Study of elementary inactivation processes acting during sterilization of procaryotic systems in dielectric barrier discharge

摘要

Předložená diplomová práce je zaměřena na studium dílčích inaktivačních mechanismů uplatňujících se při sterilizaci prokaryotických systémů v dielektrickém bariérovém výboji (DBD). Sterilizace je důležitou biomedicínskou i potravinářskou technologií a plazmová sterilizace je jednou z metod, které vyhovují požadavkům na sterilizaci teplotně senzitivních materiálů a materiálů citlivých na chemické látky. Pro opracování vzorků byl použit dielektrický bariérový výboj pracující za atmosférického tlaku. Výboj byl generován v argonu a dusíku, hustota plazmového výkonu pro argon činila 2725,93 mW cm–3, v případě použití dusíku to bylo 2325,93 mW cm–3. Jako prokaryotní mikroorganismus byla použita grampozitivní bakterie Bacillus subtilis a gramnegativní bakterie Escherichia coli. Vzorky byly naneseny na filtračním papíře Whatman 1. Byl posuzován vliv sterilizačního účinku UV záření, teploty, reaktivních částic a plazmového výboje, kde působí tyto agens dohromady. Účinky UV záření a teploty byly studovány odděleně. Vliv UV záření byl zjišťován za použití křemenného skla, jež UV záření propouští. Část vzorků byla při opracování zakryta sklem, část byla ponechána volně. Vzorky přikryté sklem byly vystaveny působení UV záření a teploty (tu nelze eliminovat), vzorky ponechány volně byly vystavené přímému působení plazmatu. Z výsledků je patrné, že u vzorků zakrytých sklem bylo dosaženo nižší inaktivace než u vzorků, které byly vystaveny přímému působení plazmatu. V plazmatu totiž na vzorky působí kromě UV záření a teploty také reaktivní částice. Při studiu vlivu teploty byly nejprve pomocí termočlánku změřeny teploty působící mezi elektrodami. Poté byly vzorky v termostatu vystaveny působení stejných teplot. Výsledky byly srovnány s výsledky při přímé expozici plazmatem a bylo zjištěno, že vliv teploty na inaktivaci mikroorganismů je velmi malý. Pomocí optické emisní spektroskopie byla provedena diagnostika plazmatu. Vzorky vystavené působení DBD byly analyzovány za pomoci skenovací elektronové mikroskopie (SEM). Bylo sledováno poškození buněčné stěny vlivem plazmatu a účinek plazmatu na strukturu papíru, přičemž bylo zjištěno, že buněčná stěna Bacillus subtilis je účinky plazmatu poškozena. Žádné účinky plazmatu na filtrační papír nebyly zjištěny.