Pseudomonas aeruginosa далайн биофильмийн 2707 супер дуплекс зэвэрдэггүй гангийн бичил биетний зэврэлтэнд үзүүлэх нөлөө

Nature.com сайтаар зочилсонд баярлалаа.Та хязгаарлагдмал CSS дэмжлэгтэй хөтчийн хувилбарыг ашиглаж байна.Хамгийн сайн ашиглахын тулд бид танд шинэчилсэн хөтөч ашиглахыг зөвлөж байна (эсвэл Internet Explorer-д нийцтэй байдлын горимыг идэвхгүй болгох).Нэмж дурдахад, байнгын дэмжлэгийг хангахын тулд бид сайтыг хэв маяг, JavaScript-гүй харуулж байна.
Гурван слайдаас бүрдсэн тойргийг нэг дор харуулна.Өмнөх болон Дараагийн товчийг ашиглан гурван слайдыг нэг дор гүйлгэх, эсвэл төгсгөлд байрлах гулсагч товчлуурыг ашиглан гурван слайдыг нэг дор гүйлгэж болно.
Микробын зэврэлт (MIC) нь эдийн засгийн асар их алдагдалд хүргэж болзошгүй тул олон салбарын томоохон асуудал юм.Супер дуплекс зэвэрдэггүй ган 2707 (2707 HDSS) нь химийн маш сайн эсэргүүцэлтэй тул далайн орчинд ашиглагддаг.Гэсэн хэдий ч түүний MIC-д тэсвэртэй байдал нь туршилтаар нотлогдоогүй байна.Энэхүү судалгаагаар далайн аэробик бактери Pseudomonas aeruginosa-аас үүдэлтэй MIC 2707 HDSS-ийн зан үйлийг судалсан.Электрохимийн шинжилгээгээр 2216E орчинд Pseudomonas aeruginosa био хальс байгаа үед зэврэлтээс үүсэх боломж эерэгээр өөрчлөгдөж, зэврэлтээс үүсэх гүйдлийн нягт нэмэгдсэн байна.Рентген фотоэлектрон спектроскопийн (XPS) шинжилгээний үр дүнд био хальсан доорх дээжийн гадаргуу дээрх Cr агууламж буурсан байна.Нүхний зургийн дүн шинжилгээ нь Pseudomonas aeruginosa био хальс нь 14 хоногийн өсгөвөрлөсний дараа хамгийн ихдээ 0.69 микрон гүн нүх үүсгэдэг болохыг харуулсан.Хэдийгээр энэ нь бага боловч 2707 HDSS нь P. aeruginosa био хальсны MIC-д үзүүлэх нөлөөллөөс бүрэн дархлаагүй болохыг харуулж байна.
Дуплекс зэвэрдэггүй ган (DSS) нь маш сайн механик шинж чанар, зэврэлтэнд тэсвэртэй1,2 төгс хосолсон тул янз бүрийн салбарт өргөн хэрэглэгддэг.Гэсэн хэдий ч энэ гангийн бүрэн бүтэн байдалд нөлөөлж болох 3, 4 орон нутгийн нүхжилт хэвээр байж болно.DSS нь бичил биетний зэврэлтээс хамгаалагдаагүй (MIC)5,6.Хэдийгээр DSS-ийн хэрэглээний хүрээ маш өргөн боловч DSS-ийн зэврэлтэнд тэсвэртэй байдал нь удаан хугацааны хэрэглээнд хангалтгүй байдаг.Энэ нь зэврэлтэнд тэсвэртэй өндөр үнэтэй материал шаардлагатай гэсэн үг юм.Jeon et al.7 нь супер дуплекс зэвэрдэггүй ган (SDSS) ч зэврэлтэнд тэсвэртэй байдлын хувьд зарим хязгаарлалттай болохыг олж мэдсэн.Тиймээс зарим хэрэглээнд илүү өндөр зэврэлтэнд тэсвэртэй супер дуплекс зэвэрдэггүй ган (HDSS) шаардлагатай байдаг.Энэ нь өндөр хайлштай HDSS-ийг хөгжүүлэхэд хүргэсэн.
DSS-ийн зэврэлтээс хамгаалах эсэргүүцлийг α-фаз ба γ-фаз ба хоёрдогч фазын хажууд Cr, Mo, W-ийн шавхагдсан хэсгүүдийн харьцаагаар тодорхойлно8,9,10.HDSS нь Cr, Mo, N11-ийн өндөр агууламжийг агуулдаг бөгөөд энэ нь зэврэлтэнд маш сайн тэсвэртэй, өндөр үнэ цэнэтэй (45-50) эквивалент нүхжилтийн эсэргүүцлийн утгыг (PREN) өгдөг бөгөөд энэ нь жин.% Cr + 3.3 (мог жин.% Mo) -ээр тодорхойлогддог. + 0, 5 жин % W) + 16 жин %.N12.Түүний маш сайн зэврэлтэнд тэсвэртэй байдал нь ойролцоогоор 50% феррит (α) ба 50% аустенит (γ) фазуудыг агуулсан тэнцвэртэй найрлагаас хамаардаг.HDSS нь ердийн DSS13-тай харьцуулахад механик шинж чанар сайжирч, хлорын эсэргүүцэл илүү өндөр байна.Химийн зэврэлтийн шинж чанар.Сайжруулсан зэврэлтэнд тэсвэртэй байдал нь далайн орчин гэх мэт илүү түрэмгий хлоридын орчинд HDSS-ийн хэрэглээг өргөжүүлдэг.
