سطح کو ڈھانپ کر ختم کر دیتی ہے اور Eocp نسبتاً مستحکم ہو جاتا ہے۔تاہم، بائیوٹک ای او سی پی لیول ابیوٹک ای او سی پی لیول سے بہت زیادہ تھا۔اس بات پر یقین کرنے کی وجوہات ہیں کہ یہ فرق P. aeruginosa biofilms کی تشکیل سے وابستہ ہے۔انجیر پر۔2g، 2707 HDSS کی icorr ویلیو Pseudomonas aeruginosa کی موجودگی میں 0.627 µA cm-2 تک پہنچ گئی، جو کہ غیر حیاتیاتی کنٹرول (0.063 µA cm-2) سے زیادہ شدت کا حکم ہے، جو کہ Rct کے مطابق ہے۔ قدر EIS کے ذریعہ ماپا جاتا ہے۔ابتدائی چند دنوں کے دوران، P. aeruginosa کے شوربے میں P. aeruginosa خلیات کے منسلک ہونے اور بائیو فلم کی تشکیل کی وجہ سے رکاوٹ کی قدریں بڑھ گئیں۔تاہم، جب بائیو فلم مکمل طور پر نمونے کی سطح کو ڈھانپ لیتی ہے تو رکاوٹ کم ہوجاتی ہے۔حفاظتی پرت پر حملہ بنیادی طور پر بائیوفیلم اور بائیوفیلم میٹابولائٹس کی تشکیل کی وجہ سے ہوتا ہے۔لہذا، سنکنرن مزاحمت وقت کے ساتھ کم ہوتی ہے، اور Pseudomonas aeruginosa کے ذخائر مقامی سنکنرن کا سبب بنتے ہیں۔ابیوٹک ماحول میں رجحانات مختلف ہیں۔غیر حیاتیاتی کنٹرول کی سنکنرن مزاحمت Pseudomonas aeruginosa شوربے کے سامنے آنے والے نمونوں کی متعلقہ قیمت سے بہت زیادہ تھی۔اس کے علاوہ، ابیوٹک نمونوں کے لیے، Rct 2707 HDSS قدر 14 دن کو 489 kΩ cm2 تک پہنچ گئی، جو Pseudomonas aeruginosa (32 kΩ cm2) کی موجودگی سے 15 گنا زیادہ ہے۔اس طرح، 2707 HDSS جراثیم سے پاک ماحول میں بہترین سنکنرن مزاحمت رکھتا ہے، لیکن یہ Pseudomonas aeruginosa biofilm کے MIC حملے سے محفوظ نہیں ہے۔
ان نتائج کو انجیر میں پولرائزیشن کے منحنی خطوط سے بھی دیکھا جا سکتا ہے۔2b.انوڈک برانچنگ سیوڈموناس ایروگینوسا بائیو فلم کی تشکیل اور دھاتی آکسیکرن رد عمل سے وابستہ ہے۔ایک ہی وقت میں، کیتھوڈک ردعمل آکسیجن کی کمی ہے.P. aeruginosa کی موجودگی نے سنکنرن کرنٹ کی کثافت میں نمایاں اضافہ کیا، جو کہ ابیوٹک کنٹرول کے مقابلے میں زیادہ مقدار کے آرڈر کے بارے میں تھا۔اس نے اشارہ کیا کہ Pseudomonas aeruginosa biofilm نے 2707 HDSS کے مقامی سنکنرن کو بڑھایا۔Yuan et al.29 نے پایا کہ 70/30 Cu-Ni الائے کی سنکنرن موجودہ کثافت کو Pseudomonas aeruginosa biofilm نے بڑھایا ہے۔یہ Pseudomonas aeruginosa biofilm کے ذریعہ آکسیجن کی کمی کے بائیو کیٹالیسس کی وجہ سے ہوسکتا ہے۔یہ مشاہدہ اس کام میں MIC 2707 HDSS کی بھی وضاحت کر سکتا ہے۔ایروبک بایوفلم ان کے نیچے آکسیجن کے مواد کو بھی کم کر سکتے ہیں۔اس طرح، آکسیجن کے ساتھ دھات کی سطح کو دوبارہ منتقل کرنے سے انکار اس کام میں MIC کا حصہ بن سکتا ہے۔
