Efecto de la biopelícula marina de Pseudomonas aeruginosa sobre la corrosión microbiana del acero inoxidable súper dúplex 2707

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La corrosión microbiana (MIC) es un problema importante en muchas industrias porque puede provocar enormes pérdidas económicas.El acero inoxidable súper dúplex 2707 (2707 HDSS) se utiliza en ambientes marinos debido a su excelente resistencia química.Sin embargo, su resistencia a la MIC no ha sido demostrada experimentalmente.Este estudio examinó el comportamiento de MIC 2707 HDSS causado por la bacteria aeróbica marina Pseudomonas aeruginosa.El análisis electroquímico mostró que en presencia de la biopelícula de Pseudomonas aeruginosa en el medio 2216E, el potencial de corrosión cambió positivamente y la densidad de la corriente de corrosión aumentó.Los resultados del análisis de espectroscopia fotoelectrónica de rayos X (XPS) mostraron una disminución en el contenido de Cr en la superficie de la muestra debajo de la biopelícula.El análisis de las imágenes de las fosas mostró que las biopelículas de Pseudomonas aeruginosa produjeron una profundidad máxima de las fosas de 0,69 µm después de 14 días de cultivo.Aunque esto es pequeño, sugiere que 2707 HDSS no son completamente inmunes a los efectos de las biopelículas de P. aeruginosa en la MIC.
El acero inoxidable dúplex (DSS) se utiliza ampliamente en diversas industrias debido a la combinación perfecta de excelentes propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión1,2.Sin embargo, aún pueden producirse picaduras localizadas, lo que puede afectar la integridad de este acero 3, 4.DSS no está protegido contra la corrosión microbiana (MIC)5,6.Aunque el rango de aplicación del DSS es muy amplio, todavía hay entornos donde la resistencia a la corrosión del DSS no es suficiente para un uso a largo plazo.Esto significa que se requieren materiales más caros y con mayor resistencia a la corrosión.Jeon et al.7 descubrieron que incluso el acero inoxidable súper dúplex (SDSS) tiene algunas limitaciones en términos de resistencia a la corrosión.Por lo tanto, existe la necesidad de aceros inoxidables súper dúplex (HDSS) con mayor resistencia a la corrosión en determinadas aplicaciones.Esto llevó al desarrollo de HDSS altamente aleado.
La resistencia a la corrosión del DSS está determinada por la relación entre la fase α y la fase γ y las áreas empobrecidas en Cr, Mo y W adyacentes a las fases secundarias8,9,10.HDSS contiene un alto contenido de Cr, Mo y N11, lo que le confiere una excelente resistencia a la corrosión y un valor alto (45-50) de resistencia a las picaduras equivalente (PREN), que se define como % en peso de Cr + 3,3 (% en peso de Mo + 0, 5 % en peso (P) + 16 % en peso.N12.Su excelente resistencia a la corrosión depende de una composición equilibrada que contenga aproximadamente un 50 % de fases ferríticas (α) y un 50 % austeníticas (γ).HDSS tiene propiedades mecánicas mejoradas y mayor resistencia al cloro en comparación con el DSS13 convencional.Características de la corrosión química.La resistencia a la corrosión mejorada amplía el uso de HDSS en entornos con cloruros más agresivos, como los entornos marinos.
El MIC es un problema importante en muchas industrias, incluidas las de petróleo y gas y de suministro de agua14.El MIC representa el 20 % de todos los daños por corrosión15.La MIC es una corrosión bioelectroquímica que se puede observar en muchos ambientes16.La formación de biopelículas en las superficies metálicas cambia las condiciones electroquímicas y, por tanto, influye en el proceso de corrosión.En general, se acepta que la corrosión del MIC es causada por biopelículas14.Los microorganismos electrogénicos devoran los metales para obtener energía para sobrevivir17.Estudios recientes de MIC han demostrado que la EET (transferencia de electrones extracelulares) es el factor limitante de la MIC inducida por microorganismos electrogénicos.Zhang et al.18 demostraron que los mediadores electrónicos aceleran la transferencia de electrones entre las células sésiles de Desulfovibrio vulgaris y el acero inoxidable 304, lo que resulta en un ataque de MIC más severo.Anning et al.19 y Wenzlaff et al.20 han demostrado que las biopelículas de bacterias corrosivas reductoras de sulfato (SRB) pueden absorber electrones directamente de sustratos metálicos, lo que provoca picaduras graves.