MIC нь газрын тос, хий, усан хангамж зэрэг олон салбарт чухал асуудал юм14.Зэврэлтээс үүдэлтэй нийт гэмтлийн 20%-ийг MIC эзэлдэг15.MIC нь олон орчинд ажиглагдаж болох биоэлектрохимийн зэврэлт юм16.Металл гадаргуу дээр био хальс үүсэх нь цахилгаан химийн нөхцөлийг өөрчилдөг тул зэврэлт үүсэх процесст нөлөөлдөг.MIC зэврэлт нь био хальснаас үүсдэг гэж ерөнхийд нь хүлээн зөвшөөрдөг14.Электроген бичил биетүүд оршин тогтнох эрчим хүчийг олж авахын тулд металлыг иддэг17.Сүүлийн үеийн MIC судалгаагаар EET (эсийн гаднах электрон дамжуулалт) нь цахилгаан төрөгч бичил биетний өдөөгдсөн MIC-ийг хязгаарлах хүчин зүйл болохыг харуулсан.Zhang нар 18 электрон зуучлагчид Desulfovibrio vulgaris суумал эсүүд болон 304 зэвэрдэггүй ган хоорондын электрон дамжуулалтыг хурдасгаж, улмаар MIC-ийн довтолгоонд илүү хүчтэй нөлөө үзүүлдэг болохыг харуулсан.Аннинг нар.19 болон Wenzlaff et al.20 нь идэмхий сульфат бууруулдаг бактерийн (SRBs) био хальс нь металлын субстратаас электроныг шууд шингээж, улмаар хүчтэй нүхжилт үүсгэдэг болохыг харуулсан.
DSS нь SRB, төмрийг бууруулдаг бактери (IRBs) гэх мэт бодис агуулсан орчинд MIC-д мэдрэмтгий байдаг нь мэдэгдэж байна. 21 .Эдгээр бактери нь био хальсан доорх DSS-ийн гадаргуу дээр орон нутгийн нүхжилт үүсгэдэг22,23.DSS-ээс ялгаатай нь MIC HDSS24-ийн талаар бага зүйл мэддэг.
Pseudomonas aeruginosa нь байгальд өргөн тархсан грам сөрөг, хөдөлгөөнт саваа хэлбэртэй нян юм25.Pseudomonas aeruginosa нь далайн орчинд гангийн MIC-ийг хариуцдаг гол бичил биет юм26.Pseudomonas төрөл зүйл нь зэврэлтийн процесст шууд оролцдог бөгөөд био хальс үүсэх үед анхны колоничлогчид гэж хүлээн зөвшөөрөгддөг27.Махат нар.28 болон Юань нар.Pseudomonas aeruginosa нь усны орчинд зөөлөн ган болон хайлшийн зэврэлтийг ихэсгэдэг болохыг харуулсан.
Энэхүү ажлын гол зорилго нь далайн аэробик Pseudomonas aeruginosa бактерийн үүсгэгч 2707 HDSS-ийн MIC шинж чанарыг цахилгаан химийн арга, гадаргуугийн шинжилгээний арга, зэврэлтээс хамгаалах бүтээгдэхүүний шинжилгээний аргаар судлах явдал юм.MIC 2707 HDSS-ийн зан төлөвийг судлахын тулд нээлттэй хэлхээний потенциал (OCP), шугаман туйлшралын эсэргүүцэл (LPR), цахилгаан химийн эсэргүүцэл спектроскопи (EIS) болон динамик потенциалын туйлшрал зэрэг цахилгаан химийн судалгааг хийсэн.Зэвэрсэн гадаргуу дээрх химийн элементүүдийг илрүүлэхийн тулд эрчим хүчний дисперсийн спектроскопи (EDS) шинжилгээг хийдэг.Нэмж дурдахад, Pseudomonas aeruginosa агуулсан далайн орчны нөлөөн дор оксидын хальс идэвхжих тогтвортой байдлыг рентген фотоэлектрон спектроскопоор (XPS) тодорхойлсон.Нүхний гүнийг конфокаль лазер сканнерийн микроскопоор (CLSM) хэмжсэн.
2707 HDSS-ийн химийн найрлагыг 1-р хүснэгтэд үзүүлэв.Хүснэгт 2-оос харахад 2707 HDSS нь маш сайн механик шинж чанартай бөгөөд 650 МПа уналтын бат бэхтэй.Зураг дээр.1-д 2707 HDSS-ийн дулаанаар боловсруулсан уусмалын оптик бичил бүтцийг харуулав.Ойролцоогоор 50% аустенит ба 50% феррит фаз агуулсан микро бүтцэд хоёрдогч фазгүй аустенит ба феррит фазын сунасан туузыг харж болно.
