Využití radiofrekvenčního a nízkofrekvenčního plazmatu pro sterilizaci

Bc. Eva Knižátková

Master's thesis

Usage of rf and nf plasma for sterilization

Anotácia:

Sterilizace a dekontaminace jsou nepostradatelnou součástí mnoha odvětví lidské činnosti od medicíny až po potravinářský průmysl. Konvenčně používané sterilizační metody mají však svá omezení: termosenzitivní materiály mohou být poškozeny působením vysokých teplot, nebo může docházet ke vzniku nežádoucích toxických látek při použití chemických činidel. Proto jsou neustále hledány nové možnosti a jednou ze slibných technologií, které by mohly dosavadní nedostatky překonat, je sterilizace pomocí nízkoteplotního plazmatu. Předmětem této diplomové práce bylo studium účinků plazmatu generovaného za atmosférického tlaku pomocí nízkofrekvenčního (11 kHz) a radiofrekvenčního (13,56 MHz) generátoru na životaschopnost mikroorganizmů. Byla zkoumána kinetika odumírání kmenů Staphylococcus aureus S26, Escherichia coli CCM 3954 a Pseudomonas putida CCM 4307 pod vlivem plazmového výboje za různých podmínek. Účinnost závisela na řadě faktorů včetně doby expozice, typu plazmatu, výkonu, typu nosného média a druhu mikroorganizmu. Při dekontaminaci skleněného povrchu byl pozorován exponenciální úbytek přežívajících bakterií a ke snížení o 5 řádů došlo po 2 a 8 minutách pro E.coli resp. S.aureus. Dále byl analyzován prostorový účinek plazmatu, a to pomocí měření velikosti inhibičních zón utvořených v jinak souvislém bakteriálním nárůstu na filtračním papíře okolo místa aplikace výboje.

Abstract:

Sterilization and decontamination processes are essential to many fields such as medicine and food industry. Conventional sterilization techniques have many limitations – termosensitive materials may be damaged by high operation temperatures and toxic chemicals may be produced as a byproduct in chemical sterilization. Therefore new methods are still a subject of research and one of the promising technologies, which could overcome the above mentioned drawbacks, is sterilization with nonthermal plasma.The aim of this work was to evaluate the biocidal effects of atmospheric pressure nonthermal plasma generated using low-frequency (11 kHz) or radiofrequency (13,56 MHz) generator. The inactivation kinetics of bacteria strains Staphylococcus aureus S26, Escherichia coli CCM 3954 and Pseudomonas putida CCM 4307 was studied under various conditions. The effectivity of the plasma jet significantly depended on many factors including exposition time, type of the plasma, injected power, type of the contaminated material and bacterial species. Exponential decrease in the number of survivors was observed during decontamination of glass surface, with 5 log reduction after 2 and 8 min for E.coli and S.aureus respectively. Furthermore, the spatial effect of plasma discharge was analyzed by measuring the size of zones of inhibition, which had formed around the spot of plasma application.

Kľúčové slová

Sterilizace, plazmový výboj, biocidní účinky, kinetika odumírání Sterilization, plasma discharge, biocidal effect, inactivation kinetics

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 13. 1. 2010

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 10. 2. 2010
• Vedúci: doc. RNDr. Miroslav Němec, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / odbor:
Biology / General Biology