Nanocomposite complex ZnO in combination with a triazoloazepinium derivative for inhibition of microbial steel corrosion

Н.Р. Демченко; О.С. Бондар; С.В. Ткаченко; І.М. Курмакова; О.Ю. Купчик; C.В. Дерев’янко

doi:10.15330/pcss.25.4.917-923

Автор(и)

Н.Р. Демченко Національний університет «Чернігівський колегіум» імені Т.Г. Шевченка, м. Чернігів, Україна
О.С. Бондар Національний університет «Чернігівський колегіум» імені Т.Г. Шевченка, м. Чернігів, Україна
С.В. Ткаченко Національний університет «Чернігівський колегіум» імені Т.Г. Шевченка, м. Чернігів, Україна
І.М. Курмакова Національний університет «Чернігівський колегіум» імені Т.Г. Шевченка, м. Чернігів, Україна
О.Ю. Купчик Національний університет «Чернігівський колегіум» імені Т.Г. Шевченка, м. Чернігів, Україна
C.В. Дерев’янко Державний науково-контрольний інститут біотехнології і штамів мікроорганізмів, м. Київ, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.25.4.917-923

Ключові слова:

наночастинки ZnO, біокорозія, сульфатвідновлювальні бактерії

Анотація

Встановлено можливість використання наночастинок ZnO для інгібування мікробної корозії з одночасним пригніченням росту та сульфатвідновлювальної активності бактерій корозійно-активного угруповання. Пошук шляхів підвищення антибактеріальної та антикорозійної дії наночастинок ZnO дає можливість комбінувати їх з речовинами, зокрема, інгібіторами-біоцидами мікробної корозії сталі. Нанокомпозитний комплекс наночастинок ZnO та катіонної гетероциклічної сполуки (похідного триазолоазепінію) досліджували як біоцид та інгібітор мікробної корозії сталі. Концентрації компонентів становили 3 мг/мл та 1 мг/мл відповідно. Дослідження проводили з використанням мікробіологічних та корозійних методів. Встановлено, що запропонований нанокомпозитний комплекс впливає на кількість бактерій у планктоні та біоплівці. За його присутності спостерігається повне пригнічення росту сульфатвідновлювальних бактерій (найагресивнішого компонента мікробного угруповання) в планктоні. Також кількість денітрифікуючих бактерій та залізовідновлюючих бактерій у планктоні зменшується на 3 та 4 порядки відповідно. Біоплівка, що утворюється за присутності нанокомпозиту в поживному середовищі, є менш щільною за кількістю бактеріальних клітин сульфідогенного угруповання.

Посилання

K. Alasvand Zarasvand, V.R. Rai, Inhibition of a sulfate reducing bacterium, Desulfovibrio marinisediminis GSR3, by biosynthesized copper oxide nanoparticles, 3Biotech, 3(6), 84 (2016); https://doi.org/10.1007/s13205-016-0403-0.

I.S. Chekman, et al. Zinc and nanozinc: power, stagnation in clinical practice, Ukrainian Medical Hours, 2(94), 42 (2013). (in Ukrainian).

K. Lewis, A.M. Klibanov, Surpassing nature: rational design of sterile-surface materials. Trends Biotechnology, 23, 343 (2005); https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2005.05.004.

I. Sondi, B. Salopak-Sondi, Silver nanoparticles as antimicrobial agent: a case study on E. coli as a model for Gram-negative bacteria, Journal of Colloid and Interface Science, 275, 177 (2004); https://doi.org/10.1016/j.jcis.2004.02.012.

L. Rassouli, R. Naderi, M. Mahdavian, Study of the active corrosion protection properties of epoxy ester coating with zeolite nanoparticles doped with organic and inorganic inhibitors. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 85, 207 (2018); https://doi.org/10.1016/j.jtice.2017.12.023.

S. Elbasuney, M. Gobara, M. Zoriany, A. Maraden, I. Naeem, The significant role of stabilized colloidal ZrO2 nanoparticles for corrosion protection of AA2024. Environmental Nanotechnology, Monitoring & Management, 12, 100242. (2019); https://doi:10.1016/j.enmm.2019.100242.

S.A. Umoren, A. Madhankumar, Effect of addition of CeO2 nanoparticles to pectin as inhibitor of X60 steel corrosion in HCl medium, Journal of Molecular Liquids, 224, 72 (2016); https://doi.org/10.1016/j.molliq.2016.09.082.

M. Skiba, I. Kurmakova, O. Bondar, N. Demchenko, V. Vorobyova, The production of silver nanoparticles and their effect on sulfate reducing bacteria under steel microbial corrosion. Chemistry & Chemical Technology, 14(1), 70 (2020); https://doi.org/10.23939/chcht14.01.070.

Buraq T Sh AL-Mosawi, M.M. Sabri, A. Muhanad, Ahmed Synergistic effect of ZnO nanoparticles with organic compound as corrosion inhibition. International Journal of Low-Carbon Technologies. 16(2), 429 (2021); https://doi.org/10.1093/ijlct/ctaa076.

S. Mohana, S. Sumathi, Synthesis of zinc oxide using Agaricus bisporus and its in-vitro biological activities. Journal of Environmental Chemical Engineering, 8(5) 104 (2020); https://doi.org/10.1016/j.jece.2020.104192.

N. Demchenko, S. Tkachenko, A. Vasylchenko, S. Derevianko, O. Tretyak Inhibition of low-carbon steel biocorrosion by ZnO nanoparticles, Problems of corrosion and corrosion protection of structural materials. Special Issue of Journal “Physicochemical Mechanics of Materials, 13: 231 (2020) (in Ukrainian).

N.R. Demchenko, I.M. Kurmakova, O.P. Tretyak, Metabolic and corrosion activity of sulfate-reducing bacteria in the presence of quaternary triazoloazepinium salts, Bulletin of Zaporizhzhіa National University. Series Biology. 2, 41 (2008). (in Ukrainian).

М.V. Kоsіnоv, V.G. Каplunenko. Patent Ukraine № 23550. The method of erosion-explosive dispersion of metals. (2007) (in Ukrainian).

V.A. Luta, O.V. Kononov, Microbiology with the technique of microbiological research, virology and immunology: textbook. (Medcine, Kyiv, 2018) (in Ukrainian).

R.V. Posvjatenko, O.V. Budjak, V.G. Mel'nyk, V.G. Nikitin, Physical methods of studying the properties of materials: textbook (National Technical University: Kyiv 2019 (in Ukrainian).

J.R. Postgate, The Sulphate-Reducing Bacteria (Cambridge University Press, London, 1979).

N. Demchenko, I. Kurmakova, O. Tretyak, Features of corrosion activity of microbial communities of gas-pipeline ferrosphere laid in sandy soil, Microbiology and Biotechnology, 4, 90 (2013). [in Ukrainian].

R.E. Morsi, A. Labena, E.A. Khamis, Core/shell (ZnO/polyacrylamide) nanocomposite: In-situ emulsion polymerization, corrosion inhibition, anti-microbial and anti-biofilm characteristics, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 63, 512 (2016); https://doi.org/10.1016/j.jtice.2016.03.037.