常压氮气等离子体射流处理金黄色葡萄球菌生物膜的灭菌机制及其再生能力的研究

发布时间：2020-07-26 22:38

【摘要】：临床医学上产生的废水具有较高的生物毒性,难以降解,这是因为废水中含有大量的细菌,病毒等,同时对于医疗器械的清洗也会产生大量细菌。因此,以更高的效率用新的治疗策略和方法,来达到控制废水感染的问题迫在眉睫。等离子体射流放电是高级氧化技术的一种,其产生的紫外光、活性物质可将有机污染物降解成二氧化碳和水。由浮游生物引起的生物膜,是由微生物聚集成附着在多种表面的多细胞结构而形成的。生物膜会在人体组织,生物材料和医疗器械等上密集地聚集,很难移除。本文就是通过研究氮气大气压等离子体射流对金黄色葡萄球菌生物膜的影响,探讨评估其灭活机理及后代生物膜的再生能力。等离子体未处理前生物膜中的细菌达到了7.18±0.34 log10 CFU/mL,当等离子体处理30分钟后,生物膜中的细菌有效失活超过了5.5log10 CFU/mL。同时,生物膜中超过80%的细菌失去了新陈代谢能力。相比之下,大约有20%的细菌进入了一种可生存但不可培养的状态。更进一步说,处理了30分钟后,生物膜中膜完整的细菌的数量只有大约30%左右。此外,扫描电子显微镜的图像可以清楚显示处理前后细胞收缩和变形的样子。最后,随着等离子体处理剂量的增加,细胞内活性氧总量显著增加。值得注意的是,氮气等离子体处理金黄色葡萄球菌生物膜可有效抑制存活细菌的生物膜的再生能力,这使得不仅对生物膜具有长期灭活作用还具有直接快速的杀菌作用。随着等离子体处理时间的增加,再生生物膜细菌的生物量缓慢下降,再生生物膜中可培养的细菌总数逐渐减少,细菌的新陈代谢能力也逐渐下降。当等离子体处理时间达到30分钟后,再生生物膜的生物量较未处理组减少约40%。同时等离子体处理30分钟后,生物膜中细菌数量仅达到4.47±0.37 log10CFU/mL,与对照组相比下降了99.9%以上。然而与对照组相比,再生生物膜中细菌细胞内ROS的浓度变化并不大。与生物膜形成能力相关的靶基因在氮气等离子体射流后存活的金黄色葡萄球菌及其后代的基因表达能力的强度随等离子体处理时间的增加而下降。氮气等离子体处理金黄色葡萄球菌生物膜后发现第三代的细菌数目与生物量都恢复到初代水平,由此猜想等离子体处理金黄色葡萄球菌生物膜中存在表型反应。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X799.5
【图文】：

射流装置,低温等离子体

图 1-1 低温等离子体放电射流装置Figure 1-1Low temperature plasma discharge jet device污染严重，废气排放有增无减，利用等离子体处理废介质阻挡放电，电晕放电和电子束照射法是现如今等法。此外，现如今气态污染物复杂，单单用等离子体技到特别好的效果。因此等离子体与其它技术联合处理气睫，这一领域的研究能够处理各种复杂的气态污染物，料的重要途径是将高分子材料的表面进行改变，改变其。[11-12]。等离子体对材料进行表面改性是将材料暴露于子体去轰击材料表面,使高分子材料的表面发生结构高分子材料进行表面改性是一种新兴技术，它可以将可能的集中到一个材料上，随着这一技术的发展，等离

金黄色葡萄球菌感染

虽然在绝大多数情况下,携带金黄色葡萄球菌不代表会造成致病性感染,但这也使细菌在人群中不断传播。皮肤创面、呼吸道、消化道等处是金黄色葡萄球菌经常感染的部位,容易引发局部化脓性感染。金黄色葡萄球菌也可能造成更深层感染,侵入血液、淋巴液、引发败血症、心内膜炎、化脓性关节炎等严重的全身性感染。此外, 耳炎、骨髓炎等也是可能由金黄色葡萄球菌引起的。目前金黄色葡萄球菌已经成为获得性感染疾病中最常见的一种病原菌，在外科创伤感染、烧伤感染、呼吸道感染等病例中都可检测到这种病原菌的存在[31]。作为条件致病菌，它在正常的健康人体中并不会致病，但随着临床大规模使用抗菌药物以及损伤性的医疗技术，导致越来越多的新型药性细菌和病原微生物不断出现，由它引起的机会感染逐渐成为临床感染中的突出问题。特别是在各种生物材料和人体皮肤伤口上容易形成金黄色葡萄球菌生物膜,经过试验也证明金黄色葡萄球菌生物膜对抗生素具有较强的耐药性，很难根除[32]。因此，微生物生物膜在导致高发病率、高死亡率和高健康方面，仍然是给消毒和灭菌工业带来的最新挑战之一。

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第二章实验材料与方法第二章实验材料与方法2.1 实验装置如图 2-1 所示为交流高压电源驱动氮气等离子体射流装置图。直径为 14mm，厚度为 3mm 的不锈钢缸体作为电极与地面相连。一根直径为 2mm 的铜棒固定在石英管的中心，石英管内径 2mm，外径 4mm。铜棒的另一端密封，作为另一电极。石英管被聚四氟乙烯紧紧包裹，连接到直径4mm的石英喷嘴管。氮气(99.99%)以 1000 L/h 的速度从两个进气口流入气缸。

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