Se sabe que el DSS es susceptible a la MIC en medios que contienen SRB, bacterias reductoras de hierro (IRB), etc.Estas bacterias causan picaduras localizadas en la superficie del DSS debajo de la biopelícula22,23.A diferencia de DSS, se sabe poco sobre el MIC HDSS24.
Pseudomonas aeruginosa es una bacteria Gram negativa, móvil y con forma de bastón que se encuentra ampliamente distribuida en la naturaleza25.Pseudomonas aeruginosa es también la principal microbiota responsable de la CIM del acero en el medio marino26.Las especies de Pseudomonas están directamente involucradas en los procesos de corrosión y son reconocidas como las primeras colonizadoras durante la formación de biopelículas27.Mahat et al.28 y Yuan et al.29 demostraron que Pseudomonas aeruginosa tiende a aumentar la velocidad de corrosión del acero dulce y aleaciones en ambientes acuáticos.
El objetivo principal de este trabajo es estudiar las propiedades MIC de 2707 HDSS causadas por la bacteria aeróbica marina Pseudomonas aeruginosa utilizando métodos electroquímicos, métodos de análisis de superficies y análisis de productos de corrosión.Se realizaron estudios electroquímicos que incluyeron potencial de circuito abierto (OCP), resistencia de polarización lineal (LPR), espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) y polarización de potencial dinámico para estudiar el comportamiento del MIC 2707 HDSS.El análisis de espectroscopia de dispersión de energía (EDS) se realiza para detectar elementos químicos en superficies corroídas.Además, se determinó mediante espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS) la estabilidad de la pasivación de la película de óxido bajo la influencia de un entorno marino que contiene Pseudomonas aeruginosa.La profundidad de las fosas se midió con un microscopio de barrido láser confocal (CLSM).
La Tabla 1 muestra la composición química de 2707 HDSS.La Tabla 2 muestra que 2707 HDSS tiene excelentes propiedades mecánicas con un límite elástico de 650 MPa.En la fig.1 muestra la microestructura óptica de 2707 HDSS tratado térmicamente en solución.Se pueden ver bandas alargadas de fases austeníticas y ferríticas sin fases secundarias en una microestructura que contiene aproximadamente un 50% de fases austeníticas y un 50% ferríticas.
En la fig.2a muestra el potencial de circuito abierto (Eocp) versus el tiempo de exposición para 2707 HDSS en medio abiótico 2216E y caldo de Pseudomonas aeruginosa durante 14 días a 37°C.Se encontró que los cambios más pronunciados en la Eocp ocurrieron durante las primeras 24 horas.Los valores de Eocp en ambos casos alcanzaron un máximo de aproximadamente -145 mV (contra SCE) aproximadamente a las 16 horas y luego cayeron bruscamente a -477 mV (contra SCE) y -236 mV (contra SCE) para muestras no biológicas y P para muestras relativas. SCE) hojas de pátina, respectivamente.Después de 24 horas, el valor de Eocp de Pseudomonas aeruginosa 2707 HDSS permaneció relativamente estable en -228 mV (en comparación con SCE), mientras que el valor correspondiente para la muestra no biológica fue de aproximadamente -442 mV (en comparación con SCE).La Eocp en presencia de Pseudomonas aeruginosa fue bastante baja.
