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在本研究中，我們研究了特定濃度的(HF)氫氟酸作為蝕刻劑對(duì)銅綠底物表面形態(tài)和銅綠假單胞菌生物膜生長(zhǎng)的影響。和金黃色葡萄球菌。我們發(fā)現(xiàn)，蝕刻表面的細(xì)菌數(shù)量有周期性的增加和減少。這一方面表明了生物膜的生長(zhǎng)與細(xì)小膜的生長(zhǎng)密切相關(guān)。

在我們的研究中，我們使用用于顯微鏡觀察的鈉石灰玻片作為生物膜附著的基質(zhì),雖然玻璃的實(shí)際成分有很大的變化，但二氧化硅（二氧化硅）被發(fā)現(xiàn)是交聯(lián)形成四面體結(jié)構(gòu)的主要成分,這種氧化物的存在使普通的微觀玻片親水，這從上面極低的接觸角可以明顯看出。如果玻璃浸泡在高頻溶液中，這種親水性可能會(huì)被破壞，因?yàn)楦哳l與二氧化硅的反應(yīng)形成疏水六氟硅酸鹽和四氟化硅,在蝕刻產(chǎn)生的粗糙度與生物膜的形成以及由此形成的生物膜的穩(wěn)定性之間也沒有任何確定的相關(guān)性。

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圖1

當(dāng)在光學(xué)顯微鏡下觀察時(shí)，即在局部的微米尺度上，蝕刻的表面似乎并不粗糙，而是在表面上由不同大小的孔組成（圖1）。值得注意的是，A(t)顯示（圖2）蝕刻時(shí)間增加，最小值為30秒，最大值為60秒，下一個(gè)最小值為90秒?？刂茢?shù)據(jù)以0s表示。數(shù)據(jù)點(diǎn)通過樣條曲線連接起來(lái)作為視覺引導(dǎo)。

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圖2

此時(shí)，我們意識(shí)到蝕刻表面的“粗糙度”約為100nm,這導(dǎo)致我們使用分析儀，它可以測(cè)量如此大的高度波動(dòng),掃描結(jié)果在150μm×150μm區(qū)域內(nèi)進(jìn)行，高度分辨率為44nm，平均超過40個(gè)剖面,我們提取數(shù)據(jù)，通過對(duì)h(x，y)的分析，我們得到了細(xì)菌生物膜的平均高度()和均方根高度波動(dòng)或粗糙度ρ,然后，我們從不同蝕刻時(shí)間t收集的數(shù)據(jù)中確定了ρ(t),我們?cè)趫D3中展示了ρ(t)作為我們第一個(gè)問題的答案。

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圖3

從這個(gè)圖中可以明顯看出，隨著t的增加，表面的粗糙度均勻地但非線性地增加，直到蝕刻60秒,這種非線性增長(zhǎng)的總體趨勢(shì)與以前的報(bào)告一致，盡管確切的關(guān)系取決于玻璃成分。然而，在60秒后，在75秒時(shí)，粗糙度突然下降,從105秒和120秒的數(shù)據(jù)中可以看出，蝕刻時(shí)間和粗糙度再次開始增加。這些數(shù)據(jù)點(diǎn)已經(jīng)用樣條曲線連接起來(lái)，以呈現(xiàn)出周期的性質(zhì)。這種周期性與A(t)中的周期性非常吻合，以前從未報(bào)道過，很可能是沒有進(jìn)行如此長(zhǎng)時(shí)間的系統(tǒng)研究,這也許解釋了現(xiàn)有的關(guān)于蝕刻時(shí)間與粗糙度相關(guān)性的矛盾報(bào)道。?

我們認(rèn)為底物表面在氫氟酸的作用下周期性地粗糙和平滑,由于玻璃表面的局部不均勻性，蝕刻劑的作用導(dǎo)致了兩種“粗糙化”,第一種是在納米甚至亞納米的高度尺度上，即它是高度的局部波動(dòng)；另一種類型的粗糙度要大得多，并在10納米甚至100納米的尺度上產(chǎn)生孔洞。第一種粗糙度在頂部或孔內(nèi)沒有太大差異，對(duì)A或n沒有影響。第二種粗糙度影響這些量。一個(gè)可能測(cè)量的粗糙度模型，我們用輪廓測(cè)量并指定為ρ，隨著蝕刻時(shí)間的增加，孔洞的數(shù)量和尺寸也在增大，然而，一段時(shí)間后，這些孔的壁壁也被蝕刻掉，表面在一定程度上恢復(fù)了光滑度，隨著進(jìn)一步的蝕刻，孔重新出現(xiàn)，這個(gè)過程被重復(fù)。這就解釋了ρ(t)的周期性，這些孔再次為測(cè)試細(xì)菌提供了防止剪切力作用的庇護(hù)所。此外，在孔的邊緣，表面自由能很高，這進(jìn)一步促進(jìn)了細(xì)菌的定植。因此，我們觀察到ρ(t)和N(t)之間的密切相關(guān)性，并解釋了生物膜生長(zhǎng)隨蝕刻時(shí)間的周期性行為。

我們研究了特定濃度作為蝕刻劑的HF對(duì)底物表面形態(tài)和銅綠假單胞菌生物膜生長(zhǎng)的影響和金黃色葡萄球菌，我們表明，通過一致的結(jié)果從各種技術(shù)如輪廓測(cè)量和光學(xué)顯微鏡，和菌落形成單位計(jì)數(shù)和掃描電子顯微鏡，分別(a)100納米-250納米規(guī)模的粗糙度和(b)細(xì)菌計(jì)數(shù)，蝕刻表面經(jīng)歷周期性的增加和減少，這一方面說(shuō)明了生物膜生長(zhǎng)與特定粗糙度尺度之間的密切相關(guān)，另一方面解釋了蝕刻對(duì)基底粗糙度和生物膜生長(zhǎng)的影響的矛盾結(jié)果。我們提出了一個(gè)簡(jiǎn)單的孔形成模型，孔膨脹和蝕刻孔壁形成一個(gè)新的，相對(duì)光滑的表面，加上細(xì)菌在孔邊緣的優(yōu)先積累，來(lái)解釋這些周期性。