Sterilizační účinky

Vrstvy s různou strukturní architekturou byly podrobeny antibakteriálním testům na všechny tři zmiňované typy bakterií. Součástí všech analýz sterilizačních účinků byly i testy s takzvaným „slepým vzorkem“. U něj s rostoucím časem ozařování docházelo taktéž k úbytku bakteriálních kolonií, kde po 24 hodinách UV ozařování došlo k zabití všech bakterií. Avšak po skončení ozařování těchto „slepých vzorků“ došlo po určitém čase k obnově a růstu bakteriálních kolonií. Tento jev nebyl u analyzovaných vzorků pozorován, navíc čas, kdy došlo ke kompletní inhibici všech bakteriálních kolonií, byl znatelně nižší než v případě slepých vzorků.

Na obrázcích 35 a 36 jsou prezentovány výsledky antibakteriálního testu gramnegativní E. Coli, jak na vrstvách deponovaných metodou RGCF, tak i pro vrstvy deponované při metodě RGPP.

66

Obr. 35 Vrstvy orientovaného růstu s různým typem strukturní architektury deponovaných při metodě RGCF – výsledky sterilizační analýzy na E. Coli

Obr. 36 Vrstvy orientovaného růstu s různým typem strukturní architektury deponovaných při metodě RGPP – výsledky sterilizační analýzy na E. Coli

Výsledky sterilizačních účinků TiO2 vrstev na bakterii E. Coli pro vrstvy RGCF ukazují, že sloupkovitá struktura vrstev nijak zásadně neovlivňuje hodnoty baktericidního podílu pro vybrané vzorky s tloušťkou do hodnoty 300 nm. Pro všechny testované vzorky je patrné, že během dvou hodin ozařování dochází k inhibici 90% bakteriálních kolonií. Po 150 minutách ozařování je na všech vzorcích pozorováno zničení přibližně 95% bakteriálních kolonií.

Téměř stejné výsledky jsou pozorovány i pro vrstvy deponované při metodě RGPP (viz obr. 36), vyjma vrstvy se strukturní architekturou nakloněných sloupků o tloušťce 480

67

nm, kde ve sté minutě ozařování nebyla pozorována ani jedna bakteriální kolonie. Tento vzorek měl zároveň nejvyšší fotokatalytickou aktivitu.

Na následujících obrázcích jsou prezentovány výsledky sterilizačních účinků vybraných zástupců TiO2 vrstev s daným typem strukturní architektury pro grampozitivní bakterii Staphylococcus Aureus, a to jak pro vrstvy deponovaných při RGCF (obr. 37), tak pro vrstvy deponovaných při RGPP (obr. 38).

Obr. 37 Vrstvy orientovaného růstu s různým typem strukturní architektury deponovaných při metodě RGCF - test Staphylococcus Aureus

Obr. 38 Vrstvy orientovaného růstu s různým typem strukturní architektury deponovaných při metodě RGPP - test Staphylococcus Aureus

Sterilizační účinky vybraných vrstev s daným typem strukturní architektury dosahují téměř stejných hodnot baktericidního podílu v čase bez ohledu na jejich strukturní architekturu, či depoziční metodu napouštění kyslíku (RGCF, RGPP). Již během 20 minut bylo 95% bakteriálních kolonií zničeno a u žádných ze vzorků nebyla po dvou hodinách

68

ozařování pozorována přítomnost bakteriální kolonie. Nejvyšších hodnot z hlediska baktericidního podílu pak dosáhly vrstvy se strukturní architekturou nakloněných a zig zag sloupků, obě deponované při RGPP, kdy po půl hodině došlo k zabití všech bakteriálních kolonií.

Na následujících dvou obrázcích jsou uvedeny výsledky sterilizačních účinků na grampozitivní bakterii MRSA.

Obr. 39 Vrstvy orientovaného růstu s různým typem strukturní architektury deponovaných při metodě RGCF - test Methicilin Rezistentní Staphylococcus

Aureus

Obr. 40 Vrstvy orientovaného růstu s různým typem strukturní architektury deponovaných při metodě RGPP - test Methicilin Rezistentní Staphylococcus

Aureus

Jak pro vrstvy deponované při RGCF, tak při RGPP nejsou z hlediska hodnot baktericidního podílu pozorovány zásadní rozdíly bez ohledu na typ strukturní architektury.

Všechny vrstvy vykazují již během dvacáté minuty ozařování vysoké hodnoty baktericidního

69

podílu, v některých případech i přesahující hodnotu 90%, kdy po 80 minutách ozařování dochází u většiny testovaných vzorků k úplné inhibici bakteriálních kolonií.

Nejlepších výsledků, stejně jako v předchozích analýzách sterilizačních účinků na E.

Coli a Staph. Aurea, dosahuje vrstva deponovaná metodou RGPP se strukturní architekturou nakloněných sloupků, kde v šedesáté minutě nebyla pozorována žádná bakterie. Stejného výsledku dosáhla i vrstva s architekturou nakloněných sloupků deponována metodou RGCF.

Diskuse výsledků analýzy sterilizačních účinků

Při srovnání výsledků analýzy sterilizačních účinků z hlediska gramnegativního (E.

Coli) a grampozitivních typů (Staph. Aureus, MRSA) bakterií je patrné, že rychlost inhibice bakteriálních kolonií je daleko vyšší pro grampozitivní typ bakterie než pro typ gramnegativní. U grampozitivních typů bakterií již ve 20 minutě je u všech analyzovaných vzorků zničeno přibližně 90% bakteriálních kolonií, zatímco u gramnegativní E. Coli je inhibováno ve stejném čase přibližně 40% bakteriálních kolonií.

Hypotéza, která by vysvětlovala rozdílnou rychlost v zabíjení bakteriálních kolonií z hlediska typu bakterie v závislosti na Gramově barvení je založena na předpokladu rozdílné interakce vybuzeného elektron-děrového páru s prostředím, v němž se bakterie nachází (v přítomnosti vodného prostředí může docházet k vytvoření OH radikálů), popřípadě s bakterií samotnou, v závislosti na charakteru membrány dané bakterie. Pro potvrzení této domněnky by bylo zapotřebí podrobnějších testů spadající spíše do oblasti biologie, či biofyziky, což není náplní této disertační práce.

Fotokatalytická aktivita a sterilizační účinky TiO₂ vrstev jsou dávány do souvislosti, neboť společným jmenovatelem obou jevů je vybuzení elektron-děrového páru a jeho interakce s okolím vrstvy. Z hlediska fotokatalytické aktivity naprosto nejvyšších hodnot normovaného rychlostního součinitele r dosáhla vrstva deponovaná při RGPP o tloušťce 480 nm se strukturní architekturou nakloněných sloupků. Tato vrstva dosahovala zároveň nejlepších výsledků z hlediska analýzy sterilizačních účinků pro všechny typy bakterií, viz obrázek 41:

70

Obr. 41 Misky s krevním agarem prezentující výsledky sterilizačních účinků vrstvy deponované při RGPP s architekturou nakloněných sloupků a tloušťkou 480 nm

5.2 Vrstvy oxidu titaničitého připravené metodou PVD