Návrh a příprava biosenzoru pro detekci tvorby biofilmu

Bc. Martin Jakubec

Master's thesis

Design and preparation of the biosensor for the detection of biofilm formation

Anotácia:

Mikroorganismy se mohou vyskytovat v planktonickém nebo přisedlém stavu, ve kterém prostřednictvím produkce extracelulárních polymerů (EPS) formují komplikovanou prostorovou strukturu označovanou jako biofilm. Měření tvorby biofilmu pomocí impedance se jeví jako vhodný způsob analýzy, ale doposud nebyla popsána přesná metodika detekce biofilmu a nebylo provedeno srovnání impedančních spekter většího množství biofilm pozitivních a biofilm negativních kmenů. Cílem této práce bylo vytvoření biosenzoru pro detekci biofilmu a vyřešení souvisejících problémů: ověření vlivu tvaru a vzdálenosti elektrod senzoru pro detekci biofilmu, stanovení parametrů měření pomocí impedance a nalezení vhodné statistické metody pro detekci růstu biofilmu. V praktické části diplomové práce byla vyzkoušena impedanční spektroskopie jako modelová metoda odlišení biofilm pozitivních a negativních kmenů Staphylococcus epidermidis, které byly takto rozlišeny v předchozí studii na základě přítomnosti nebo absence ica lokusu. Bylo vyrobeno několik vzorků elektrod a byl popsán vliv tvaru zvolených elektrod na měření impedance v roztoku bakterií a byl navržen model pro statistického vyhodnocení přítomnosti biofilmu.

Abstract:

Microorganisms may be present in planktonic or sessile state in which they can form a complex spatial structure known as biofilm through the production of extracellular polymeric substances (EPS). Measurement of biofilm formation using impedance seems to be an appropriate method of analysis, but accurate detection methods of biofilm have not been describe yet and comparation of lager collection of impedance spectra of biofilm positive and biofilm negative strains were not performed. The aim of this work was to design of biosensor for biofilm detection and solving of related problems: experimental verification of the influence of shape and distance of the sensor electrodes for biofilms detection, adjusting of measurement parameters of impedance and finding appropriate statistical methods for the detection of growth biofilmu. In practical part of the thesis the impedance spectroscopy was used as a method for distinguish of biofilm positive and negative strains of Staphylococcus epidermidis, which have been differentiated previously on the basis of the presence or absence ica locus. Several samples of experimental electrodes were produced and the influence of the shape of selected electrodes to ability of impedance measure in a solution of bacteria was described and statistical model for evaluation of the presence of biofilm was designed.

Kľúčové slová

biofilm, impedanční spektroskopie, biosenzor, Staphylococcus epidermidis, impedance spectroscopy, biosensor

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 15. 5. 2013

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 11. 6. 2013
• Vedúci: doc. MUDr. Filip Růžička, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / odbor:
Experimental Biology / Special Biology