Dickinson et al.38 نے تجویز کیا کہ کیمیائی اور الیکٹرو کیمیکل رد عمل کی شرح براہ راست نمونے کی سطح سے منسلک بیکٹیریا کی میٹابولک سرگرمی اور سنکنرن مصنوعات کی نوعیت پر منحصر ہے۔جیسا کہ شکل 5 اور جدول 5 میں دکھایا گیا ہے، 14 دنوں کے بعد خلیوں کی تعداد اور بائیو فلم کی موٹائی میں کمی واقع ہوئی۔اس کی معقول طور پر اس حقیقت سے وضاحت کی جا سکتی ہے کہ 14 دن کے بعد 2707 HDSS سطح پر زیادہ تر لنگر انداز خلیے 2216E میڈیم میں غذائیت کی کمی یا 2707 HDSS میٹرکس سے زہریلے دھاتی آئنوں کے اخراج کی وجہ سے مر گئے۔یہ بیچ کے تجربات کی ایک حد ہے۔
اس کام میں، ایک Pseudomonas aeruginosa biofilm نے 2707 HDSS (تصویر 6) کی سطح پر بائیو فلم کے تحت Cr اور Fe کی مقامی کمی کو فروغ دیا۔جدول 6 میں، نمونہ C کے مقابلے نمونہ D میں Fe اور Cr میں کمی واقع ہوئی ہے، جس سے ظاہر ہوتا ہے کہ P. aeruginosa biofilm کی وجہ سے ہونے والی Fe اور Cr کی تحلیل کو پہلے 7 دنوں کے بعد برقرار رکھا گیا تھا۔2216E ماحول کو سمندری ماحول کی تقلید کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔اس میں 17700 ppm Cl- ہے، جو قدرتی سمندری پانی میں اس کے مواد سے موازنہ ہے۔17700 ppm Cl- کی موجودگی 7 دن اور 14 دن کے غیر حیاتیاتی نمونوں میں Cr میں کمی کی بنیادی وجہ تھی جس کا تجزیہ XPS نے کیا تھا۔Pseudomonas aeruginosa کے ٹیسٹ نمونے کے مقابلے میں، ابیوٹک ٹیسٹ کے نمونے میں Cr کی تحلیل ابیوٹک ماحول میں کلورین کے خلاف 2707 HDSS کی مضبوط مزاحمت کی وجہ سے بہت کم ہے۔انجیر پر۔9 غیر فعال فلم میں Cr6+ کی موجودگی کو ظاہر کرتا ہے۔اس کا تعلق P. aeruginosa biofilms کے ذریعے سٹیل کی سطحوں سے Cr کو ہٹانے سے ہو سکتا ہے، جیسا کہ چن اور کلیٹن39 نے تجویز کیا ہے۔
بیکٹیریا کی افزائش کی وجہ سے، انکیوبیشن سے پہلے اور بعد میں درمیانے درجے کی pH قدریں بالترتیب 7.4 اور 8.2 تھیں۔اس طرح، بلک میڈیم میں نسبتاً زیادہ پی ایچ کی وجہ سے، نامیاتی تیزاب کی سنکنرن P. aeruginosa biofilms کے تحت اس کام میں حصہ ڈالنے کا امکان نہیں ہے۔غیر حیاتیاتی کنٹرول میڈیم کا پی ایچ 14 دن کے ٹیسٹ کی مدت کے دوران نمایاں طور پر تبدیل نہیں ہوا (ابتدائی 7.4 سے آخری 7.5 تک)۔انکیوبیشن کے بعد انوکولم میڈیم میں pH میں اضافہ Pseudomonas aeruginosa کی میٹابولک سرگرمی سے منسلک تھا، اور pH پر وہی اثر ٹیسٹ پٹی کی عدم موجودگی میں پایا گیا۔
جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔7 میں، Pseudomonas aeruginosa biofilm کی وجہ سے زیادہ سے زیادہ گڑھے کی گہرائی 0.69 µm تھی، جو ابیوٹک میڈیم (0.02 µm) کے مقابلے میں نمایاں طور پر زیادہ ہے۔یہ مندرجہ بالا الیکٹرو کیمیکل ڈیٹا سے متفق ہے۔انہی حالات میں، 0.69 µm گڑھے کی گہرائی 2205 DSS40 کے لیے مخصوص کردہ 9.5 µm قدر سے دس گنا سے زیادہ چھوٹی ہے۔یہ اعداد و شمار ظاہر کرتے ہیں کہ 2707 HDSS MICs کے خلاف 2205 DSS کے مقابلے میں بہتر مزاحمت کا مظاہرہ کرتا ہے۔یہ حیرت کی بات نہیں ہے کیونکہ 2707 HDSS میں اعلی Cr لیول ہے، جو زیادہ دیر تک گزرنے کی اجازت دیتا ہے، Pseudomonas aeruginosa کو ڈیپاسیویٹ کرنا زیادہ مشکل بناتا ہے، اور بغیر نقصان دہ ثانوی بارش Pitting41 کے عمل کو شروع کرتا ہے۔