Зураг дээр.2a-д 2216E абиотик орчин болон Pseudomonas aeruginosa шөл дэх 2707 HDSS-ийн 37°С-т 14 хоногийн турш өртөх хугацаатай харьцуулахад нээлттэй хэлхээний потенциал (Eocp)-ийг харуулав.Eocp-ийн хамгийн тод өөрчлөлтүүд эхний 24 цагийн дотор гарсан болохыг тогтоожээ.Хоёр тохиолдолд Eocp утга нь ойролцоогоор 16 цагийн үед -145 мВ (SCE-тэй харьцуулахад) оргилдоо хүрч, дараа нь биологийн бус дээжийн хувьд -477 мВ (SCE-тэй харьцуулахад) ба -236 мВ (SCE-тэй харьцуулахад), харьцангуйгаар P болж огцом буурсан. SCE) патина навч, тус тус.24 цагийн дараа Pseudomonas aeruginosa 2707 HDSS-ийн Eocp утга нь -228 мВ (SCE-тэй харьцуулахад) харьцангуй тогтвортой байсан бол биологийн бус дээжийн харгалзах утга нь ойролцоогоор -442 мВ (SCE-тэй харьцуулахад) байв.Pseudomonas aeruginosa-ийн дэргэд Eocp харьцангуй бага байсан.
Абиотик орчин ба Pseudomonas aeruginosa шөл дэх 2707 HDSS дээжийг 37 ° C температурт цахилгаан химийн туршилт:
(a) өртөх хугацаатай Eocp-ийн өөрчлөлт, (б) 14 дэх өдрийн туйлшралын муруй, (в) өртөх хугацаатай Rp-ийн өөрчлөлт, (г) өртөлтийн хугацаатай уялдан өөрчлөлт.
Хүснэгт 3-д 2707 HDSS дээжийн 14 хоногийн хугацаанд абиотик болон P.aeruginosa тарьсан орчинд өртсөн цахилгаан химийн зэврэлтийн үзүүлэлтүүдийг харуулав.Анод ба катодын муруйг огтлолцох цэг рүү шүргэгч экстраполяци хийснээр зэврэлтийн гүйдлийн нягт (icorr), зэврэлтээс үүсэх потенциал (Ecorr) болон Тафелийн налууг (βα ба βc) стандарт аргуудын дагуу30,31 тодорхойлох боломжтой болсон.
Зураг 2b-д үзүүлснээр P. aeruginosa муруйн дээш шилжих нь абиотик муруйтай харьцуулахад Ecorr-ийн өсөлтийг бий болгосон.Pseudomonas aeruginosa агуулсан дээжийн зэврэлтийн хурдтай пропорциональ зөв утга нь 0.328 мкА см-2 болж өссөн нь биологийн бус дээжээс (0.087 мкА см-2) дөрөв дахин их байна.
LPR бол зэврэлтийг үл эвдэх экспресс шинжилгээний сонгодог цахилгаан химийн арга юм.Үүнийг мөн MIC32-ыг судлахад ашигласан.Зураг дээр.2c нь өртөх хугацаанаас хамаарч туйлшралын эсэргүүцлийн (Rp) өөрчлөлтийг харуулав.Өндөр Rp утга нь зэврэлт багатай гэсэн үг.Эхний 24 цагийн дотор Rp 2707 HDSS биологийн бус сорьцын хувьд 1955 кОм см2, Pseudomonas aeruginosa сорьцын хувьд 1429 кОм см2 болж дээд цэгтээ хүрсэн.Зураг 2c-т мөн Rp утга нэг өдрийн дараа хурдан буурч, дараагийн 13 хоногт харьцангуй өөрчлөгдөөгүй байгааг харуулж байна.Pseudomonas aeruginosa сорьцын Rp утга нь ойролцоогоор 40 кОм см2 бөгөөд энэ нь биологийн бус сорьцын 450 кОм см2 утгаас хамаагүй бага байна.
icorr-ийн утга нь зэврэлтийн жигд хурдтай пропорциональ байна.Үүний утгыг дараах Стерн-Гири тэгшитгэлээс тооцоолж болно.
Zoe et al.33 Тафелийн B налууг энэ ажилд 26 мВ/дек-ийн ердийн утга болгон авсан.Зураг дээр.2d-аас харахад 2707 абиотик омгийн icorr харьцангуй тогтвортой байсан бол Pseudomonas aeruginosa хамтлагийн icorr эхний 24 цагийн дараа их үсрэлттэй хүчтэй хэлбэлзэж байгааг харуулж байна.Pseudomonas aeruginosa сорьцын icorr утга нь биологийн бус хяналтын сорьцоос хэд дахин өндөр байв.Энэ хандлага нь туйлшралын эсэргүүцлийн үр дүнтэй нийцэж байна.
EIS нь зэврэлтийн интерфэйс дэх цахилгаан химийн урвалыг тодорхойлоход ашигладаг өөр нэг үл эвдэх арга юм34.Абиотик орчин болон Pseudomonas aeruginosa-ийн уусмалд өртсөн туузны эсэргүүцлийн спектр ба багтаамжийн тооцоо, Rb нь туузны гадаргуу дээр үүссэн идэвхгүй/био хальсны эсэргүүцэл, Rct нь цэнэг дамжуулах эсэргүүцэл, Cdl нь цахилгаан давхар давхарга юм.) болон QCPE тогтмол фазын элемент (CPE) параметрүүд.Эдгээр параметрүүдийг өгөгдлүүдийг эквивалент цахилгаан хэлхээний (EEC) загвартай харьцуулах замаар цаашид дүн шинжилгээ хийсэн.
