Открытый доступ
Только для подписчиков
Об определяющей роли биопленок микроорганизмов в инициирова- нии и развитии микробиологической коррозии металлов (часть 2)
https://doi.org/10.31615/j.corros.prot.2023.107.1-5
Аннотация
Надежность технических изделий определяется их стойкостью к воздействию внешней среды, естественной составляющей которой являются микроорганизмы-деструкторы (бактерии, дрожжи, микроскопические грибы и др.).
Низкая эффективность защиты металлов от биокоррозии во многом связана с недостаточной изученностью всех аспектов повреждающего воздействия микроорганизмов. Отсутствуют количественные данные о процессах биоповреждения элементов техники в реальных условиях эксплуатации. К настоящему времени не разработаны достоверные методы диагностики и прогнозирования долговечности металлов и их конструкций в условиях взаимодействия с объектами живой природы.
В данной работе сделана попытка объяснить роль биопленок микроскопических грибов, как важного фактора микологической коррозии металлов. Образование и накопление коррозионно-активной среды возможно в результате процессов метаболизма микроскопических грибов, формирующих биопленку. Детальное установление механизма биокоррозии металлов представляет собой комплексную научную задачу.
Целью статьи является анализ экспериментальных данных по изучению аэробной биокоррозии металлов, опосредованной метаболической активностью биопленок бактерий и микроскопических грибов
Об авторах
Д. В. Белов
Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики РАН
Россия
Россия
Белов Денис Владимирович, к.х.н., доцент, старший научный сотрудник
Нижний Новгород, ул. Ульянова, д. 46
С. Н.. Беляев
Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики РАН
Россия
Россия
Беляев Сергей Николаевич, к.х.н., научный сотрудник
Нижний Новгород, ул. Ульянова, д. 46
Список литературы
1. Okorie I.E., Chukwudi N.R.A review of fungal influenced corrosion of metals // Zastita Materijala. – 2021. – V. 62, № 4. – P. 333-339. doi: 10.5937/zasmat2104333O
2. Picioreanu C., Loosdrecht M.V. A Mathematical Model for Initiation of Microbiologically Influenced Corrosion by Differential Aeration // Journal of The Electrochemical Society. – 2002. – V. 149, № 6. – B211-B223. doi: 10.1149/1.1470657
3. Tobin E., Brenner S. Nanotechnology Fundamentals Applied to Clinical Infectious Diseases and Public Health // Open Forum Infectious Diseases. – 2021. – V. 8, № 12. Article number ofab583. doi: 10.1093/ofid/ofab583
4. De Jong A.W., Hagen F. Attack, Defend and Persist: How the Fungal Pathogen Candida auris was Able to Emerge Globally in Healthcare Environments // Mycopathologia. – 2019. – V. 184. – P. 353-365. doi: 10.1007/ s11046-019-00351-w
5. Martinez L.R., Fries B.C. Fungal Biofilms: Relevance in the Setting of Human Disease // Current Fungal Infection Reports. – 2010. – V. 4, № 4. – P. 266-275. doi: 10.1007/s12281-010-0035-5
6. Gonçalves L.N.C., Costa-Orlandi C. B., Bila N.M., Vaso C.O., Da Silva R.A.M., Mendes-Giannini M.J.S., Fusco-Almeida A.M. Biofilm Formation by Histoplasma capsulatum in Different Culture Media and Oxygen Atmospheres // Frontiers in Microbiology. – 2020. – V. 11. Article number 1455. doi: 10.3389/fmicb.2020.01455
7. Kolter R., Greenberg E. P. The superficial life of microbes // Nature. – 2006. – V. 441, № 7091. – P. 300-302. doi: 10.1038/441300a.
