การยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อสแตฟฟิโลค็อกคัสด้วยกระบวนการโฟโตคะตะลิติก

Abstract

การศึกษาคุณสมบัติในการยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย Staphylococcus aureus (S.aureus) ซึ่งเป็นเชื้อแบคทีเรียก่อโรคในมนุษย์ด้วยกระบวนการโฟโตคะตะลิติกโดยใช้แสง อัลตราไวโอเลตชนิดเอ (UVA) โดยใช้ด้วยเร่งปฏิกิริยาไทเทเนียมไดออกไซด์ (TiO[subscript 2]) เคลือบบนตัวกลางจานเพาะเชื้อและบนผ้าด้วยวิธีพ่นเคลือบ จำนวน 10 ชั้น และทดสอบประสิทธิภาพในการยับยั้งโดยการให้แสง UVA ความเข้มแสงต่ำเท่ากับ 12 μW/cm[superscript 2] การวิเคราะห์ประสิทธิภาพการยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย S.aureus ภายในระยะเวลา 120 min โดยเตรียมความเข้มข้นของแบคทีเรียเริ่มต้นเท่ากับ 10[superscript 2], 10[superscript 4], 10[superscript 6] และ 10[superscript 8] CFU/mL การศึกษาการยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย S.aureus ในสภาวะที่มีอาหารและไม่มีอาหารบนจานเพาะเชื้อ โดย เปรียบเทียบประสิทธิภาพการยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย S.aureus ในสภาวะทดลองกับ ใช้แสง UVA (ไม่มีตัวเร่งปฏิกิริยา,สภาวะควบคุม 1) และมีตัวเร่งปฏิกิริยา (ไม่มีแสงUVA,สภาวะควบคุม 2) สำหรับประสิทธิภาพในการยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรียดังกล่าวมีค่าสูงสุด เท่ากับ 98.69% และ 98.94% ในสภาวะมีอาหาร และมีค่าประสิทธิภาพในการยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย ดังกล่าวสูงสุด เท่ากับ 99.96% และ 99.97% ในสภาวะไม่มีอาหาร เมื่อเปรียบเทียบกับสภาวะทดลองกับ สภาวะควบคุม 1 และ 2 ตามลำดับ ที่เวลา 120 min ในส่วนของค่าจลนพลศาสตร์ของกระบวนการฯ พบว่า คงที่การเกิดปฏิกิริยา (k) มีค่าเท่ากับ 2.474×10[superscript -3] CFU.mL[superscript - 1].min[superscript -1]และค่าคงที่การดูดติดผิว (K) มีค่าเท่ากับ 2.082×10[superscript -2] CFU[superscript -1].mL ในสภาวะที่มีอาหาร และคงที่การเกิดปฏิกิริยา (k) มีค่าเท่ากับ 2.906×10[superscript - 3] CFU.mL[superscript -1] .min[superscript -1]และค่าคงที่การดูดติดผิว (K) มีค่าเท่ากับ 2.398×10[superscript – 6 ]CFU[superscript - 1].mL ในสภาวะที่ไม่มีอาหาร ตามลำดับ นอกจากนี้จากการศึกษาการยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อ S.aureus บนผ้าเชิงคุณภาพ พบว่า ค่าเฉลี่ยของระยะเขตวงรอบชิ้นทดสอบที่ยับยั้งแบคทีเรียมีค่าเท่ากับ 1 mm และจากการศึกษาการยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อ S.aureus ด้วยกระบวนการโฟโตคะตะลิติกบนผ้าเชิงปริมาณ พบว่า มีประสิทธิภาพในการยับยั้งเชื้อ S.aureus สูงสุด เท่ากับ 70.93%

This research investigated the antibacterial properties on Staphylococcus aureus (S.aureus), that usually the cause of skin infection and disease in humans, by photocatalytic activity. Ten layers of TiO [subscript 2] thin films photocatalyst is prepared by spray coating technique on petri dish. The photocatalytic activity and efficiency were tested under ultraviolet radiation (UVA) with the low light intensity of 12 μW/cm [superscript 2] . This research studied the complete inactivation time for S.aureus at the initial cell concentrations of 10 [superscript 2] , 10 [superscript 4] , 10 [superscript 6] and 10 [superscript 8] 8CFU/mL at 120 minutes in the culture medium under by compared with two control conditions, i.e., under UVA only (without TiO[subscript 2]) photocatalyst, control experiment 1), and by TiO[subscript 2]) photocatalyst only (without UVA, control experiment 2). The results showed the highest photocatalytic efficiencies in term of growth inhibition of 98.69% and 98.94%, respectively when compare to the results of the control experiment 1 and control experiment 2. The kinetics of the photocatalytic processes could be explained by the Langmuir- Hinshelwood model with the reaction rate constant (k) of 2.474×10 [superscript -3] CFU.mL [superscript -1].min [superscript -1] and adsorption rate constant (K) of 2.082×10 [superscript -2] CFU [superscript -1].mL. For the same condition, S.aureus have also been tested under 0.85%w/v sodium chloride condition. The results showed that the highest photocatalytic efficiencies were 99.69% and 99.79%, respectively. The reaction rate constant of the photocatalytic processes was (k) of 2.906×10 [superscript -3] CFU.mL [superscript -1] .min[superscript -1] and adsorption rate constant (K) of 2.398×10[superscript -6] CFU[superscript -1] .mL. In addition, the results of quality control test (zone of inhibition test) on S. aureus for spray coating with TiO[subscript 2] nanoparticles on 100%polyester fabric indicated good photocatalytic efficiency for growth inhibition and could generate zone of inhibition's size of 1 mm. As well, the results of quality control test on S. aureus exhibited the efficiency of growth inhibition of 70.93%.