Pruebas electroquímicas de 2707 muestras de HDSS en medios abióticos y caldo de Pseudomonas aeruginosa a 37°C:
(a) Cambio en Eocp con el tiempo de exposición, (b) curva de polarización en el día 14, (c) cambio en Rp con el tiempo de exposición, (d) cambio en corr con el tiempo de exposición.
La Tabla 3 muestra los parámetros de corrosión electroquímica de 2707 muestras de HDSS expuestas a medios abióticos y inoculados con P. aeruginosa durante un período de 14 días.La extrapolación tangencial de las curvas anódica y catódica al punto de intersección permitió la determinación de la densidad de corriente de corrosión (icorr), el potencial de corrosión (Ecorr) y la pendiente de Tafel (βα y βc) según métodos estándar30,31.
Como se muestra en la Figura 2b, el desplazamiento hacia arriba de la curva de P. aeruginosa resultó en un aumento de Ecorr en comparación con la curva abiótica.El valor de icorr de la muestra que contenía Pseudomonas aeruginosa, proporcional a la velocidad de corrosión, aumentó a 0,328 µA cm-2, que es cuatro veces mayor que el de la muestra no biológica (0,087 µA cm-2).
LPR es un método electroquímico clásico para el análisis rápido no destructivo de la corrosión.También se ha utilizado para estudiar MIC32.En la fig.2c muestra el cambio en la resistencia de polarización (Rp) en función del tiempo de exposición.Un valor Rp más alto significa menos corrosión.En las primeras 24 horas, Rp 2707 HDSS alcanzó un máximo de 1955 kΩ cm2 para muestras no biológicas y 1429 kΩ cm2 para muestras de Pseudomonas aeruginosa.La Figura 2c también muestra que el valor de Rp disminuyó rápidamente después de un día y luego permaneció relativamente sin cambios durante los siguientes 13 días.El valor Rp para la muestra de prueba de Pseudomonas aeruginosa es de aproximadamente 40 kΩ cm2, que es mucho menor que el valor de 450 kΩ cm2 para la muestra de prueba no biológica.
El valor de icorr es proporcional a la velocidad de corrosión uniforme.Su valor se puede calcular a partir de la siguiente ecuación de Stern-Giri:
Según Zoe et al.33 la pendiente B de Tafel se tomó como un valor típico de 26 mV/dec en este trabajo.En la fig.2d muestra que la icorr de la cepa abiótica 2707 se mantuvo relativamente estable, mientras que la icorr de la banda de Pseudomonas aeruginosa fluctuó fuertemente con un gran salto después de las primeras 24 horas.El valor de icorr de la muestra de prueba de Pseudomonas aeruginosa fue un orden de magnitud mayor que el del control no biológico.Esta tendencia es consistente con los resultados de la resistencia a la polarización.
EIS es otro método no destructivo utilizado para caracterizar reacciones electroquímicas en una interfaz de corrosión34.Espectros de impedancia y cálculos de capacitancia de tiras expuestas a medios abióticos y soluciones de Pseudomonas aeruginosa, Rb es la resistencia del pasivo/biopelícula formada en la superficie de la tira, Rct es la resistencia a la transferencia de carga, Cdl es la doble capa eléctrica.) y parámetros del elemento de fase constante (CPE) QCPE.Estos parámetros se analizaron más a fondo comparando los datos con un modelo de circuito eléctrico equivalente (CEE).