Зураг дээр.3-т янз бүрийн инкубацийн үед абиотик орчин болон Pseudomonas aeruginosa шөл дэх 2707 HDSS дээжийн ердийн Nyquist график (a, b) болон Bode графикуудыг (a' ба b') харуулав.Pseudomonas aeruginosa байгаа тохиолдолд Nyquist гогцооны диаметр багасдаг.Bode график (Зураг 3b') нь нийт эсэргүүцлийн өсөлтийг харуулж байна.Тайвшрах хугацааны тогтмол байдлын талаарх мэдээллийг фазын максимумаас авч болно.Зураг дээр.4-т нэг давхарга (a) ба хоёр давхарга (b) дээр суурилсан физик бүтэц, харгалзах EEC-ийг харуулав.CPE-ийг EEC загварт нэвтрүүлсэн.Түүний хүлээн авах чадвар ба эсэргүүцлийг дараах байдлаар илэрхийлнэ.
2707 HDSS купоны эсэргүүцлийн спектрийг тохируулах хоёр физик загвар ба харгалзах эквивалент хэлхээ:
Y0 нь CPE-ийн хэмжээ, j нь төсөөлж буй тоо буюу (−1)1/2, ω нь өнцгийн давтамж, n нь CPE чадлын коэффициент нэгээс35-аас бага байна.Цэнэг дамжуулах эсэргүүцлийн урвуу (өөрөөр хэлбэл 1/Rct) нь зэврэлтийн хурдтай тохирч байна.Бага Rct утга нь зэврэлт ихтэй гэсэн үг27.14 хоногийн инкубацийн дараа Pseudomonas aeruginosa-ийн шинжилгээний дээжийн Rct нь 32 кОм см2-д хүрсэн нь биологийн бус сорьцын 489 кО см2-аас хамаагүй бага байна (Хүснэгт 4).
Зураг дээрх CLSM зураг ба SEM зураг.5-аас харахад HDSS 2707 дээжийн гадаргуу дээрх био хальсны бүрхүүл 7 хоногийн дараа маш нягт байсныг харуулж байна.Гэсэн хэдий ч 14 хоногийн дараа био хальсан бүрхүүл сийрэгжиж, зарим үхсэн эсүүд гарч ирэв.Хүснэгт 5-д Pseudomonas aeruginosa-д өртсөнөөс хойш 7 ба 14 хоногийн дараа 2707 HDSS дээжийн био хальсны зузааныг харуулав.Био хальсны хамгийн их зузаан нь 7 хоногийн дараа 23.4 мкм байсан бол 14 хоногийн дараа 18.9 мкм болж өөрчлөгдсөн.Био хальсны дундаж зузаан нь мөн энэ хандлагыг баталгаажуулсан.Энэ нь 7 хоногийн дараа 22.2 ± 0.7 μм-ээс 14 хоногийн дараа 17.8 ± 1.0 μм болж буурсан.
(a) 3-D CLSM зураг 7 хоног, (б) 3-D CLSM зураг 14 хоног, (в) SEM зураг 7 хоног, (г) SEM зураг 14 хоног.
EMF нь 14 хоногийн турш Pseudomonas aeruginosa-д өртсөн дээжинд био хальс болон зэврэлтээс хамгаалах бүтээгдэхүүнд химийн элементүүд илэрсэн.Зураг дээр.Зураг 6-аас харахад био хальс ба зэврэлтээс хамгаалах бүтээгдэхүүн дэх C, N, O, P-ийн агууламж нь цэвэр металлаас хамаагүй өндөр байдаг тул эдгээр элементүүд нь био хальс ба түүний метаболитуудтай холбоотой байдаг.Бичил биетүүд нь зөвхөн бага хэмжээний Cr, Fe-ийг шаарддаг.Дээжний гадаргуу дээрх био хальс, зэврэлтээс хамгаалах бүтээгдэхүүн дэх Cr, Fe-ийн өндөр агууламж нь зэврэлтээс болж металл матриц дахь элементүүд алдагдаж байгааг харуулж байна.
14 хоногийн дараа 2216E орчинд P.aeruginosa-тай болон байхгүй нүхнүүд ажиглагдсан.Инкубацийн өмнө дээжийн гадаргуу нь гөлгөр, согоггүй байсан (Зураг 7а).Био хальс болон зэврэлтээс хамгаалах бүтээгдэхүүнийг өсгөвөрлөж, зайлуулсны дараа дээжийн гадаргуу дээрх хамгийн гүн нүхийг CLSM ашиглан 7b ба в-р зурагт үзүүлсний дагуу шалгасан.Биологийн бус хяналтын гадаргуу дээр илт хонхорхой илрээгүй (их уурхайн гүн 0.02 мкм).Pseudomonas aeruginosa-ийн үүсгэсэн нүхний хамгийн их гүн нь 3 дээжээс (дээж тус бүрээр 10 хамгийн их нүхний гүнийг сонгосон) дундаж гүнд тулгуурлан 7 хоногийн дараа 0.52 μм, 14 хоногийн дараа 0.69 μм байсан ба 0. 42 ± 0.12 μм хүрсэн. .ба 0.52 ± 0.15 μм тус тус (Хүснэгт 5).Эдгээр хонхорхойн гүний утгууд нь бага боловч чухал юм.
(а) өртөхөөс өмнө;(б) абиотик орчинд 14 хоног;(в) P. aeruginosa шөлөнд 14 хоног.