8. Fanning S., Mitchell A. P. Fungal Biofilms // PLoS Pathogens. – 2012. – V. 8, № 4. Article number: e1002585. doi: 10.1371/journal.ppat.1002585
9. González-Ramírez A. I., Ramírez-Granillo A., Medina-Canales M. G., Rodríguez-Tovar A. V., Martínez-Rivera M. A. Analysis and description of the stages of Aspergillus fumigatus biofilm formation using scanning electron microscopy // BMC Microbiology. – 2016. – V. 16, № 1. doi: 10.1186/s12866-016-0859-4
10. Singhal D., Baker L., Wormald P.-J., Tan L. Aspergillus Fumigatus Biofilm on Primary Human Sinonasal Epithelial Culture // American Journal of Rhinology & Allergy. – 2011. – V. 25, № 4. – P. 219–225. doi: 10.2500/ajra.2011.25.3622
11. Desai J.V., Mitchell A.P., Andes D.R. Fungal Biofilms, Drug Resistance, and Recurrent Infection // Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine. – 2014. – V. 4, № 10. Article number a019729. doi: 10.1101/cshperspect.a019729
12. Sardi J.D.C.O., Pitangui N.D.S., Rodríguez-Arellanes G., Taylor M.L., Fusco- Almeida A.M., Mendes-Giannini M.J.S. Highlights in pathogenic fungal biofilms // Revista Iberoamericana de Micología. – 2014. –V. 31, № 1. – P. 22-29. doi: 10.1016/j.riam.2013.09.014
13. Белякова Г.А., Дьяков Ю.Т., Тарасов К.Л. Ботаника: в 4 т. М.: Издательский центр «Академия». – 2006. – Т. 1. Водоросли и грибы. – С. 5964 (грибы). ISBN 5-7695-2731-5
14. Gadd G.M. Geomycology: biogeochemical transformations of rocks, minerals, metals and radionuclides by fungi, bioweathering and bioremediation // Mycological Research. – 2007. – V. 111, № 1. – P. 3-49. doi: 10.1016/j.mycres.2006.12.001
15. Fogarty R.V., Tobin J.M. Fungal melanins and their interactions with metals // Enzyme and Microbial Technology. – 1996. – V. 19, № 4. – P. 311-317. doi: 10.1016/0141-0229(96)00002-6
16. Siqueira V.M., Lima N. Biofilm Formation by Filamentous Fungi Recovered from a Water System // Journal of Mycology. 2013. Article number 152941. doi: 10.1155/2013/152941
17. Siqueira V.M., Lima N. Biofilm Formation by Filamentous Fungi Recovered from a Water System // Journal of Mycology. – 2013. Article ID 152941, 9 pages. doi: 10.1155/2013/152941
18. Шамрайчук И.Л., Белякова Г.А., Еремина И.М., Кураков А.В., Белозерский М.А., Дунаевский Я.Е. Протеолитические ферменты грибов и их ингибиторы как перспективные биоцидные средства антифунгального действия (Обзор) // Вестник Московского университета. Серия 16. Биология. – 2020. – Т. 75, № 3. – C. 123-130.
19. Fanning S., Mitchell A.P. Fungal Biofilms // PLoS Pathogens. – 2012. – V. 8, № 4. Article number e1002585. doi: 10.1371/journal.ppat.1002585
20. Звягинцев, Д.Г. Взаимодействие микроорганизмов с твердыми поверхностями / Д. Г. Звягинцев. М.: Издательство Московского университета, 1973. – 176 с.
21. Звягинцев Д.Г. Адгезия микроорганизмов и биоповреждения // Биоповреждения, методы защиты. Полтава, 1985. – С. 12-19.
22. Габитов Р.А. Адгезионные свойства микромицетов рода Fusarium / Р.А. Габитов, Г.В. Надеева, Т.В. Багаева // Биотехнология. Взгляд в будущее: Материалы III Международной научной Интернет-конференции: в 2 томах, Казань, 25–26 марта 2014 года / Казань: ИП Синяев Д. Н. – 2014. – С. 39-41.
23. Казначеев И.В., Гумаргалиева К.З., Миронова С.Н., Моисеев Ю.В. Адгезия различных микроскопических грибов к гидрофобным и гидрофильным материалам // Микробиологический журнал. – 1988. – Т. 50, № 6. – С. 68-70.
24. Горбушина А.А., Панина Л.К. Адгезия конидий микромицетов к полимерным материалам. Микология и фитопатология. – 1992. – Т. 26, № 5. – С. 372-377.
25. Rather M. A., Gupta K., Mandal M. Microbial biofilm: formation, architecture, antibiotic resistance, and control strategies // Brazilian Journal of Microbiology. – 2021. – V. 52, № 12. – P. 1-18. doi: 10.1007/s42770-021-00624-x
26. Flemming H.-C., Wingender J. The biofilm matrix // Nature Reviews. Microbiology. – 2010. – V. 8, № 9. – P. 623-633. doi: 10.1038/ nrmicro2415
27. Gravelat F.N., Beauvais A., Liu H., Lee M.J., Snarr B.D., Chen D., Sheppard D.C. Aspergillus Galactosaminogalactan Mediates Adherence to Host Constituents and Conceals Hyphal β-Glucan from the Immune System // PLoS Pathogens. – 2013. – V. 9, № 8. Article number e1003575. doi: 10.1371/journal.ppat.1003575
28. Fox E.P., Singh-Babak S.D., Hartooni N., Nobile C.J. Biofilms and Antifungal Resistance / Antifungals: From Genomics to Resistance and the Development of Novel AgentsChapter: Biofilms and Antifungal Resistance Publisher: Caister Academic Press, 2015. doi: 10.21775/9781910190012.04.