En la fig.3 muestra gráficos típicos de Nyquist (a y b) y diagramas de Bode (a' y b') de 2707 muestras de HDSS en medios abióticos y caldo de Pseudomonas aeruginosa en diversos tiempos de incubación.En presencia de Pseudomonas aeruginosa, el diámetro del asa de Nyquist disminuye.El diagrama de Bode (Fig. 3b') muestra el aumento de la impedancia total.La información sobre la constante de tiempo de relajación se puede obtener a partir de los máximos de fase.En la fig.La figura 4 muestra las estructuras físicas y el EEC correspondiente basado en una capa única (a) y dos capas (b).El CPE se introduce en el modelo EEC.Su admitancia e impedancia se expresan de la siguiente manera:
Dos modelos físicos y sus correspondientes circuitos equivalentes para ajustar el espectro de impedancia del cupón HDSS 2707:
Donde Y0 es la magnitud del CPE, j es el número imaginario o (−1)1/2, ω es la frecuencia angular y n es el factor de potencia del CPE menor que uno35.La inversión de la resistencia de transferencia de carga (es decir, 1/Rct) corresponde a la velocidad de corrosión.Un valor Rct más bajo significa una tasa de corrosión más alta27.Después de 14 días de incubación, el Rct de la muestra de prueba de Pseudomonas aeruginosa alcanzó 32 kΩ cm2, que es mucho menor que los 489 kΩ cm2 de la muestra de prueba no biológica (Tabla 4).
Imágenes CLSM e imágenes SEM en la fig.5 muestran claramente que la cobertura de biopelícula en la superficie de la muestra 2707 de HDSS era muy densa después de 7 días.Sin embargo, después de 14 días, la capa de biopelícula se volvió escasa y aparecieron algunas células muertas.La Tabla 5 muestra el espesor de la biopelícula de 2707 muestras de HDSS después de 7 y 14 días de exposición a Pseudomonas aeruginosa.El espesor máximo de la biopelícula cambió de 23,4 µm después de 7 días a 18,9 µm después de 14 días.El espesor medio de la biopelícula también confirmó esta tendencia.Disminuyó de 22,2 ± 0,7 μm después de 7 días a 17,8 ± 1,0 μm después de 14 días.
(a) Imagen CLSM 3-D a los 7 días, (b) Imagen CLSM 3-D a los 14 días, (c) Imagen SEM a los 7 días y (d) Imagen SEM a los 14 días.
Los EMF revelaron elementos químicos en biopelículas y productos de corrosión en muestras expuestas a Pseudomonas aeruginosa durante 14 días.En la fig.La Figura 6 muestra que el contenido de C, N, O, P en la biopelícula y los productos de corrosión es mucho mayor que en el metal puro, ya que estos elementos están asociados con la biopelícula y sus metabolitos.Los microorganismos requieren sólo trazas de Cr y Fe.El alto contenido de Cr y Fe en la biopelícula y los productos de corrosión en la superficie de la muestra indican la pérdida de elementos en la matriz metálica como resultado de la corrosión.
Después de 14 días, se observaron hoyuelos con y sin P. aeruginosa en el medio 2216E.Antes de la incubación, la superficie de las muestras era lisa y sin defectos (Fig. 7a).Después de la incubación y eliminación de la biopelícula y los productos de corrosión, se examinaron las picaduras más profundas de la superficie de la muestra utilizando CLSM, como se muestra en las figuras 7b y c.No se encontraron picaduras evidentes en la superficie del control no biológico (profundidad máxima de picaduras de 0,02 µm).La profundidad máxima de las picaduras causada por Pseudomonas aeruginosa fue de 0,52 µm después de 7 días y de 0,69 µm después de 14 días, según la profundidad máxima promedio de las picaduras de 3 muestras (se seleccionaron 10 profundidades máximas de las picaduras para cada muestra) y alcanzó 0,42 ± 0,12 µm. .y 0,52 ± 0,15 µm, respectivamente (Tabla 5).Estos valores de profundidad de los hoyuelos son pequeños pero importantes.
(a) antes de la exposición;(b) 14 días en un ambiente abiótico;(c) 14 días en caldo de P. aeruginosa.