آخر میں، Pseudomonas aeruginosa broth میں MIC pitting 2707 HDSS سطحوں پر پائی گئی، جبکہ pitting abiotic media میں نہ ہونے کے برابر تھی۔یہ کام ظاہر کرتا ہے کہ 2707 HDSS میں MIC کے خلاف 2205 DSS کے مقابلے میں بہتر مزاحمت ہے، لیکن یہ Pseudomonas aeruginosa biofilm کی وجہ سے MIC سے مکمل طور پر محفوظ نہیں ہے۔یہ نتائج سمندری ماحول کے لیے موزوں سٹینلیس سٹیل اور زندگی کی توقع کے انتخاب میں معاون ہیں۔
2707 HDSS نمونے سکول آف میٹلرجی، نارتھ ایسٹرن یونیورسٹی (NEU)، شینیانگ، چین کے ذریعے فراہم کیے گئے تھے۔2707 ایچ ڈی ایس ایس کی بنیادی ساخت کو جدول 1 میں دکھایا گیا ہے، جس کا تجزیہ شمال مشرقی یونیورسٹی کے میٹریلز اینالیسس اینڈ ٹیسٹنگ ڈیپارٹمنٹ نے کیا ہے۔تمام نمونوں کو ٹھوس حل کے لیے 1180 ° C پر 1 گھنٹے کے لیے علاج کیا گیا۔سنکنرن کی جانچ سے پہلے، 1 سینٹی میٹر 2 کے بے نقاب سطح کے رقبے کے ساتھ 2707 HDSS کوائن اسٹیل کو سلکان کاربائیڈ سینڈ پیپر کے ساتھ 2000 گرٹ پر پالش کیا گیا اور پھر 0.05 µm Al2O3 پاؤڈر سلری سے پالش کیا گیا۔اطراف اور نیچے کو غیر فعال پینٹ سے محفوظ کیا گیا ہے۔خشک ہونے کے بعد، نمونوں کو جراثیم سے پاک ڈیونائزڈ پانی سے دھویا گیا اور 75٪ (v/v) ایتھنول سے 0.5 گھنٹے تک جراثیم سے پاک کیا گیا۔اس کے بعد انہیں استعمال کرنے سے پہلے 0.5 گھنٹے تک الٹرا وائلٹ (UV) روشنی میں ہوا سے خشک کیا گیا۔
سمندری تناؤ Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 Xiamen میرین کلچر کلیکشن (MCCC)، چین سے خریدا گیا تھا۔میرین 2216E مائع میڈیم (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, China) کو 37°C پر ایروبک حالات میں 250 ملی لیٹر فلاسکس اور 500 ملی لیٹر الیکٹرو کیمیکل شیشے کے خلیوں میں سیوڈموناس ایروگینوسا کی ثقافت کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔میڈیم پر مشتمل ہے (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, 0.034 SrCl2, 0.08, 0.08, Sr.30, Sr.B. 3، 0.008، 0.008 Na4F0H20PO۔1.0 خمیر کا عرق اور 0.1 آئرن سائٹریٹ۔ٹیکہ لگانے سے 20 منٹ پہلے 121 ° C پر آٹوکلیو۔سیسائل اور پلانکٹونک خلیوں کو ہلکے خوردبین کے تحت 400x میگنیفیکیشن پر ہیموسائٹومیٹر کا استعمال کرتے ہوئے شمار کیا گیا۔ٹیکہ لگانے کے فوراً بعد پلانکٹونک P. aeruginosa خلیات کا ابتدائی ارتکاز تقریباً 106 خلیات/mL تھا۔
الیکٹرو کیمیکل ٹیسٹ کلاسک تھری الیکٹروڈ گلاس سیل میں 500 ملی لیٹر کے درمیانے حجم کے ساتھ کئے گئے تھے۔ایک پلاٹینم شیٹ اور ایک سنترپت کیلومل الیکٹروڈ (SCE) کو ایک سالٹ پل سے بھری ہوئی لگن کیپلیری کے ذریعے ری ایکٹر سے جوڑا گیا اور بالترتیب کاؤنٹر اور حوالہ الیکٹروڈ کے طور پر کام کیا۔ورکنگ الیکٹروڈ بنانے کے لیے، ربڑ سے لیپت تانبے کی تار کو ہر نمونے کے ساتھ جوڑا گیا تھا اور اسے ایپوکسی کے ساتھ لیپت کیا گیا تھا، جس سے ورکنگ الیکٹروڈ کے لیے ایک طرف سطح کا تقریباً 1 سینٹی میٹر رقبہ رہ گیا تھا۔الیکٹرو کیمیکل پیمائش کے دوران، نمونے 2216E میڈیم میں رکھے گئے تھے اور پانی کے غسل میں مستقل انکیوبیشن درجہ حرارت (37°C) پر رکھے گئے تھے۔OCP، LPR، EIS اور ممکنہ متحرک پولرائزیشن ڈیٹا کو Autolab potentiostat (Reference 600TM، Gamry Instruments, Inc., USA) کا استعمال کرتے ہوئے ماپا گیا۔LPR ٹیسٹ -5 اور 5 mV رینج میں 0.125 mV s-1 کی اسکین کی شرح پر اور Eocp کے نمونے لینے کی شرح 1 Hz کے ساتھ ریکارڈ کیے گئے۔EIS کو 0.01 سے 10,000 Hz کی فریکوئنسی رینج پر سائنوسائڈ کے ساتھ 5 mV کے لاگو وولٹیج کا استعمال کرتے ہوئے Eocp کو مستحکم حالت میں انجام دیا گیا۔ممکنہ جھاڑو سے پہلے، الیکٹروڈز اوپن سرکٹ موڈ میں تھے جب تک کہ 42 کی مستحکم فری سنکنرن صلاحیت تک پہنچ نہ جائے۔کے ساتھ۔ہر ٹیسٹ کو سیوڈموناس ایروگینوسا کے ساتھ اور اس کے بغیر تین بار دہرایا گیا۔
میٹالوگرافک تجزیہ کے نمونوں کو میکانکی طور پر 2000 گرٹ گیلے SiC پیپر سے پالش کیا گیا اور پھر آپٹیکل مشاہدے کے لیے 0.05 µm Al2O3 پاؤڈر سلری سے پالش کیا گیا۔میٹالوگرافک تجزیہ آپٹیکل مائکروسکوپ کا استعمال کرتے ہوئے کیا گیا تھا۔نمونے کو 10 wt٪ پوٹاشیم ہائیڈرو آکسائیڈ محلول43 کے ساتھ بنایا گیا تھا۔
انکیوبیشن کے بعد، فاسفیٹ بفرڈ نمکین (PBS) (pH 7.4 ± 0.2) سے 3 بار دھوئیں اور پھر 2.5% (v/v) glutaraldehyde کے ساتھ 10 گھنٹے تک بایو فلم کو ٹھیک کریں۔ہوا کے خشک ہونے سے پہلے ایک مرحلہ وار سیریز میں ایتھنول کے ساتھ پانی کی کمی (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% اور 100%)۔آخر میں، SEM44 مشاہدے کے لیے چالکتا فراہم کرنے کے لیے ایک سونے کی فلم کو نمونے کی سطح پر پھینک دیا گیا۔SEM تصاویر ہر نمونے کی سطح پر سب سے زیادہ قائم کردہ P. aeruginosa خلیات کے ساتھ اس مقام پر مرکوز ہیں۔کیمیائی عناصر کا پتہ لگانے کے لیے EMF تجزیہ کیا گیا۔گڑھے کی گہرائی کی پیمائش کرنے کے لیے زیس کنفوکل لیزر اسکیننگ مائیکروسکوپ (CLSM) (LSM 710، Zeiss, Germany) استعمال کیا گیا۔بائیو فلم کے نیچے سنکنرن گڑھوں کا مشاہدہ کرنے کے لیے، ٹیسٹ کے نمونے کو سب سے پہلے چائنیز نیشنل سٹینڈرڈ (CNS) GB/T4334.4-2000 کے مطابق صاف کیا گیا تاکہ ٹیسٹ کے نمونے کی سطح سے سنکنرن کی مصنوعات اور بائیو فلم کو ہٹایا جا سکے۔