29. Videla H. A. Biocorrosion and biofouling of metals and alloys of industrial usage: present state of the art at the beginning of the new millennium // Revista De Metalurgia. – 2003. – V. 39. – P. 256-264. doi:10.3989/REVMETALM.2003.V39.IEXTRA.1128
30. Imo E. O., Orji J. C., Nweke C. O. Influence of Aspergillus fumigatus on corrosion behaviour of mild steel and aluminium // International Journal of Applied Microbiology and Biotechnology Research. – 2018. – V. 6. – P. 61-69.
31. Imo E. O., Chidiebere A. M. Fungal influenced corrosion of aluminium in the presence of Acremonium kiliense // International Journal of Applied Microbiology and Biotechnology Research. – 2019. – V. 7. – P. 1-6.
32. Juzeliūnas E., Ramanauskas R., Lugauskas A., Samulevičienė M., Leinartas K. Microbially influenced corrosion acceleration and inhibition. EIS study of Zn and Al subjected for two years to influence of Penicillium frequentans, Aspergillus niger and Bacillus mycoides // Electrochemistry Communications. – 2005. – V. 7, № 3. – P. 305-311. doi: 10.1016/J.ELECOM.2005.01.012
33. Juzeliūnas E., Ramanauskas R., Lugauskas A., Leinartas K., Samulevičienė M., Sudavičius A., Juškėnas R. Microbially influenced corrosion of zinc and aluminium – Two-year subjection to influence of Aspergillus niger // Corrosion Science. – 2007. – V. 49, № 11. – P. 4098-4112. doi: 10.1016/j.corsci.2007.05.004
34. Jirón-Lazos U., Corvo F., De la Rosa S.C., García-Ochoa E.M., Bastidas D.M., Bastidas J. M. Localized corrosion of aluminum alloy 6061 in the presence of Aspergillus niger // International Biodeterioration & Biodegradation. – 2018. – V. 133. – P. 17-25. doi: 10.1016/j.ibiod.2018.05.007
35. Wang J., Xiong F., Liu H., Zhang T., Li Y., Li C., Liu H. Study of the corrosion behavior of Aspergillus niger on 7075-T6 aluminum alloy in a high salinity environment // Bioelectrochemistry. – 2019. – V. 129. – P. 10-17. doi: 10.1016/j.bioelechem.2019.04.020
36. Lugauskas A., Leinartas K., Grigucevičienė A., Selskienė A., Binkauskienė E. Possibility of micromycetes detected in dust to grow on metals (Al, Fe, Cu, Zn) and on polyaniline-modified Ni // Ekologija. – 2008. – V. 54. – P. 149-157. doi: 10.2478/V10055-008-0023-Z
37. Zhang Y., He J., Zheng L., Jin Z., Liu H.,Liu L., Gao Z., Meng G., Liu H., Liu H. Corrosion of aluminum alloy 7075 induced by marine Aspergillus terreus with continued organic carbon starvation // Materials Degradation (npj). – 2022. – V. 6, № 1(27). – P. 1-12. doi: 10.1038/s41529-022-00236-2
38. Gadd G.M., Bahri-Esfahani J., Li Q., Rhee Y.J., Wei Z., Fomina M., Liang X. Oxalate production by fungi: significance in geomycology, biodeterioration and bioremediation // Fungal Biology Reviews. – 2014. – V. 28, № 2-3. – P. 36-55. doi: 10.1016/j.fbr.2014.05.001
39. Ceci A., Rhee Y.J., Kierans M., Hillier S., Pendlowski H., Gray N., Gadd G.M. Transformation of vanadinite [Pb5(VO4)3Cl] by fungi // Environmental Microbiology. – 2014. – V. 17, № 6. – P. 2018-2034. doi: 10.1111/1462-2920.12612
40. Gharieb M.I., Ali M. I., El-Shoura A.A. Transformation of Copper Oxychloride Fungicide into Copper Oxalate by Tolerant Fungi and the Effect of Nitrogen Source on Tolerance // Biodegradation. – 2004. – V. 15, № 1. – P. 49- 57. doi: 10.1023/B:BIOD.0000009962.48723.df
41. Little B., Staehle R., Davis R. Fungal influenced corrosion of post-tensioned cables // International Biodeterioration & Biodegradation. – 2001. – V. 47, № 2. – P. 71-77. doi: 10.1016/s0964-8305(01)00039-7