En la fig.La Tabla 8 muestra los espectros XPS de varias superficies de muestra, y la química analizada para cada superficie se resume en la Tabla 6. En la Tabla 6, los porcentajes atómicos de Fe y Cr fueron mucho menores en presencia de P. aeruginosa (muestras A y B). ) que en las tiras de control no biológico.(muestras C y D).Para una muestra de Pseudomonas aeruginosa, la curva espectral del nivel central de Cr 2p se ajustó a cuatro componentes máximos con energías de enlace (BE) de 574,4, 576,6, 578,3 y 586,8 eV, que se asignaron a Cr, Cr2O3, CrO3 y Cr(OH). 3, respectivamente (Fig. 9a y b).Para muestras no biológicas, los espectros del nivel central Cr 2p en las Figs.9c yd contienen los dos picos principales de Cr (BE 573,80 eV) y Cr2O3 (BE 575,90 eV), respectivamente.La diferencia más sorprendente entre el cupón abiótico y el cupón de P. aeruginosa fue la presencia de Cr6+ y una fracción relativamente alta de Cr(OH)3 (BE 586,8 eV) debajo de la biopelícula.
Espectros XPS de superficie amplia de 2707 muestras HDSS en dos medios durante 7 y 14 días, respectivamente.
(a) exposición de 7 días a P. aeruginosa, (b) exposición de 14 días a P. aeruginosa, (c) exposición abiótica de 7 días, (d) exposición abiótica de 14 días.
HDSS exhibe un alto nivel de resistencia a la corrosión en la mayoría de los entornos.Kim et al.2 informaron que HDSS UNS S32707 fue identificado como un DSS altamente dopado con PREN superior a 45. El valor PREN de la muestra HDSS 2707 en este trabajo fue 49. Esto se debe al alto contenido de Cr y los altos niveles de Mo y Ni, que son útiles en ambientes ácidos y con alto contenido de cloruros.Además, la composición bien equilibrada y la microestructura libre de defectos proporcionan estabilidad estructural y resistencia a la corrosión.A pesar de la excelente resistencia química, los datos experimentales de este trabajo muestran que 2707 HDSS no es completamente inmune a las CIM de biopelículas de Pseudomonas aeruginosa.
Los resultados electroquímicos mostraron que la velocidad de corrosión de 2707 HDSS en caldo de Pseudomonas aeruginosa aumentó significativamente después de 14 días en comparación con el entorno no biológico.En la Figura 2a se observó una disminución de la Eocp tanto en el medio abiótico como en el caldo de P. aeruginosa durante las primeras 24 horas.Después de eso, la biopelícula termina de cubrir la superficie de la muestra y Eocp se vuelve relativamente estable.Sin embargo, el nivel de Eocp biótico fue mucho mayor que el nivel de Eocp abiótico.Hay razones para creer que esta diferencia está asociada con la formación de biopelículas de P. aeruginosa.En la fig.2g, el valor de icorr de 2707 HDSS alcanzó 0,627 µA cm-2 en presencia de Pseudomonas aeruginosa, que es un orden de magnitud superior al del control no biológico (0,063 µA cm-2), lo que concuerda con el Rct valor medido por EIS.Durante los primeros días, los valores de impedancia en el caldo de P. aeruginosa aumentaron debido a la unión de células de P. aeruginosa y la formación de biopelículas.Sin embargo, la impedancia disminuye cuando la biopelícula cubre completamente la superficie de la muestra.La capa protectora es atacada principalmente debido a la formación de biopelículas y metabolitos de biopelículas.Por lo tanto, la resistencia a la corrosión disminuye con el tiempo y los depósitos de Pseudomonas aeruginosa provocan corrosión localizada.Las tendencias en ambientes abióticos son diferentes.La resistencia a la corrosión del control no biológico fue mucho mayor que el valor correspondiente de las muestras expuestas al caldo de Pseudomonas aeruginosa.Además, para muestras abióticas, el valor HDSS de Rct 2707 alcanzó 489 kΩ cm2 el día 14, que es 15 veces mayor que en presencia de Pseudomonas aeruginosa (32 kΩ cm2).Por lo tanto, 2707 HDSS tiene una excelente resistencia a la corrosión en un ambiente estéril, pero no está protegido del ataque de MIC por la biopelícula de Pseudomonas aeruginosa.
