Students

PhD. level: 2019 - 2023
Supervisor: Karol Hensel
Title (en):
Plasmas in contact with liquids and their effects on microorganisms
Title (sk):
Plazma v kontakte s kvapalinami a jej účinky na mikroorganizmy
Abstract (en)
Abstract (sk):  hide
Studená atmosférická plazma ukazuje svoj potenciál ako nová, efektívna a dostupná biodekontaminačná metóda. Plazma dokáže účinne inaktivovať rôzne typy mikroorganizmov v kvapalinách, na povrchoch a vyvolať tiež sekvenciu biologických reakcií v tkanivách a bunkách. Predpokladá sa, že účinky plazmy sú sprostredkované hlavne pôsobením reaktívnych častíc kyslíka a dusíka s podporou elektrického poľa a UV žiarenia. Mechanizmy interakcie plazma−kvapalina a plazma−baktéria však nie sú stale úplne objasnené. Táto téza sa zameriava na skúmanie plazmou indukovaných účinkov na baktérie. Prezentuje teoretický prehľad o plazme, interakcii plazma−kvapalina, ako aj o antibakteriálnych a antibiofilmových mechanizmoch plazmy. V experimentoch sme použili bežné patogény spojené so zdravotnou starostlivosťou Escherichia coli, Staphylococcus aureus a Pseudomonas aeruginosa. Použili sme dva typy plazmatických výbojov a študovali rôzne plazmou indukované účinky na baktérie, ako napr. ich životaschopnosť, integrita membrány, metabolická aktivita, vnútrobunkové hromadenie ROS a morfologické zmeny. Prechodový iskrový výboj ukázal vysokú baktericídnu účinnosť na planktonické baktérie vo fyziologickom roztoku. Zistili sme, že Gram− baktérie E. coli sú citlivejšie na opracovanie plazmou ako Gram+ S. aureus. Fyzikálno-chemické merania fyziologického roztoku opracovaného plazmou odhalili, že H2O2, NO3−, •OH a ONOO− v kombinácii so zníženým pH a zvýšeným oxidačno-redukčným potenciálom sú zodpovedné za baktericídny účinok plazmy. Pulzný streamerový korónový výboj bol použitý na bakteriálne biofilmy na povrchoch. Získali sme viacero poznatkov o účinkoch plazmy na biofilmy rôznych typov, veku a obsahu vlhkosti. Vyhodnotili sme tiež mieru roztrúsenia biofilmu pri opracovaní plazmou. Analýza plynu odhalila, že O3 a NO2 generované v plazme sú dominantnými časticami, ktoré určujú antibiofilmový účinok plazmy. Na základe týchto zistení sme diskutovali mechanizmy plazmovej inaktivácie pre Gram− a Gram+ baktérie, ako aj pre rôzne formy biofilmov.