42. De Leo F., Campanella G., Proverbio E., Urzì C. Laboratory tests of fungal biocorrosion of unbonded lubricated posttensioned tendons // Construction and Building Materials. – 2013. – V. 49. – P. 821-827. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2013.08.071
43. Naranjo L., Pernía B., Inojosa Y., Rojas D.A., D’Anna L.S., González M., Sisto Á.D. First Evidence of Fungal Strains Isolated and Identified from Naphtha Storage Tanks and Transporting Pipelines in Venezuelan Oil Facilities // Advances in Microbiology. – 2015. – V. 5. – P. 143-154. doi: 10.4236/AIM.2015.52014
44. Lewandowski Z., Beyenal H. Mechanisms of Microbially Influenced Corrosion. Springer Series on Biofilms / Springer-Verlag Berlin Heidelberg. – 2008. – P. 35-64. doi: 10.1007/978-3-540-69796-1_3
45. Beale D.J., Karpe A.V., Jadhav S., Muster T.H., Palombo E.A. Omics-based approaches and their use in the assessment of microbial-influenced corrosion of metals // Corrosion Reviews. – 2016. – V. 34, № 1-2. – P. 1-15. doi: 10.1515/corrrev-2015-0046
46. Tripathi A.K., Thakur P., Saxena P., Rauniyar S., Gopalakrishnan V., Singh R.N., Gadhamshetty V., Gnimpieba E.Z., Jasthi B.K., Sani R.K. Gene Sets and Mechanisms of Sulfate-Reducing Bacteria Biofilm Formation and Quorum Sensing With Impact on Corrosion // Frontiers in Microbiology. – V. 12. Article number 754140. doi: 10.3389/fmicb.2021.754140
47. Yazdi M., Khan F., Abbassi R., Quddus N., Castaneda-Lopez H. A review of risk-based decision-making models for microbiologically influenced corrosion (MIC) in offshore pipelines // Reliability Engineering & System Safety. – 2022. – V. 223. Article number 108474. doi: 10.1016/j.ress.2022.108474
48. Dang Y.T.H., Power A., Cozzolino D., Dinh K.B., Ha B.S., Kolobaric A., Vongsvivut J., Truong V.K., Chapman J. Analytical Characterisation of Material Corrosion by Biofilms // Journal of Bio- and Tribo-Corrosion. – 2022. – V. 8. Article number 50. doi: 10.1007/ s40735-022-00648-2
49. Tuck B., Watkin E., Somers A., Machuca L.L. A critical review of marine biofilms on metallic materials // npj Materials degradation. – 2022. – V. 6. Article number 25. doi: 10.1038/s41529-022-00234-4
50. Beale D.J., Dunn M.S., Marney D. Application of GC–MS metabolic profiling to “blue-green water” from microbial influenced corrosion in copper pipes // Corrosion Science. – 2010. – V. 52, № 9. – P. 3140-3145. doi: 10.1016/j.corsci.2010.04.039
51. Beale D.J., Dunn M.S., Morrison P.D., Porter N.A., Marlow D.R. Characterisation of bulk water samples from copper pipes undergoing microbially influenced corrosion by diagnostic metabolomic profiling // Corrosion Science. – 2012. – V. 55. – P. 272-279. doi: 10.1016/j.corsci.2011.10.026
52. Beale D.J., Morrison P.D., Key C., Palombo E.A. Metabolic profiling of biofilm bacteria known to cause microbial influenced corrosion // Water Science and Technology. – 2013. – V. 69, № 1.– P. 1-8. doi: 10.2166/wst.2013.425
Рецензия
Для цитирования:
Белов Д.В., Беляев С.Н. Об определяющей роли биопленок микроорганизмов в инициирова- нии и развитии микробиологической коррозии металлов (часть 2). Практика противокоррозионной защиты. 2023;28(1):43-58. https://doi.org/10.31615/j.corros.prot.2023.107.1-5
For citation:
Belov D.V., Belyaev S.N. On the decisive role of biofilms of microorganisms in the initiation and development of microbiological corrosion of metals (part 2). Theory and Practice of Corrosion Protection. 2023;28(1):43-58. (In Russ.) https://doi.org/10.31615/j.corros.prot.2023.107.1-5
Просмотров: 72
Послать статью по эл. почте 