ایکس رے فوٹو الیکٹران سپیکٹروسکوپی (XPS, ESCALAB250 سرفیس اینالیسس سسٹم, تھرمو VG, USA) بائنڈنگ توانائیوں کی ایک وسیع رینج میں ایک رنگی ایکس رے سورس (Al Kα لائن جس کی توانائی 1500 eV اور 150 W کی طاقت ہے) کا استعمال کرتے ہوئے تجزیہ 0 -1350 eV کی معیاری شرائط سے نیچے۔50 eV پاس انرجی اور 0.2 eV سٹیپ سائز کا استعمال کرتے ہوئے ہائی ریزولوشن سپیکٹرا ریکارڈ کریں۔
انکیوبیٹڈ نمونے کو ہٹا دیں اور اسے PBS (pH 7.4 ± 0.2) سے 15 s45 کے لیے آہستہ سے دھو لیں۔نمونے پر بائیو فلم کی بیکٹیریل وائبلٹی کا مشاہدہ کرنے کے لیے، بائیو فلم کو LIVE/DEAD BacLight بیکٹیریل وائبلٹی کٹ (انویٹروجن، یوجین، یا، USA) کا استعمال کرتے ہوئے داغ دیا گیا تھا۔اس کٹ میں دو فلوروسینٹ رنگ شامل ہیں: SYTO-9 گرین فلوروسینٹ ڈائی اور پروپیڈیم آئوڈائڈ (PI) ریڈ فلوروسینٹ ڈائی۔CLSM میں، فلوروسینٹ سبز اور سرخ نقطے بالترتیب زندہ اور مردہ خلیوں کی نمائندگی کرتے ہیں۔داغ لگانے کے لیے، 3 µl SYTO-9 اور 3 µl PI محلول پر مشتمل مرکب کا 1 ملی لیٹر کمرے کے درجہ حرارت (23 ° C) پر اندھیرے میں 20 منٹ تک انکیوبیٹ کریں۔اس کے بعد، نیکن سی ایل ایس ایم اپریٹس (سی 2 پلس، نیکون، جاپان) کا استعمال کرتے ہوئے داغے ہوئے نمونے دو طول موج (زندہ خلیوں کے لیے 488 این ایم اور مردہ خلیوں کے لیے 559 این ایم) پر دیکھے گئے۔3-D اسکیننگ موڈ میں بائیو فلم کی موٹائی کی پیمائش کریں۔
اس مضمون کا حوالہ کیسے دیا جائے: Li, H. et al.2707 سپر ڈوپلیکس سٹینلیس سٹیل کے مائکروبیل سنکنرن پر سیوڈموناس ایروگینوسا میرین بائیو فلم کا اثر۔سائنسمکان 6، 20190؛doi:10.1038/srep20190 (2016)۔
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 ڈوپلیکس سٹینلیس سٹیل کے سٹریس کریکنگ کلورائیڈ سلوشنز میں تھیو سلفیٹ کی موجودگی میں۔سنکنرنسائنس.80، 205–212 (2014)۔
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS اور Park, YS سپر ڈوپلیکس سٹینلیس سٹیل کے ویلڈز کی پٹنگ سنکنرن مزاحمت پر شیلڈنگ گیس میں حل ہیٹ ٹریٹمنٹ اور نائٹروجن کا اثر۔سنکنرنسائنس.53، 1939–1947 (2011)۔
Shi, X. Avchi, R., Geyser, M. اور Lewandowski, Z. 316L سٹینلیس سٹیل میں مائکروبیل اور الیکٹرو کیمیکل پٹنگ کا ایک کیمیائی تقابلی مطالعہ۔سنکنرنسائنس.45، 2577–2595 (2003)۔
Luo H., Dong KF, Li HG اور Xiao K. کلورائیڈ کی موجودگی میں مختلف pH قدروں پر الکلین محلول میں 2205 ڈوپلیکس سٹینلیس سٹیل کا الیکٹرو کیمیکل رویہ۔الیکٹرو کیمسٹریجرنل.64، 211–220 (2012)۔