Polietilen ve Demir Boru Sistemlerinde Oluşan Mikrobiyel Biyofilmlerin Karakterizasyonu

Öz

Bakteriyel adezyon ve biyofilm oluşumuna doğada ve endüstriyel süreçlerde sıklıkla karşılaşılmaktadır. Adezyon ve biyofilm yapısının biyoteknolojik süreçlerde (atıksu arıtımı, biyoremediasyon, immobilizasyon vb.) kullanımı ile yarar sağlanabilirken, endüstriyel sistemler (fauling ve korozyon gibi) ve tıp alanında kullanılan malzemelerde (implant, protez ve dental sistemlerde) zararlı etkilere örneğin malzeme, sermaye, emek, enerji ve bilgi kaybı yolu ile büyük zararlara yol açmaktadır. Bu nedenle bakteriyel adezyon mekanizması ve biyofilm tabakasının detaylı incelenmesi önem taşımaktadır. Elektrokimyasal aktif mikrobiyel biyofilmler (başka bir ifade ile mikroorganizmalar ve mikroorganizmalar tarafından sentezlenen hücre dışı polimerik matriks (EPS) bulundukları çevreyle redoks reaksiyonları ile etkileşimleri mühendislik alanlarında özellikle mikrobiyel biyoelektrokimyasal sistemlerde kullanılmaktadır. Biyoelektrokimyasal süreçlerdeki başarılı iletişim, biyofilm tabakalarının içeriği, yapısı ve dinamikliğine bağlıdır. Çalışmada, endüstriyel sistemlerde sıklıkla kullanılan polietilen (PE) ve demir (FE) boru sistemlerinde oluşan biyofilm tabakasında meydana gelen değişimler çeşitli spektroskopik teknikler ile detaylı karakterize edilmiştir. Bu amaçla biyofilm tabakasının non invaziv karakterizasyonu: Konfokal Raman Mikroskopisi ve EPS’in yapısındaki fonksiyonel grupların araştırılması: Fourier Dönüşümlü Kızılötesi (FTIR) ile incelenmiştir. Çalışmada standart tekniklerin, özgün teknikler ile kombinasyonları sonucunda elde edilen veriler, bakteriyel adezyon ve biyofilm tabakalarının yapısını aydınlatmış olup biyofilmin yapısal, fiziksel ve diğer özellikleri araştırılmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Biyofilm,Hücre dışı polimerik matriks,Konfokal Raman Spektroskopisi,FTIR

Kaynakça

1. [1] Leone S, Molinaro A, Alfieri F, Cafaro V, Lanzetta R, Donato A, Parrilli M. The biofilm matrix of Pseudomonas sp. OX1 grown on phenol is mainly constituted by alginate oligosaccharides. Carbohyd Res 2006; 34: 2456–2461.[2] Fujishige NA, Kapadia NN, Hirsch AM. A feeling for the microorganism: structure on a small scale. Biofilms on plant roots. Bot J Linn Soc 2006; 150(1): 79-88.[3] Hussain M, Wilcox MH, White PJ. The slime of coagulase negative Staphylococci: biochemistry and relation to adherence. FEMS Microbiol 1973; 10: 191-207.[4] Allison DG. The biofilm matrix. Biofouling 2003; 19(2): 139-150.[5] Lindsay D, Von Holy A. Bacterial biofilms within the clinical setting: what health care professionals should know. J Hosp Infect 2006; 1-13.[6] Mafu AS, Roy D, Goulet J, Magny P. Attachment of Listeria monocytogenes to stainless steel, glass, polypropylene and rubber surfaces after short contact times. J Food Prot 1990; 53: 742-746.[7] Rogers J, Dowsett AB, Dennis PJ, Lee JV, Keevil CW. Influence of plumbing materials on biofilm formation and growth of Legionella pneumophila in potable water systems. J Appl Environ Microbiol 1994; 60: 1842-1851.[8] Hadley RF. Corrosion by micro-organisms in aqueous and soil environments. In: UHLIG, H.H. (ed), Corrosion handbook, USA: John Wiley & Sons, 1948. pp. 466-470.[9] Borenstein SW. Microbiologically influenced corrosion handbook. Cambridge, England: Woodhead Publishing Limited, 1994.[10] Videla HA. Prevention and control of biocorrosion. Int Biodeterior Biodegradation 2002; 49: 259-70.[11] Chang WS, Mortel M, Nielsen L, Guzman N, Li X, Halverson LJ. Alginate production by Pseudomonas putida creates a hydrated microenvironment and contributes to biofilm architecture and stres tolerance under water limiting conditions. J Bacteriol 2007; 8290-8299. [12] Schwartz T, Hoffmann S, Obst U. Formation and bacterial composition of young, natural biofilms obtained from public bank-filtered drinking water systems. Water Res 1998; 32: 2787-2297.[13] Storey MV, Ashbolt NJ. A comparison of methods and models for the analysis of water distribution pipe biofilms. Water Sci Technol 2002; 2: 73-80.[14] Williams MM, Braun-Howland EB. Growth of Escherichia coli in model distribution system biofilms exposed to hypochlorous acid or monochloramine. Appl Environ Microbiol 2003; 69: 5463-71.[15] Rodriguez GG, Phipps D, Ishiguro K, Ridgway HF. Use of a fluorescent redox probe for direct visualization actively respiring bacteria. Appl Environ Microbiol 1992; 6(58): 1801-1808.[16] Meng-Ying LI, Ji Z, Peng LU, Jing-Liang XU, Shun-Peng LI. Evaluation of biological characteristics of bacteria contributing to biofilm formation. Pedosphere 2009; 19: 554-61.[17] San NO, Nazır H, Dönmez G. Microbial corrosion of Ni–Cu alloys by Aeromonas eucrenophila bacterium. Corros Sci 2011; 53: 2216-2221.[18] Batte M, Appenzeller BMR, Grandjean D, Fass S, Gauthıer V, Jorand F, Mathıeu l, Boualam M, Saby S, Block JC. Biofilms in drinking water distribution systems. Rev Environ Sci BioTechno 2003; 2: 147-168.[19] Meltzer TH. High-purity water preparation for the semiconductor, Pharmaceutical, and Power Industries. Littleton, Colorado: Tall Oaks Publishing, Inc, 1997.[20] Türetgen İ, Çotuk A. Monitoring of biofilm-associated Legionella pneumophila growth. Ann Microbiol 2005; 55(3): 219-224.