بررسی مدل ریاضی تأثیر بیوساید بر بیوفیلم جدا شده از سیستم خنک کننده به روش میکروتیتر پلیت

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه زیست شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه اصفهان

2 - استاد میکروبیولوژی، گروه زیست شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه اصفهان

3 استاد میکروبیولوژی، گروه زیست شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه اصفهان

چکیده

حضور فیزیکی سلولهای باکتری‌ بر روی فلزات و سطح آنها و فعالیت‌های متابولیکی آنها می‌تواند سبب خوردگی میکروبی شود. در حقیقت، هر عاملی که بتواند ضخامت بیوفیلم را کاهش دهد و یا آن را حذف کند، می‌تواند خوردگی را نیز کاهش دهد. بیوسایدها یکی از این عوامل هستند که می‌توانند بیوفیلم را کنترل کنند. این مواد می‌توانند به داخل بیوفیلم نفوذ کنند و در نتیجه سبب حذف بیوفیلم و یا کشتن سلولهای درون آن شوند. هدف این تحقیق بررسی مدل ریاضی ترمودینامیکی نفوذ بیوساید به داخل بیوفیلم توسط روش میکروتیتر پلیت می‌باشد. در این تحقیق بعد از جداسازی باکتریهای بیوفیلم ، بیوفیلم مخلوط تشکیل شد و سپس  اثر بیوسایدها بر روی آن توسط روش میکروتیترپلیت بررسی شد. در نهایت مقایسة نتایج حاصل از این روش با مدل ریاضی نشان داد که اثر بیوساید‌های اکسید کننده مثل هیپوکلریت سدیم و هیدروژن پراکساید بر روی بیوفیلم با این مدل سازگاری دارد. یعنی با افزایش غلظت بیوساید میزان حذف بیوفیلم و کشته شدن سلولهای درون آن افزایش می‌یابد. ولی کارآیی بیوساید‌های غیر اکسیدکننده مثل سولفاتیازول، گلوتارآلدهید و آلکیل بنزیل دی متیل آمونیوم کلرید با این مدل سازگاری ندارد و با افزایش غلظت این بیوساید ها هیچ تغییری در حذف بیوفیلم و یا کشته شدن سلولها مشاهده نمی‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study of a Mathematical Model of Biocide Effect on a Biofilm Isolated from a Cooling System Using the Microtiter Plate

نویسندگان [English]

  • Shahryar Shakeri 1
  • Roha Kasra Kermanshahi 2
  • Gity Emtiazi 3
1 Graduate Student of Microbiology, Department of Biology, Isfahan University, Isfahan
2 Professors of Microbiology, Department of Biology, Isfahan University, Isfahan
3 Professors of Microbiology, Department of Biology, Isfahan University, Isfahan
چکیده [English]

Bacterial colonization on metal surfaces and their metabolic activities lead to biocorrosion. In fact, any agent removing the biofilm or decreasing its thickness is capable of preventing biocorrosion. Biocides make up one such agent. These agents can control bacterial biofilms, remove these structures, or kill cells within them. The object of this research is to study the thermodynamic model of biocide penetration into the biofilm using the microtiter plate test. First, the biofilm bacteria were isolated to form a mix- bacterial biofilm. The biocide effect on the mix-biofilm was then determined using the microtiter plate test. Results from this test were compared with those from a thermodynamic model and it was revealed that the effects of oxidizing biocides such as sodium hypochlorite and hydrogen peroxide are in good agreement with the results from the model. The results indicated that increased biocide concentration leads to the removal of the biofilm or to the kill-off of the cells within it. However, in the case of non-oxidizing biocides such as sulfathiazol, glutaraldehyde, and alkyl dimethyl ammonium chloride, the efficiency results did not agree well with the results from the thermodynamic model such that increased biocide concentration did not remove the biofilm nor did it kill off the cells within it

کلیدواژه‌ها [English]

  • Biofilm
  • corrosion
  • Biocides
  • Microtiter Plate
  • Thermodynamic model

- جواهر دشتی، ر. (1378). "خوردگی میکروبی"، انتشارات بهرورزان، تهران، 170 صفحه.

2- Danese, P. N., Pratt, L. A., and Kolter, R. (2001). "Biofilm formation as a developmental process." J. Methods in Enzymol, 336, 19– 26.

3- Costerton, J. W., and Lashen, E. S. (1984). "Influence of biofilm on efficiency of biocides on corrosion- causing bacteria." J. Material Performance, 23, 13-18.

4- Alasri, A., Roques, C., Cabassud, C., Michel, G., and Aptel, P. )1992.( "Effects of different biocides on a mixed biofilm produced on a tygon tube and on ultrafiltration membranes." J. Spectra, 168, 21– 24.

5- Beer, D. D., Srinivasan, R., et al. (1994). "Direct measurement of chlorine penetration into biofilms during disinfection." J. Applied Environmental Microbiology, 60, 4339–4344.

6- Cochran, W. L., et al. (2000). "Reduced susceptibility of thin Pseudomonas aeruginosa biofilm to hydrogen peroxide and monochloramine." J. Applied Microbiology, 88, 22- 30.

7- Krieg, N. R., et al. (1998). Bergeys manual of determinative for bacteriology, Williams and Wilkins, New York.

8- Stewart, S. P., Zelver, N., Hamilton, A. M., and Pitts, B. (2003). "A microtiter plate screening method for biofilm disinfection and removal." J. Microbiology Methods, 54, 269-276.

9- Green, P. N. (1993). " Efficiency of biocides on laboratory generated Legionella biofilms."
J. Letter Applied Microbiology, 17, 158– 161.

10- Huang, C. T., Yu, F. P., McFeters, G. A., and Stewart, P. S. (1995). "Nonuniform spatial patterns of respiratory activity within biofilms during disinfection." J. Applied Environmental Microbiology, 61(6), 2252– 2256.

11- Ludensky, M. (2003). "Control and monitoring of biofilms in industrial applications."
J. International Biodeterioration and Biodegradation, 51, 255- 263.