Παρουσίαση Μεταπτυχιακής διατριβής της κας Μαρίας Γεωργοπούλου

"Μελέτη επίδρασης του οξειδίου του γραφενίου στη συμμεταφορά βιοκολλοειδών σε κορεσμένα πορώδη μέσα"

με θέμα Μελέτη επίδρασης του οξειδίου του γραφενίου στη συμμεταφορά βιοκολλοειδών σε κορεσμένα πορώδη μέσα

Τρίτη 4 Δεκεμβρίου 2018, Ώρα: 13:00 Αίθουσα: Κ2.Α11

Εξεταστική Επιτροπή

  • Καθηγητής Κωνσταντίνος Χρυσικόπουλος (Επιβλέπων)
  • Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Δανάη Βενιέρη
  • Καθηγητής Ιωάννης Τσάνης

Περίληψη:

Το οξείδιο του γραφενίου (GO) πρόκειται για υλικό με μεγάλη ανάπτυξη στην παραγωγή του και ευρύ φάσμα εφαρμογής, συνεπώς τεχνητά νανοσωματίδια GO ενδέχεται να εισχωρήσουν στους υπόγειους σχηματισμούς των εδαφών, όπου υπάρχουν σε αφθονία βιοκολλοειδή ανθρωπογενούς προέλευσης.

Στη παρούσα μεταπτυχιακή εργασία εξετάζεται η επίδραση των τεχνητά κατασκευασμένων νανοσωματιδίων GO στη μεμονωμένη μεταφορά και συμμεταφορά τριών κοινών βακτηρίων (Escherichia coli, Enterococcus faecalis και Staphylococcus aureus) ανθρωπογενούς προέλευσης σε κορεσμένα πορώδη μέσα. Αρχικά, πραγματοποιήθηκαν πειράματα ροής σε στήλη κορεσμένη με διάλυμα χαμηλής ιοντικής ισχύος και πληρωμένη με χονδρόκοκκη χαλαζιακή άμμο, με σκοπό να προσδιοριστούν τα χαρακτηριστικά της μεταφοράς των νανοσωματιδίων GO και κάθε βακτηρίου. Στη συνέχεια, διερευνήθηκαν μεταβολές στη κινητικότητα ή/και στη παρακράτηση κάθε παθογόνου μικροοργανισμού, κατά την ταυτόχρονη άντληση εναιωρήματος νανοσωματιδίων GO από την στήλη. Επιπρόσθετα, εκτελέστηκαν πειράματα συμμεταφοράς των βακτηρίων, παρουσία και απουσία εναιωρήματος GO, με σκοπό να διερευνηθούν τυχόν μεταβολές στη μεταφορά που δύνανται να προκληθούν λόγω αλληλεπίδρασης (πχ., συνεργιστική ή μη δράση) των τριών εξεταζόμενων βακτηρίων. Όλα τα πειράματα διεξήχθησαν υπό τις ίδιες υδατικές συνθήκες (pH=4, IS=2 mM), με αρχική συγκέντρωση μικροοργανισμών ~105 CFU/mL και οξειδίου του γραφενίου 20 mg/L, σε θερμοκρασία περιβάλλοντος 25℃. 

Για την ανάλυση των αποτελεσμάτων, πραγματοποιήθηκε μοντελοποίηση μόνο των πειραματικών δεδομένων μεμονωμένης μεταφοράς των βιοκολλοειδών και των νανοσωματιδίων GO, με χρήση του λογισμικού ColloidFit. Δημιουργήθηκαν καμπύλες για την περιγραφή των πειραματικών αποτελεσμάτων μεταφοράς και συμμεταφοράς, βάσει κανονικοποιημένων συγκεντρώσεων. Ακολούθησε στατιστική ανάλυση των δεδομένων με σκοπό τον υπολογισμό των ποσοστών ανακτώμενης μάζας και των χρονικών ροπών. Από τις  διαφορές στα ποσοστά ανακτώμενης μάζας των βακτηρίων, κατά την παρουσία και απουσία GO, έγινε έμμεση αξιολόγηση της επίδρασης των νανοσωματιδίων GO στη βακτηριακή μεταφορά και αδρανοποίηση και ελέχθηκε η ενδεχόμενη αντιβακτηριδιακή δράση του GO. Επιπλέον, χρησιμοποιώντας την κλασσική θεωρία διήθησης (CFT), υπολογίσθηκαν οι αποδόσεις των συγκρούσεων, κατά την αλληλεπίδραση των εξεταζόμενων σωματιδίων με το πληρωτικό υλικό της στήλης, καθώς και οι ρυθμοί προσκόλλησης των σωματιδίων στην άμμο. Τέλος δημιουργήθηκαν τα ενεργειακά προφίλ για όλους τους πιθανούς συνδυασμούς αλληλεπίδρασης (π.χ. νανοσωματιδία GO – βακτηρία, νανοσωματιδία GO – άμμος, βακτηρία – άμμος, και βακτηρίο – βακτηρίο). Τα ενεργειακά προφίλ περιγραφής των διεπιφανειακών και διασωματιδιακών αλληλεπιδράσεων προέκυψαν εφαρμόζοντας τις κλασικές θεωρίες DLVO και XDLVO και χρησιμοποιώντας τις μετρημένες τιμές υδροδυναμικής διαμέτρου και ζ-δυναμικού των βακτηρίων, του GO, και της άμμου για τις δεδομένες πειραματικές συνθήκες.