Studium dílčích inaktivačních mechanismů uplatňujících se při sterilizaci eukaryotních systémů v dielektrickém bariérovém výboji
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Tato diplomová práce se zabývá studiem účinků dielektrického bariérového výboje (DBD) na eukaryotní mikroorganismy. Plazmová sterilizace je považována za možnou alternativu ke konvenčním sterilizačním postupům. Na rozdíl od běžně používaných dekontaminačních metod nezatěžuje exponovaný materiál teplem, tlakem ani chemikáliemi. V plazmatu působí na eukaryotní i prokaryotní systémy společně aktivní částice, UV záření a teplo. Pro stanovení účinnosti plazmové sterilizace byl jako bioindikátor vybrán Aspergillus niger. Plazma bylo generováno za atmosférického tlaku pomocí dielektrického bariérového výboje (DBD) v prostředí argonu a dusíku. Jako nosný materiál byl užit papír a PET fólie. Byl studován vliv různých pracovních podmínek na efektivitu sterilizace. Konkrétně šlo o vliv délky expozičního času, hustoty plazmového výkonu, typu pracovního plynu a nosného média. Dále byly odděleně studovány účinky UV záření v kombinaci s teplotou, teploty a samotného plazmatu. Na základě výsledků bylo prokázáno, že sterilizační účinek DBD se zvyšuje s délkou expozičního času a s rostoucí hustotou plazmového výkonu. Při srovnání plynných médií za stejných podmínek byla prokázána vyšší účinnost argonu. Na efektivitu sterilizace měl dále vliv nosný materiál, a to díky rozdílné struktuře povrchu. Bylo zjištěno, že hlavním inaktivačním mechanismem DBD pro A. niger při daných podmínkách jsou aktivní částice. Vliv teploty na inaktivaci mikroorganismů se ukázal být zanedbatelný. Při kombinaci UV záření s teplotou bylo dosaženo maximální inaktivace 2 řádů. Pomocí optické emisní spektroskopie byla provedena spektrální analýza plazmatu. Rastrovací elektronová mikroskopie umožnila pořízení snímků exponovaných materiálů a posouzení případných poškození způsobených účinky DBD.
This diploma thesis is focused on studying of the effect of the dielectric barrier discharge (DBD) on eucaryotic microorganisms. Plasma sterilization is considered to be an alternative method to conventional sterilization processes. Contrary to standard decontamination methods it doesn´t stress exposed material by heat, pressure and chemicals. Plasma acts on eucaryotic and procaryotic systems by means of synergy of three inactivation mechanisms. They are various reactive species, UV radiation and heat. The Aspergillus niger has been chosen as a bio-indicator enabling to evaluate the effect of plasma assisted microbial inactivation. Plasma was generated in dielectric barrier discharge (DBD) at atmospheric pressure. Nitrogen and argon were used as working gases, paper and PET foil were used as carrying media. The influence of various working conditions on the sterilization effect was studied. Namely it was the influence of plasma exposition time, plasma power density, the type of operating gas and type of supporting medium. The effect of UV radiation in combination with temperature, temperature and direct plasma were studied separately. According to our results the efficiency of DBD increases with plasma power density, resp. plasma exposition time. When comparing sterilization efficiency of nitrogen and argon operating at the same conditions, the higher sterilization effect was observed in argon. The influence of the carrying medium on sterilization effectiveness was proved. It was caused by the different structure of surface. It was found out, that in our experimental setup the active species are probably the main inactivation mechanism. The influence of temperature on inactivation of microorganisms was negligible. The combination of UV radiation and temperature reached the decontamination level about 2 orders. The discharge parameters were studied by means of optical emmision spectroscopy. Scanning electron microscopy enabled to evaluate possible damage of exposed materials through DBD.
This diploma thesis is focused on studying of the effect of the dielectric barrier discharge (DBD) on eucaryotic microorganisms. Plasma sterilization is considered to be an alternative method to conventional sterilization processes. Contrary to standard decontamination methods it doesn´t stress exposed material by heat, pressure and chemicals. Plasma acts on eucaryotic and procaryotic systems by means of synergy of three inactivation mechanisms. They are various reactive species, UV radiation and heat. The Aspergillus niger has been chosen as a bio-indicator enabling to evaluate the effect of plasma assisted microbial inactivation. Plasma was generated in dielectric barrier discharge (DBD) at atmospheric pressure. Nitrogen and argon were used as working gases, paper and PET foil were used as carrying media. The influence of various working conditions on the sterilization effect was studied. Namely it was the influence of plasma exposition time, plasma power density, the type of operating gas and type of supporting medium. The effect of UV radiation in combination with temperature, temperature and direct plasma were studied separately. According to our results the efficiency of DBD increases with plasma power density, resp. plasma exposition time. When comparing sterilization efficiency of nitrogen and argon operating at the same conditions, the higher sterilization effect was observed in argon. The influence of the carrying medium on sterilization effectiveness was proved. It was caused by the different structure of surface. It was found out, that in our experimental setup the active species are probably the main inactivation mechanism. The influence of temperature on inactivation of microorganisms was negligible. The combination of UV radiation and temperature reached the decontamination level about 2 orders. The discharge parameters were studied by means of optical emmision spectroscopy. Scanning electron microscopy enabled to evaluate possible damage of exposed materials through DBD.
Description
Citation
VOJKOVSKÁ, H. Studium dílčích inaktivačních mechanismů uplatňujících se při sterilizaci eukaryotních systémů v dielektrickém bariérovém výboji [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2011.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Potravinářská chemie a biotechnologie
Comittee
prof. Ing. Peter Šimko, DrSc. (předseda)
doc. Ing. Jiřina Omelková, CSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Ivana Márová, CSc. (člen)
doc. RNDr. Alena Španová, CSc. (člen)
doc. Ing. Bohuslav Rittich, CSc. (člen)
Date of acceptance
2011-06-07
Defence
1. Diplomantka seznámila členy komise s náplní a cílem diplomové práce.
2. Byly přečteny posudky na diplomovou práci.
3. Diplomantka akceptovala všechny připomínky oponenta a na všechny otázky odpověděla v plné šíři.
4. Diskuse:
doc. Márová a) V jakém množství a v jaké formě jste vkládali vzorky do aparatury?
b) Jaké předpokládáte využití studovaného jevu v praxi?
doc. Španová Je studovaný jev testován pouze pro použití v potravinách nebo i v jiných oblastech.
Studentka odpověděla na všechny otázky komise úspěšně.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení