REPOZITORIJ > REZULTATI

Povzetek

Raziskovali smo sterilizacijske lastnosti plinske plazme. Plazmo smo ustvarili z visokofrekvenčno
razelektritvijo v čistem kisiku pri moči okoli 180 W. Plazemske parametre smo merili z dvojno
Langmuirjevo sondo in katalitično sondo. Plazemski parametri so bili odvisni od tlaka v razelektritveni
posodi. Gostota nabitih delcev v plazmi je dosegla izrazit maksimum 3,5×10[sup]16 m-3 pri tlaku 20 Pa. Pri
nižjem tlaku je gostota hitro padala z zniževanjem tlaka, pri višjem tlaku pa je padala počasi z naraščajočim
tlakom. Pri tlaku 75 Pa je bila gostota nabitih delcev približno 7×10[sup]15 m-3. Gostota nevtralnih kisikovih
atomov je monotono naraščala z naraščajočim tlakom v razelektritveni posodi. Pri nizkem tlaku je bilo
naraščanje izrazito, pri tlaku preko 100 Pa pa domala zanemarljivo. Večino eksperimentov smo opravili pri
tlaku 75 Pa, kjer je bila gostota nevtralnih kisikovih atomov 3,5×10[sup]21 m-3, stopnja disociiranosti kisikovih
molekul pa največja. Nekatere eksperimente smo opravili tudi pri tlaku 30 in 150 Pa. Plazmo smo
karakterizirali tudi z optično emisijsko spektroskopijo, s katero smo zaznali reakcijske produkte interakcije
plazme z bakterijami.
Uporabili smo tri različne soje bakterij: Escherichia coli, Bacillus stearothermophilus in Staphylococcus
aureus. Običajno smo bakterije nanesli na površino podlag v enoplastnem sloju. Sterilizacijske učinke
kisikove plazme smo določali z vrstično elektronsko mikroskopijo, fluorescenčno mikroskopijo, tehniko
štetja na hranilnih podlogah in fluorescenčno aktivirano sortiranje celic. Vzorce smo obdelovali pri
različnih časih. Čase obdelave smo določali za vsak soj bakterij posebej glede na preliminarne rezultate, ki
smo jih dobili z elektronsko mikroskopijo.
Bakterije smo nanesli na dobro aktivirane podlage iz različnih materialov. Za nekatere podlage smo
ugotovili, da močno reagirajo s plazmo, kar povzroča neželjeno gretje podlag in s tem termične pojave. Da
bi popolnoma izključili termične pojave, smo za sistematične raziskave uporabili zgolj steklene podlage, ki
so interne za plazmo.
Rezultati, ki smo jih dobili s fluorescenčno mikroskopijo, so pokazali, da tovrstna tehnika ni primerna
za analizo plazemsko obdelanih bakterij, saj plazma povzroči razpad bakterijskega DNA. Medtem, ko sta
pretočna citometrija in štetje kolonij na hranljivih podlogah dali skladne rezultate. Tehnika štetja na
hranilnih podlagah je omogočila ugotavljanje števila preživelih bakterij in sterilnosti podlag, medtem ko je
fluorescenčno aktivirano sortiranje celic omogočilo kvantitativno določitev skupnega števila (preživelih in
mrtvih) bakterij po plazemskih obdelavah.
Rezultati sistematičnih eksperimentov so omogočili izračun doze plazemskih radikalov, ki so potrebne
za dosego sterilnosti podlag, na katere so bile nanešene različne bakterije. Sterilnost podlag z bakteriami
Escherichia coli in Staphylococcus aureus je bila dosežena po prejeti dozi 8×10[sup]25m-2. Za dosego sterilnosti
podlag z bakterijami Bacillus stearothermophilus pa so rezultati jasno pokazali veliko odstopanje med
vegetativno obliko in sporami. Ugotovili smo tudi, da potrebna doza radikalov za dosego sterilnosti
nekoliko narašča z naraščajočo koncentracijo bakterij na podlagah.
Za različne soje bakterij smo odkrili različno obnašanje med izpostavo različnim plazemskim
radikalom. Najpomembnejši faktor je prejeta doza nevtralnih atomov kisika, na drugem mestu pa je prejeta
doza pozitivno nabitih kisikovih ionov. V primeru Staphylococcus aureus smo dosegli boljše sterilizacijske
učinke pri povišani dozi kisikovih ionov, saj smo najboljše rezultate dosegli pri gostoti ionov 3×10[sup]16m-3 in
gostoti nevtralnih kisikovih atomov 2×10[sup]21m-3, torej daleč od maksimalne stopnje disociiranosti. Za
bakterije Bacillus stearothermophilus smo dobili najboljši sterilizacijski učinek plazme pri gostoti ionov
1×10[sup]16m-3 in gostoti nevtralnih kisikovih atomov 3.5×10[sup]21m-3. Opazili smo tudi, da k učinkovitosti
sterilizacije prispeva tudi električni naboji, ki je posledica stika bakterij s plinsko plazmo. Kljub tem
efektom je glavni mehanizem sterilizacije jedkanje bakterijskega materiala z nevtralnimi kisikovimi atomi.
Naši izsledki nadgrajujejo model sterilizacije, ki ga je prvi predložil Moisan leta 2001, obenem pa
potrjujejo hipotezo, ki sta jo predstavila Laroussi in Mendis o sinergijskih vplivih nabitih plazemskih
delcev.