Зураг дээр.Хүснэгт 8-д янз бүрийн дээжийн гадаргуугийн XPS спектрийг харуулсан бөгөөд гадаргуу тус бүрийн химийн шинжилгээг Хүснэгт 6-д нэгтгэн харуулав. Хүснэгт 6-д P. aeruginosa (А, В дээж) байгаа үед Fe болон Cr-ийн атомын хувь хамаагүй бага байсан. ) биологийн бус хяналтын зурвастай харьцуулахад.(C ба D дээж).Pseudomonas aeruginosa-ийн дээжийн хувьд Cr 2p-ийн үндсэн түвшний спектрийн муруйг Cr, Cr2O3, CrO3, CrO3-д хуваарилагдсан 574.4, 576.6, 578.3 ба 586.8 eV-ийн холбох энерги (BE) бүхий дөрвөн оргил бүрэлдэхүүнд суурилуулсан. 3 тус тус (Зураг 9a ба b).Биологийн бус дээжийн хувьд үндсэн түвшний Cr 2p-ийн спектрийг Зураг дээр үзүүлэв.9c ба d нь Cr (BE 573.80 eV) ба Cr2O3 (BE 575.90 eV) хоёр гол оргилыг агуулна.Абиотик купон болон P. aeruginosa купоны хоорондох хамгийн гайхалтай ялгаа нь био хальсан дор Cr6+, Cr(OH)3 (BE 586.8 eV) харьцангуй өндөр агууламжтай байсан явдал юм.
2707 HDSS дээжийн өргөн гадаргуугийн XPS спектрийг хоёр хэвлэл мэдээллийн хэрэгсэлд 7 ба 14 хоногийн турш тус тус үзүүлэв.
(a) P. aeruginosa өртөх 7 хоног, (б) 14 хоног P. aeruginosa өртөх, (в) 7 хоног абиотик өртөх, (г) 14 хоног абиотик өртөх.
HDSS нь ихэнх орчинд зэврэлтээс хамгаалах өндөр түвшинг харуулдаг.Kim et al.2 HDSS UNS S32707 нь PREN нь 45-аас дээш өндөр допингийн агууламжтай DSS болохыг тогтоосон гэж мэдээлсэн. Энэ ажилд HDSS дээж 2707-ийн PREN утга нь 49 байсан. Энэ нь Cr агууламж өндөр, Mo болон өндөр түвшинтэй холбоотой юм. Ni, хүчиллэг орчин, хлоридын өндөр агууламжтай орчинд ашигтай байдаг.Үүнээс гадна, сайн тэнцвэртэй найрлага, согоггүй бичил бүтэц нь бүтцийн тогтвортой байдал, зэврэлтэнд тэсвэртэй байдлыг хангадаг.Химийн маш сайн тэсвэртэй хэдий ч энэхүү ажлын туршилтын өгөгдлүүдээс харахад 2707 HDSS нь Pseudomonas aeruginosa био хальсны MIC-ээс бүрэн дархлаагүй болохыг харуулж байна.
Электрохимийн үр дүнгээс харахад Pseudomonas aeruginosa шөл дэх 2707 HDSS-ийн зэврэлт нь биологийн бус орчинтой харьцуулахад 14 хоногийн дараа мэдэгдэхүйц нэмэгдсэн байна.Зураг 2а-д эхний 24 цагийн дотор абиотик орчинд болон P. aeruginosa шөлөнд аль алинд нь Eocp буурсан нь ажиглагдсан.Үүний дараа био хальс нь дээжийн гадаргууг бүрхэж дуусах ба Eocp харьцангуй тогтвортой болно.Гэсэн хэдий ч биотик Eocp түвшин нь абиотик Eocp түвшингээс хамаагүй өндөр байв.Энэ ялгаа нь P. aeruginosa био хальс үүсэхтэй холбоотой гэж үзэх үндэслэл бий.Зураг дээр.2g, 2707 HDSS-ийн iccorr утга нь Pseudomonas aeruginosa-ийн дэргэд 0.627 мкА см-2 хүрсэн нь биологийн бус хяналтаас (0.063 мкА см-2) илүү баллын дараалал юм. Энэ нь Rct-тэй нийцэж байна. EIS-ээр хэмжсэн утга.Эхний хэдэн өдөр P. aeruginosa-ийн шөл дэх эсэргүүцлийн утга нь P. aeruginosa эсийг хавсаргаж, био хальс үүссэний улмаас нэмэгдсэн.Гэсэн хэдий ч био хальс нь дээжийн гадаргууг бүрэн бүрхэхэд эсэргүүцэл буурдаг.Хамгаалалтын давхарга нь үндсэндээ биофильм ба биофильм метаболит үүсэхтэй холбоотой халдлагад өртдөг.Тиймээс зэврэлтэнд тэсвэртэй байдал нь цаг хугацааны явцад буурч, Pseudomonas aeruginosa-ийн ордууд нь орон нутгийн зэврэлт үүсгэдэг.Абиотик орчны чиг хандлага өөр өөр байдаг.Биологийн бус хяналтын зэврэлтэнд тэсвэртэй байдал нь Pseudomonas aeruginosa шөлөнд өртсөн дээжийн харгалзах утгаас хамаагүй өндөр байв.Түүнчлэн абиотик дээжийн хувьд Rct 2707 HDSS-ийн утга 14 дэх өдөр 489 кОм см2-д хүрсэн нь Pseudomonas aeruginosa (32 кОм см2) байгаа үеийнхээс 15 дахин их байна.Тиймээс 2707 HDSS нь ариутгасан орчинд маш сайн зэврэлтэнд тэсвэртэй боловч Pseudomonas aeruginosa био хальсны MIC халдлагаас хамгаалагдаагүй.
Эдгээр үр дүнг Зураг дээрх туйлшралын муруйгаас харж болно.2б.Анод салаалах нь Pseudomonas aeruginosa био хальс үүсэх, металлын исэлдэлтийн урвалтай холбоотой.Үүний зэрэгцээ катодын урвал нь хүчилтөрөгчийн бууралт юм.P. aeruginosa байгаа нь зэврэлтийн гүйдлийн нягтыг ихээхэн нэмэгдүүлсэн бөгөөд энэ нь абиотик хяналттай харьцуулахад харьцангуй өндөр байсан.Энэ нь Pseudomonas aeruginosa био хальс нь 2707 HDSS-ийн орон нутгийн зэврэлтийг сайжруулсныг харуулж байна.Yuan et al.29 70/30 Cu-Ni хайлшны зэврэлтээс үүсэх гүйдлийн нягтыг Pseudomonas aeruginosa био хальсаар нэмэгдүүлсэн болохыг тогтоожээ.Энэ нь Pseudomonas aeruginosa био хальсаар хүчилтөрөгчийг бууруулах биокатализтай холбоотой байж болох юм.Энэхүү ажиглалт нь энэ ажилд MIC 2707 HDSS-ийг тайлбарлаж болно.Аэробик био хальс нь тэдгээрийн доорх хүчилтөрөгчийн агууламжийг бууруулдаг.Тиймээс металлын гадаргууг хүчилтөрөгчөөр дахин шингээхээс татгалзах нь энэ ажилд MIC-д хувь нэмэр оруулах хүчин зүйл байж болох юм.
Дикинсон нар.Химийн болон цахилгаан химийн урвалын хурд нь дээжийн гадаргуу дээр наалдсан нянгийн бодисын солилцооны үйл ажиллагаа, зэврэлтээс үүдэлтэй бүтээгдэхүүний шинж чанараас шууд хамаардаг гэж үздэг.Зураг 5, Хүснэгт 5-д үзүүлснээр 14 хоногийн дараа эсийн тоо болон био хальсны зузаан буурсан байна.Үүнийг 14 хоногийн дараа 2707 HDSS матрицаас 2216E орчинд шим тэжээлийн хомсдол, хорт металлын ион ялгарснаас болж 2707 HDSS гадаргуу дээр бэхлэгдсэн ихэнх эсүүд үхсэнтэй холбон тайлбарлаж болно.Энэ нь багц туршилтын хязгаарлалт юм.
Энэ ажилд Pseudomonas aeruginosa био хальс нь 2707 HDSS (Зураг 6) гадаргуу дээрх био хальсан доорх Cr болон Fe-ийн орон нутгийн хомсдолд нөлөөлсөн.Хүснэгт 6-д C дээжтэй харьцуулахад D дээжинд Fe ба Cr багассан нь P. aeruginosa био хальснаас үүссэн Fe ба Cr уусалтыг эхний 7 хоногийн дараа хадгалж байсныг харуулж байна.2216E орчинг далайн орчныг дуурайхад ашигладаг.Энэ нь 17700 ppm Cl- агуулдаг бөгөөд энэ нь байгалийн далайн усанд агуулагдах агууламжтай адил юм.17700 ppm Cl- байгаа нь XPS-ээр шинжлэгдсэн 7 ба 14 хоногийн биологийн бус дээжинд Cr буурах гол шалтгаан болсон.Pseudomonas aeruginosa-ийн туршилтын дээжтэй харьцуулахад абиотик орчинд 2707 HDSS нь хлорыг хүчтэй эсэргүүцдэг тул абиотик шинжилгээний дээжинд Cr-ийн уусалт хамаагүй бага байна.Зураг дээр.9-д идэвхгүйжүүлэх хальсанд Cr6+ байгааг харуулж байна.Энэ нь Чен, Клэйтон нарын санал болгосноор P. aeruginosa био хальсаар ган гадаргуугаас Cr-ийг зайлуулахтай холбоотой байж болох юм39.
Бактерийн өсөлтийн улмаас инкубацийн өмнө болон дараа орчны рН-ийн утга тус бүр 7.4 ба 8.2 байв.Тиймээс органик хүчлүүдийн зэврэлт нь задгай орчинд харьцангуй өндөр рН байдаг тул P. aeruginosa био хальсны дор энэ ажилд хувь нэмэр оруулах магадлал багатай юм.Туршилтын 14 хоногийн хугацаанд биологийн бус хяналтын орчны рН мэдэгдэхүйц өөрчлөгдөөгүй (эхний 7.4-өөс эцсийн 7.5 хүртэл).Инкубацийн дараа тарилгын орчинд рН-ийн өсөлт нь Pseudomonas aeruginosa-ийн бодисын солилцооны үйл ажиллагаатай холбоотой байсан бөгөөд туршилтын тууз байхгүй үед рН-д ижил нөлөө үзүүлсэн.