Estos resultados también pueden observarse en las curvas de polarización de las Figs.2b.La ramificación anódica está asociada con la formación de biopelículas de Pseudomonas aeruginosa y reacciones de oxidación de metales.Al mismo tiempo, la reacción catódica es la reducción de oxígeno.La presencia de P. aeruginosa aumentó significativamente la densidad de la corriente de corrosión, que fue aproximadamente un orden de magnitud mayor que en el control abiótico.Esto indicó que la biopelícula de Pseudomonas aeruginosa mejoró la corrosión localizada de 2707 HDSS.Yuan et al.29 descubrieron que la biopelícula de Pseudomonas aeruginosa aumentaba la densidad de la corriente de corrosión de una aleación de Cu-Ni 70/30.Esto puede deberse a la biocatálisis de la reducción de oxígeno por la biopelícula de Pseudomonas aeruginosa.Esta observación también puede explicar el MIC 2707 HDSS en este trabajo.Las biopelículas aeróbicas también pueden reducir el contenido de oxígeno debajo de ellas.Por lo tanto, la negativa a volver a pasivar la superficie del metal con oxígeno puede ser un factor que contribuya a la MIC en este trabajo.
Dickinson y cols.38 sugirieron que la velocidad de las reacciones químicas y electroquímicas depende directamente de la actividad metabólica de las bacterias adheridas a la superficie de la muestra y de la naturaleza de los productos de corrosión.Como se muestra en la Figura 5 y la Tabla 5, la cantidad de células y el espesor de la biopelícula disminuyeron después de 14 días.Esto puede explicarse razonablemente por el hecho de que después de 14 días la mayoría de las células ancladas en la superficie de 2707 HDSS murieron debido al agotamiento de nutrientes en el medio 2216E o a la liberación de iones metálicos tóxicos de la matriz de 2707 HDSS.Esta es una limitación de los experimentos por lotes.
En este trabajo, una biopelícula de Pseudomonas aeruginosa promovió el agotamiento local de Cr y Fe debajo de la biopelícula en la superficie de 2707 HDSS (Fig. 6).En la Tabla 6, Fe y Cr disminuyeron en la muestra D en comparación con la muestra C, lo que indica que la disolución de Fe y Cr causada por la biopelícula de P. aeruginosa se mantuvo después de los primeros 7 días.El entorno 2216E se utiliza para simular el entorno marino.Contiene 17700 ppm de Cl-, lo que es comparable al contenido del agua de mar natural.La presencia de 17700 ppm de Cl- fue la razón principal de la disminución de Cr en muestras no biológicas de 7 y 14 días analizadas por XPS.En comparación con la muestra de prueba de Pseudomonas aeruginosa, la disolución de Cr en la muestra de prueba abiótica es mucho menor debido a la fuerte resistencia del 2707 HDSS al cloro en el ambiente abiótico.En la fig.9 muestra la presencia de Cr6+ en la película pasivante.Esto puede estar relacionado con la eliminación de Cr de las superficies de acero mediante biopelículas de P. aeruginosa, como sugieren Chen y Clayton39.
Debido al crecimiento bacteriano, los valores de pH del medio antes y después de la incubación fueron 7,4 y 8,2, respectivamente.Por lo tanto, es poco probable que la corrosión de los ácidos orgánicos contribuya a este trabajo bajo biopelículas de P. aeruginosa debido al pH relativamente alto en el medio a granel.El pH del medio de control no biológico no cambió significativamente (de 7,4 inicial a 7,5 final) durante el período de prueba de 14 días.El aumento del pH en el medio de inóculo después de la incubación se asoció con la actividad metabólica de Pseudomonas aeruginosa, y el mismo efecto sobre el pH se encontró en ausencia de la tira reactiva.
Como se muestra en la fig.7, la profundidad máxima de la fosa causada por la biopelícula de Pseudomonas aeruginosa fue de 0,69 µm, que es significativamente mayor que en el medio abiótico (0,02 µm).Esto concuerda con los datos electroquímicos anteriores.En las mismas condiciones, la profundidad de la picadura de 0,69 µm es más de diez veces menor que el valor de 9,5 µm especificado para 2205 DSS40.Estos datos muestran que 2707 HDSS exhibe una mejor resistencia a los MIC que 2205 DSS.Esto no es sorprendente ya que 2707 HDSS tiene un nivel de Cr más alto, lo que permite una pasivación más prolongada, hace que Pseudomonas aeruginosa sea más difícil de despasivar e inicia el proceso sin precipitaciones secundarias dañinas.
En conclusión, se encontraron picaduras de MIC en 2707 superficies HDSS en caldo de Pseudomonas aeruginosa, mientras que las picaduras fueron insignificantes en medios abióticos.Este trabajo muestra que 2707 HDSS tiene mejor resistencia a MIC que 2205 DSS, pero no es completamente inmune a MIC debido a la biopelícula de Pseudomonas aeruginosa.Estos resultados ayudan en la selección de aceros inoxidables adecuados y la esperanza de vida para el entorno marino.
Las 2707 muestras de HDSS fueron proporcionadas por la Escuela de Metalurgia de la Universidad del Noreste (NEU), Shenyang, China.La composición elemental de 2707 HDSS se muestra en la Tabla 1, que fue analizada por el Departamento de Pruebas y Análisis de Materiales de la Universidad Northeastern.Todas las muestras se trataron para solución sólida a 1180°C durante 1 hora.Antes de las pruebas de corrosión, se pulió acero moneda 2707 HDSS con una superficie expuesta de 1 cm2 hasta obtener un grano 2000 con papel de lija de carburo de silicio y luego se pulió aún más con una suspensión de polvo de Al2O3 de 0,05 µm.Los laterales y el fondo están protegidos con pintura inerte.Después del secado, las muestras se lavaron con agua desionizada estéril y se esterilizaron con etanol al 75% (v/v) durante 0,5 h.Luego se secaron al aire bajo luz ultravioleta (UV) durante 0,5 h antes de su uso.
La cepa marina Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 se adquirió de Xiamen Marine Culture Collection (MCCC), China.Se utilizó medio líquido Marine 2216E (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, China) para cultivar Pseudomonas aeruginosa en matraces de 250 ml y celdas de vidrio electroquímicas de 500 ml en condiciones aeróbicas a 37 °C.El medio contiene (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 SrBr2, 0,022 H3BO3, 0,004 NaSiO3, 0,008. 0,008 Na4F0H20PO.1,0 extracto de levadura y 0,1 citrato de hierro.Autoclave a 121 °C durante 20 min antes de la inoculación.Las células sésiles y planctónicas se contaron bajo un microscopio óptico utilizando un hemocitómetro con un aumento de 400x.La concentración inicial de células planctónicas de P. aeruginosa inmediatamente después de la inoculación fue de aproximadamente 106 células/ml.
Las pruebas electroquímicas se llevaron a cabo en una celda de vidrio clásica de tres electrodos con un volumen medio de 500 ml.Se conectaron al reactor una lámina de platino y un electrodo de calomel saturado (SCE) a través de un capilar Luggin lleno de un puente salino y sirvieron como contraelectrodo y electrodo de referencia, respectivamente.Para crear el electrodo de trabajo, se unió a cada muestra un alambre de cobre recubierto de caucho y se cubrió con epoxi, dejando aproximadamente 1 cm2 de superficie en un lado para el electrodo de trabajo.Durante las mediciones electroquímicas, las muestras se colocaron en el medio 2216E y se mantuvieron a una temperatura de incubación constante (37°C) en un baño de agua.Los datos de OCP, LPR, EIS y polarización dinámica potencial se midieron utilizando un potenciostato Autolab (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., EE. UU.).Las pruebas LPR se registraron a una frecuencia de escaneo de 0,125 mV s-1 en el rango de -5 y 5 mV y Eocp con una frecuencia de muestreo de 1 Hz.La EIS se realizó en estado estacionario Eocp utilizando un voltaje aplicado de 5 mV con una sinusoide en un rango de frecuencia de 0,01 a 10.000 Hz.Antes del barrido de potencial, los electrodos estaban en modo de circuito abierto hasta que se alcanzó un potencial de corrosión libre estable de 42.Con.Cada prueba se repitió tres veces con y sin Pseudomonas aeruginosa.
