Απολύμανση νερού με τη χρήση φωτοκατάλυσης: αδρανοποίηση της Klebsiella pneumoniae και επίδραση στο γενετικό υλικό της

Abstract

H Klebsiella pneumoniae αποτελεί ευκαιριακό παθογόνο, ανθεκτικό σε ακραίες περιβαλλοντικές συνθήκες και καταπονήσεις. Στόχος της παρούσας εργασίας είναι η εξέταση του ρυθμού αδρανοποίησης του συγκεκριμένου παθογόνου στο νερό με τη χρήση ετερογενούς φωτοκαταλυτικής επεξεργασίας υπό προσομοιωμένη ηλιακή ακτινοβολία και η διερεύνηση της επαγόμενης γενετικής ποικιλότητας με εφαρμογή της RAPD-PCR ως εργαλείο μοριακής τυποποίησης. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιήθηκαν νέοι καταλύτες TiO2 ενισχυμένοι με Mn ή Co ή τόσο Mn όσο και Co και εξετάστηκε η επίδραση ποικίλων παραμέτρων. Ο εξεταζόμενος μικροοργανισμός φάνηκε ότι αδρανοποιείται εύκολα, καθώς η απολύμανση επήλθε σύντομα (σε πολλές περιπτώσεις μόλις μετά από 10 λεπτά) ενώ τα επίπεδα εκ νέου ανάπτυξης του βακτηρίου υπό σκοτάδι και υπό φυσικό φωτισμό που καταγράφηκαν ήταν πολύ χαμηλά. Η ενεργότητα των εν λόγω καταλυτών υπερίσχυε της αντίστοιχης του εμπορικού καταλύτη P25 (TiO2), κάτι που υποδεικνύει την ικανότητά τους να απορροφούν στο ορατό φάσμα, απουσία υπεριώδους ακτινοβολίας (>420 nm). Τη βέλτιστη φωτοκαταλυτική αποτελεσματικότητα επέδειξαν οι διμερώς ενισχυμένοι καταλύτες, υπογραμμίζοντας τη συνεργιστική δράση των μετάλλων-ενισχυτών. Η αδρανοποίηση του βακτηρίου προήλθε από την οξειδωτική καταπόνηση των κυττάρων του και την αύξηση της περατότητας των κυτταρικών μεμβρανών τους και όχι από ενδεχόμενη τοξική επίδραση των μετάλλων με τα οποία είχαν εμπλουτιστεί οι καταλύτες. Η ανάλυση RAPD έδειξε ότι αύξηση του χρόνου επεξεργασίας οδηγεί σε σημαντική μεταβολή των προφίλ της RAPD. Η γενετική ποικιλομορφία ανάμεσα στις απομονώσεις εντεινόταν με αύξηση της περιόδου φωτοκαταλυτικής επεξεργασίας και παρατεταμένη ακτινοβόληση επηρέασε τη συνολική διαφοροποίηση των ζωνών σε κάθε περίπτωση. Τα RAPD αποτυπώματα ήταν ιδιαίτερα διαφοροποιημένα ανάμεσα στην ανέπαφη απομόνωση και σε εκείνες που είχαν υποστεί επεξεργασία με καταλύτες που περιείχαν Co. Τέλος, σημειώνεται ότι οι δημιουργούμενοι πολυμορφισμοί ενδεχομένως αυξάνουν την ήδη σημαντική λοιμογόνο δράση της Κ. pneumoniae.