Зурагт үзүүлсэн шиг.7, Pseudomonas aeruginosa био хальснаас үүссэн нүхний хамгийн их гүн нь 0.69 μм байсан нь абиотик орчинд (0.02 микрон) хамаагүй их байна.Энэ нь дээрх цахилгаан химийн өгөгдөлтэй тохирч байна.Ижил нөхцөлд нүхний гүн 0.69 μм нь 2205 DSS40-д заасан 9.5 μм-ээс арав дахин бага байна.Эдгээр өгөгдөл нь 2707 HDSS нь 2205 DSS-ээс илүү MIC-д илүү сайн тэсвэртэй болохыг харуулж байна.2707 HDSS нь Cr-ийн түвшин өндөртэй тул илүү удаан идэвхгүйжүүлж, Pseudomonas aeruginosa-г идэвхгүйжүүлэхэд илүү төвөгтэй болгож, хоёрдогч хортой хур тунадасгүйгээр процессыг эхлүүлдэг тул энэ нь гайхмаар зүйл биш юм.
Дүгнэж хэлэхэд, Pseudomonas aeruginosa шөл дэх HDSS-ийн 2707 гадаргуу дээр MIC нүхжилт илэрсэн бол абиотик орчинд нүхжилт маш бага байсан.Энэхүү ажил нь 2707 HDSS нь 2205 DSS-ээс илүү MIC-д тэсвэртэй болохыг харуулж байгаа боловч Pseudomonas aeruginosa биофильмийн улмаас MIC-ээс бүрэн дархлаагүй болохыг харуулж байна.Эдгээр үр дүн нь далайн орчинд тохирох зэвэрдэггүй ган, дундаж наслалтыг сонгоход тусалдаг.
2707 HDSS дээжийг БНХАУ-ын Шэньян дахь Зүүн хойд их сургуулийн (NEU) Төмөрлөгийн сургуулиас гаргажээ.2707 HDSS-ийн элементийн найрлагыг Зүүн хойд их сургуулийн Материалын шинжилгээ, туршилтын тэнхимээс дүн шинжилгээ хийсэн Хүснэгт 1-д үзүүлэв.Бүх дээжийг хатуу уусмалд зориулж 1180 ° C-т 1 цагийн турш боловсруулсан.Зэврэлтийг туршихын өмнө 1 см2 ил гадаргуутай 2707 HDSS зоосны ганыг цахиур карбид зүлгүүрээр 2000 ширхэг хүртэл өнгөлж, дараа нь 0.05 мкм Al2O3 нунтаг зутангаар өнгөлсөн.Хажуугийн болон ёроолыг идэвхгүй будгаар хамгаална.Хатаасны дараа дээжийг ариутгасан ионгүйжүүлсэн усаар угааж, 75% (v/v) этанолоор 0.5 цагийн турш ариутгана.Дараа нь тэдгээрийг хэрэглэхээс өмнө 0.5 цагийн турш хэт ягаан туяаны дор хатаана.
Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 далайн омгийг БНХАУ-ын Xiamen Marine Culture Collection (MCCC)-аас худалдаж авсан.Далайн 2216E шингэн орчин (Циндао Хоп Биотехнологи ХХК, Чиндао, Хятад) нь аэробикийн нөхцөлд 37°С-т 250 мл колбонд, 500 мл цахилгаан химийн шилэн эсүүдэд Pseudomonas aeruginosa-г өсгөвөрлөхөд ашигласан.Дунд зэргийн найрлагад (г/л): 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, SrB03O2, Na20302. , 0.008, 0.008 Na4F0H20PO.1.0 мөөгөнцрийн ханд, 0.1 төмрийн цитрат.Тариалахаас өмнө 20 минутын турш 121 ° C-т автоклавт хийнэ.Суурин болон планктон эсийг гэрлийн микроскопоор гемоцитометр ашиглан 400 дахин томруулж тоолсон.Тарилт хийсний дараа шууд планктоник P. aeruginosa эсийн анхны концентраци ойролцоогоор 106 эс/мл байна.
Электрохимийн туршилтыг 500 мл-ийн дундаж эзэлхүүнтэй сонгодог гурван электродын шилэн эсэд хийсэн.Цагаан алтны хуудас ба ханасан каломель электродыг (SCE) давсны гүүрээр дүүргэсэн Лугжин капилляраар дамжуулан реакторт холбож, тоолуур болон лавлагаа электродын үүрэг гүйцэтгэсэн.Ажлын электродыг бий болгохын тулд дээж бүрт резинээр бүрсэн зэс утсыг холбож, эпоксид бүрсэн бөгөөд ажлын электродын нэг талдаа 1 см2 орчим гадаргууг үлдээсэн.Цахилгаан химийн хэмжилтийн үед дээжийг 2216E орчинд хийж, тогтмол инкубацийн температурт (37 ° C) усан ваннд хадгалсан.OCP, LPR, EIS болон боломжит динамик туйлшралын өгөгдлийг Autolab потенциостат (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., АНУ) ашиглан хэмжсэн.LPR туршилтыг -5 ба 5 мВ мужид 0.125 мВ с-1 скан хурдтай, 1 Гц-ийн дээж авах хурдтай Eocp-ээр бүртгэсэн.EIS-ийг 0.01-ээс 10,000 Гц давтамжийн мужид синусоид бүхий 5 мВ-ын хүчдэл ашиглан тогтворжсон төлөвт Eocp-д гүйцэтгэсэн.Боломжит шүүрдэхээс өмнө электродууд 42-ийн тогтвортой чөлөөт зэврэлтийн потенциалд хүрэх хүртэл нээлттэй хэлхээний горимд байсан.-тай.Туршилт бүрийг Pseudomonas aeruginosa-тай болон хийгээгүй гурван удаа давтан хийсэн.