Las muestras para análisis metalográfico se pulieron mecánicamente con papel de SiC húmedo de grano 2000 y luego se pulieron con una suspensión de polvo de Al2O3 de 0,05 µm para observación óptica.El análisis metalográfico se realizó mediante un microscopio óptico.La muestra se grabó con una solución de hidróxido de potasio al 10% en peso43.
Después de la incubación, lave 3 veces con solución salina tamponada con fosfato (PBS) (pH 7,4 ± 0,2) y luego fije con glutaraldehído al 2,5% (v/v) durante 10 horas para fijar la biopelícula.Posterior deshidratación con etanol en serie escalonada (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% y 100% en volumen) antes del secado al aire.Finalmente, se roció una película de oro sobre la superficie de la muestra para proporcionar conductividad para la observación SEM44.Las imágenes SEM se centran en la ubicación de las células de P. aeruginosa más establecidas en la superficie de cada muestra.Se llevó a cabo un análisis EMF para detectar elementos químicos.Para medir la profundidad de la fosa, se utilizó un microscopio de barrido láser confocal Zeiss (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Alemania).Para observar picaduras de corrosión debajo de la biopelícula, primero se limpió la muestra de prueba de acuerdo con el Estándar Nacional Chino (CNS) GB/T4334.4-2000 para eliminar los productos de corrosión y la biopelícula de la superficie de la muestra de prueba.
Análisis de espectroscopia fotoelectrónica de rayos X (XPS, ESCALAB250 Surface Analysis System, Thermo VG, EE. UU.) utilizando una fuente de rayos X monocromática (línea Al Kα con una energía de 1500 eV y una potencia de 150 W) en una amplia gama de energías de enlace 0 por debajo de las condiciones estándar de –1350 eV.Registre espectros de alta resolución utilizando una energía de paso de 50 eV y un tamaño de paso de 0,2 eV.
Retire la muestra incubada y lávela suavemente con PBS (pH 7,4 ± 0,2) durante 15 s45.Para observar la viabilidad bacteriana de la biopelícula en la muestra, la biopelícula se tiñó con el kit de viabilidad bacteriana LIVE/DEAD BacLight (Invitrogen, Eugene, OR, EE. UU.).El kit contiene dos tintes fluorescentes: tinte fluorescente verde SYTO-9 y tinte fluorescente rojo de yoduro de propidio (PI).En CLSM, los puntos verdes y rojos fluorescentes representan células vivas y muertas, respectivamente.Para teñir, incube 1 ml de una mezcla que contenga 3 l de SYTO-9 y 3 l de solución de PI a temperatura ambiente (23 °C) en la oscuridad durante 20 minutos.Después de eso, las muestras teñidas se observaron en dos longitudes de onda (488 nm para células vivas y 559 nm para células muertas) utilizando un aparato Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Japón).Mida el espesor de la biopelícula en modo de escaneo 3D.
Cómo citar este artículo: Li, H. et al.Efecto de la biopelícula marina de Pseudomonas aeruginosa sobre la corrosión microbiana del acero inoxidable súper dúplex 2707.ciencia.Casa 6, 20190;doi:10.1038/srep20190 (2016).
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