Original title:
Využití plazmové trysky pro biomedicínské aplikace
Translated title:
Use of plasma jet for biomedical application
Authors:
Doubravová, Anna ; Márová, Ivana (referee) ; Skoumalová, Petra (advisor) Document type: Master’s theses
Year:
2020
Language:
cze Publisher:
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická Abstract:
[cze][eng]
Tato diplomová práce je zaměřena na využití sterilizačních účinků nízkoteplotního plazmatu vůči bakteriálním mikroorganismům, které se vyskytují především na lidské pokožce. Proces sterilizace plazmatem je rychlý, účinný, netoxický, šetrný k životnímu prostředí, nákladově efektivní a bezpečný nejen pro obsluhující personál, ale hlavně pro pacienta. Další výhodou využití nízkoteplotního plazmatu je podpora proliferace buněk a hojení ran. Spojením těchto výhod lze dostat účinnou metodu, která by sterilizovala rány šetrně vzhledem k okolní zdravé tkáni a zároveň podpořila regeneraci tkáně poškozené. V experimentální části byly pro dokázání sterilizačních účinků použity grampozitivní i gramnegativní bakterie s ohledem na rozdílnou strukturu buněčné stěny. Jako grampozitivní mikroorganismy byly použity bakterie Staphylococcus epidermidis a Propionibacterium acnes, které způsobují hnisavé záněty kůže. Z grampozitivních bakterií byly vybrány bakterie Serratia marcescens a Escherichia coli. Tyto modelové organismy byly očkovány v různých koncentracích na kultivační půdy a ošetřovány plazmatem ve vzdálenosti 1 mm od povrchu agaru. Mikrovlnný výboj byl generován v argonu při výkonu 9 W, průtoku plynu 5 l/min a při chlazení vodou, aby nedošlo k termálnímu ovlivnění ošetřovaného povrchu. Následně byly nízkoteplotnímu plazmatu vystaveny modelové kožní buňky HaCaT, u nichž byl proveden test na cytotoxicitu plazmatu k dokázání jeho hojivých účinků. Z dosažených výsledků lze konstatovat, že byly v této práci potvrzeny sterilizační účinky nízkoteplotního plazmatu u všech testovaných grampozitivních i gramnegativních bakteriálních kmenů. Na závěr byly provedeny testy při vhodně zvolených podmínkách ošetření na humánních kožních buňkách, kde byla prokázána bezpečnost a použitelnost testovaného nízkoteplotního plazmatu při aplikaci pro urychlení procesu hojení ran.
This master´s thesis is focused on the utilization of the sterilization effects of low temperature plasma towards the bacterial microorganisms that occur mainly on the human skin. The plasma sterilization process is fast efficient, non-toxic, environmentally friendly, cost-effective and safe for the operating staff as well as for the patient. Another advantage of using low temperature plasma is to support cell proliferation and wound healing. By combining these advantages, an effective method can be obtained, which would sterilize the wounds sparingly with regard to the surrounding healthy tissue and support the regeneration of the damaged tissue at the same time. In the experimental part, gram positive and gram negative bacteria were used to prove the sterilization effects with respect to different cell wall structure. Staphylococcus epidermidis and Propionibacterium acnes, which cause purulent skin inflammations, were used as gram-positive microorganisms. Serratia marcescens and Escherichia coli were selected from gram positive bacteria. These model organisms were inoculated at various concentrations on culture broths and treated by plasma at a distance of 1 mm from the agar surface. The microwave discharge was generated in argon at a power of 9 W, a gas flow rate of 5 l / min and water cooling to avoid thermal effects on the treated surface. Subsequently, model skin cells of HaCaT were exposed to low temperature plasma and tested for plasma cytotoxicity to demonstrate its healing effects. The obtained results make it possible to state that the sterilizing effects of low-temperature plasma in all tested gram-positive and gram-negative bacterial strains are verified in this work. Finally, tests were demonstrated using a suitable method of the treatment on human skin cells, where the safety and usefulness of the tested low-temperature plasma was demonstrated when applied to shorten the healing process.
Keywords:
keratinocytes; Low temperature plasma; microorganisms; microwave discharge; plasma sterilization; keratinocyty; mikroorganismy; mikrovlnný výboj; Nízkoteplotní plazma; plazmová sterilizace
Institution: Brno University of Technology
(web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library. Original record: http://hdl.handle.net/11012/191053
guest ::