Металлографийн шинжилгээнд зориулсан дээжийг 2000 ширхэг нойтон SiC цаасаар механик аргаар өнгөлж, дараа нь оптик ажиглалт хийхийн тулд 0.05 мкм Al2O3 нунтаг зутангаар өнгөлсөн.Металлографийн шинжилгээг оптик микроскоп ашиглан хийсэн.Дээжийг жингийн 10%-ийн калийн гидроксидын уусмалаар сийлсэн43.
Инкубацийн дараа фосфатын буфержүүлсэн давстай (PBS) (рН 7.4 ± 0.2) 3 удаа угааж, дараа нь 2.5% (v/v) глутаральдегидээр 10 цагийн турш биологийн хальсыг тогтооно.Агаар хатаахын өмнө этанолоор дараа нь шаталсан цуврал (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 100%) усгүйжүүлнэ.Эцэст нь SEM44 ажиглалтын дамжуулалтыг хангах үүднээс дээжийн гадаргуу дээр алтан хальс цацсан.SEM зургууд нь дээж бүрийн гадаргуу дээр P. aeruginosa эсүүд хамгийн тогтсон байршилд төвлөрдөг.Химийн элементүүдийг илрүүлэхийн тулд EMF шинжилгээ хийсэн.Нүхний гүнийг хэмжихийн тулд Zeiss confocal laser scanning microscope (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Герман) ашигласан.Био хальсан доорх зэврэлтээс үүссэн нүхийг ажиглахын тулд туршилтын дээжийг эхлээд Хятадын үндэсний стандарт (CNS) GB/T4334.4-2000-ын дагуу цэвэрлэж, туршилтын дээжийн гадаргуугаас зэврэлтээс хамгаалах бүтээгдэхүүн болон био хальсыг цэвэрлэв.
Рентген фотоэлектрон спектроскопи (XPS, ESCALAB250 Surface Analysis System, Thermo VG, АНУ) монохромат рентген эх үүсвэрийг (1500 эВ эрчим хүч, 150 Вт чадалтай Al Ka ​​шугам) ашиглан олон төрлийн холбох энергийн шинжилгээ -1350 эВ-ийн стандарт нөхцлөөс 0 доогуур.50 эВ нэвтрүүлэх эрчим хүч, 0.2 эВ алхамын хэмжээг ашиглан өндөр нарийвчлалтай спектрийг бүртгэнэ.
Өсгөвөрлөсөн дээжийг аваад PBS (рН 7.4 ± 0.2) -аар 15 секундын турш зөөлөн угаана.Дээж дээрх био хальсны бактерийн амьдрах чадварыг ажиглахын тулд био хальсыг LIVE/DEAD BacLight бактерийн амьдрах чадварын хэрэгсэл (Invitrogen, Eugene, OR, USA) ашиглан будсан.Иж бүрдэл нь SYTO-9 ногоон флюресцент будаг ба пропидиум иодид (PI) улаан флюресцент будаг гэсэн хоёр флюресцент будаг агуулсан.CLSM-д флюресцент ногоон ба улаан цэгүүд нь амьд ба үхсэн эсүүдийг тус тус төлөөлдөг.Будахын тулд 3 мкл SYTO-9 ба 3 мкл PI уусмал агуулсан 1 мл хольцыг тасалгааны температурт (23°С) харанхуй газар 20 минутын турш өсгөвөрлөнө.Үүний дараа будагдсан дээжийг Nikon CLSM аппарат (C2 Plus, Nikon, Япон) ашиглан хоёр долгионы уртад (амьд эсийн хувьд 488 нм, үхсэн эсийн хувьд 559 нм) ажиглав.3-D сканнердах горимд био хальсны зузааныг хэмжинэ.
Энэ өгүүллийг хэрхэн иш татах вэ: Li, H. et al.Pseudomonas aeruginosa далайн биофильмийн 2707 супер дуплекс зэвэрдэггүй гангийн бичил биетний зэврэлтэнд үзүүлэх нөлөө.шинжлэх ухаан.Байшин 6, 20190;doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Тиосульфатын дэргэд хлоридын уусмал дахь LDX 2101 дуплекс зэвэрдэггүй гангийн зэврэлтээс үүсэх стрессийн хагарал.зэврэлт.шинжлэх ухаан.80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS and Park, YS Уусмалын дулааны боловсруулалт ба хамгаалалтын хий дэх азотын супер дуплекс зэвэрдэггүй ган гагнуурын зэврэлтээс хамгаалахад үзүүлэх нөлөө.зэврэлт.шинжлэх ухаан.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. and Lewandowski, Z. 316L зэвэрдэггүй ган дахь микроб ба цахилгаан химийн нүхжилтийн химийн харьцуулсан судалгаа.зэврэлт.шинжлэх ухаан.45, 2577–2595 (2003).
Luo H., Dong KF, Li HG and Xiao K. Хлоридын дэргэд янз бүрийн рН-ийн утгууд дахь шүлтлэг уусмал дахь 2205 дуплекс зэвэрдэггүй гангийн цахилгаан химийн үйлдэл.цахилгаан хими.Сэтгүүл.64, 211–220 (2012).