Inaktivace bakterií fyziologicky významnými roztoky ošetřenými netermálním plazmatem za atmosférického tlaku

Abstract

Cílem této diplomové práce je prozkoumat antibakteriální účinky plazmatem aktivovaných fyziologicky relevantních roztoků, jako například plazmatem aktivované vody (PAW) či plazmatem aktivovaného fyziologického roztoku (PASS). Porovnání cidních účinků těchto roztoků bylo provedeno na jedné gram-pozitivní a jedné gram-negativní bakterii. Plazma produkuje širokou škálu reaktivních dusíkatých iontů a reaktivních kyslíkatých iontů, které následně reagují s vodními roztoky. Výsledkem je roztok s baktericidními účinky. Tento fenomén je nazýván aktivace plazmatem a byl již popsán v mnoha publikacích [BRI16, DOB11, GAU06, KAM09]. Stále však není dostatečně prozkoumán mechanismus inaktivace bakterií. Tato diplomová práce zkoumá baktericidní účinky PAW a PASS připravené pomocí kladného korónového výboje. Pro aktivaci roztoků je použit stejnosměrný výboj generující netermální plasma. Následně jsou v těchto roztocích změřeny koncentrace některých chemických sloučenin (dusičnanů, dusitanů, peroxidu vodíku a ozónu). Tyto výsledky jsou porovnány s ostatními studiemi. Demineralizovaná voda nebo fyziologický roztok byly aktivovány kladným korónovým výbojem po definovaný čas v rozsahu 0 až 12 minut a následně byly do těchto roztoků přidány bakterie. Vyhodnocení efektivity použitého procesu a setupu bylo provedeno sčítáním kolonií po kultivovaci na LB agaru. Výsledkem této práce je porovnání účinků PAW a PASS pro různě nastavené parametry setupu na množství iontů generovaných plazmatem a následně difundovaných do roztoku.

This Master Thesis is focused on the examination of antibacterial effects of plasma activated physiologically relevant solutions such as plasma activated water (PAW) and plasma activated saline solution (PASS). For this purpose, one gram-positive and one negative-bacteria are used. Plasma induces formation of various reactive oxygen and reactive nitrogen species in aqueous solutions. And as a result, the final solution becomes bactericidal. This phenomena is called plasma activation and was described by many researchers [BRI16, DOB11, GAU06, KAM09]. Dispite the huge interest to the topic, the mechanism of bacteria inactivation is still not well understood. Hence, the current work was done to examine the bactericidal efficiency of PAW and PASS prepared using positive corona discharge generated by well known point-to-plane geometry. In this work, non-thermal plasma at the atmospheric pressure is used. In the activated solutions are measured chemical and physical changes of species which are present. Nitrites, nitrates, hydrogen peroxide, ozone and pH are measured and compared to other experiments. Demineralized water or saline solution were activated by the positive corona discharge for several time sequencies in the range from 0 to 12 minutes and then bacteria were exposed to these solutions. The bactericidal effect was then evaluated. Effectivity of PAW and PASS was evaluated by the comparison of the amount of colony forming units cultivated on Lysogeny broth agar surface. The goal of the thesis is to examine the effects of the different setup conditions on the generated ions occurring in the solution after activation and finding the ideal conditions to generate highest amount of these species.