مهار رشد بیوفیلم های باکتریایی در سیستم های آبی

به گزارش روابط پایگاه اطلاع رسانی علوم آزمایشگاهی ایران، بیوفیلم های باکتریایی مجموعه ای از میکروارگانیسم ها هستند که تقریباً در همه جا روی سطوح مرطوب تشکیل می شوند. آنها حاوی پاتوژن هایی هستند که کیفیت آب را به خطر می اندازند و می توانند عملکرد بسیاری از سیستم های مهندسی شده مختلف را از طریق خوردگی، رسوب و گرفتگی مخازن، لوله ها و دریچه ها مختل کنند.

در برخی تنظیمات، آنها حتی می توانند کشنده باشند. لباس های فضایی که عملیات خدمه را در خارج از ایستگاه فضایی بین المللی امکان پذیر می سازند، از آب در گردش برای تنظیم دمای بدن در مدارهای افراطی خورشید کامل (250 فارنهایت) و سایه کامل (250 فارنهایت) استفاده می کنند. اما بیوفیلم هایی که در این خطوط آبی شکوفا می شوند، تقریباً ایمنی فضانوردان را در طول راهپیمایی های فضایی به خطر انداخته اند.

اشعه ماوراء بنفش یا UV با آسیب رساندن به DNA و سیستم های ترمیم آنزیمی میکروب ها - که منجر به نابودی آنها می شود - یک وسیله موثر و بدون مواد شیمیایی برای کنترل این مشکل ارائه می دهد. اما لامپ های UV که معمولاً برای ضدعفونی کردن آب استفاده می شوند، خطر نشت مواد خطرناک را به همراه دارند زیرا بر پایه جیوه هستند. علاوه بر این، طرح های آن ها برای لوله های با قطر باریک و دیگر فضاهای تنگ که احتمال رشد بیوفیلم ها وجود دارد، کاربردی نیست.

محققان دانشگاه ایالتی آریزونا در جستجوی راه حلی عملی، با شرکت تازه کار H2Optic Insights همکاری کردند تا روش جدیدی برای استفاده از نور UV، به ویژه UV-C با طول موج کوتاه تر، برای مهار رشد بیوفیلم تقریباً در هر فضایی ایجاد کنند. نتایج کار آنها در مجله Nature Water منتشر شده است.

پل وسترهوف، نویسنده مسئول مقاله و استاد مهندسی عمران و محیط زیست در دانشکده مهندسی Ira A. Fulton دانشگاه ASU، می گوید: نور ماوراء بنفش به دلیل توانایی آن در غیرفعال کردن باکتری ها و میکروارگانیسم های موجود در آب به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است. اما تحقیقات محدودی در مورد اثربخشی آن در برابر باکتری ها در بیوفیلم های تثبیت شده وجود دارد.

وسترهوف و تیمش با استفاده از ال ای دی های متصل به فیبرهای نوری نازک با ساطع جانبی یا SEOF که مستقیماً بر روی سطوحی که می توانند بیوفیلم ها در آن رشد کنند، بر این چالش غلبه کردند. این تیم با ارسال نور UV-C از طریق SEOF در طول موج های 265 یا 275 نانومتر و در سطوح تابش کم، درست بالاتر از آستانه 9 µW/cm2، با موفقیت از رشد بیوفیلم جلوگیری کرد.

Westerhoff می گوید: «استفاده از LED های UV-C با SEOF ها، نوید واقعی را در مبارزه با بیوفیلم ها در سیستم های آبی، به ویژه در سیستم های آب محصور و روان که روش های سنتی تحویل نور محدود است، نشان می دهد. بنابراین، این یافته ها به بهبود ایمنی، عملکرد و بهره وری انرژی سیستم های تصفیه آب، از جمله در محیط های چالش برانگیز مانند ایستگاه فضایی بین المللی کمک می کند.

(ارائه شده توسط دانشگاه ایالتی آریزونا)