ZESPÓŁ AUTORSKI

Politechnika Śląska

Jolanta Turek-Szytow Alicja Hryniszyn-Kula
Beata Cwalina

CO MOŻNA OSIĄGNĄĆ DZIĘKI WYNALAZKOWI?

Celem wynalazku jest opracowanie prostego i ogólnego sposobu pozwalającego na wykrycie obecności mikroorganizmów w pierwotnie odwodnionych osadach powstałych we wnętrzu rur dystrybucji cieczy. Pierwotnie odwodnione osady są naturalnym efektem długotrwałego użytkowania rur. Wykorzystano kwas dipikolinowy jako wskaźnik obecności przetrwalników bakterii oznaczany techniką spektroskopii w podczerwieni (IR) w metodzie odbicia rozproszonego (DRIFT). W oparciu o obecność pasm charakterystycznych dla wzorca stwierdza się wystąpienie bakterii przetrwalnikujących. Obecność przetrwalników stanowi informację o możliwości zagrożenia wystąpienia skażenie bakteryjnego w układach dystrybucji np. wody wodociągowej. Przetrwalniki są formą uśpienia mikroorganizmów, które mogą się rozwinąć w momencie sprzyjających warunków zewnętrznych. Monitorowanie obecności kwasu dipikolinowego może być formą kontroli stanu sanitarnego układów dystrybucji wody.

ISTOTA WYNALAZKU

Dotychczas znane są z literatury sposoby oznaczania obecności życia biologicznego w osadach polegają na skomplikowanych, wieloodczynnikowych i czasochłonnych zabiegach związanych z izolacją mikroorganizmów lub DNA, namnażaniem, posiewami itp. Wykorzystywana jest skomplikowana aparatura pomiarowa. W proponowanym wynalazku zakłada się wykorzystanie techniki analizy spektrofotometrycznej w podczerwieni. Jest to typ analizy porównawczej dwóch widm wzorca i próbki badanej. Wystąpienie pasm charakterystycznych dla wzorca (kwas dipikolinowy) potwierdza obecność przetrwalników w badanym materiale jakim jest osad z run np. dystrybucji wody. Jest to szybki i prosty sposób określania obecności bakterii przetrwalnikujacych, co sugeruje możliwość rozwoju życia biologicznego i potencjalnego zagrożenie skażenia wody.

Kwas dipikolinowy DPA stanowi specyficzny składnik endospor bakterii z rodzaju Bacillus i Clostridium stanowi 2-15% suchej masy endospory. Ponadto kwas DPA jest zaangażowany w stan uśpienia mikroorganizmów, odporność na ciepło oraz germinację przetrwalników. Kwas DPA jest związkiem swoistym dla przetrwalników i nie występuje w komórkach wegetatywnych.

Jako charakterystyczne pasma odpowiadające obecności kwasu dipikolinowego w próbkach osadów przyjąć można między innymi pasma przy liczbach falowych: 2800 cm-1 (przypisane drganiom rozciągającym wiązania O-H), 3113 cm-1 (odpowiadające drganiom rozciągającym wiązania C-H w płaszczyźnie pierścienia), 3070 cm 1 (odpowiadające drganiom rozciągającym wiązań C-H), 1640 cm-1 (odpowiadające drganiom rozciągającym wiązania C=O), 1645 cm-1 (odpowiadające drganiom rozciągającym wiązania C=O w bezwodnym DPA w postaci kryształu), 1580 cm-1 (odpowiadające drganiom rozciągającym pierścienia aromatycznego), 1447 cm-1 (przypisane drganiom rozciągającym pierścienia aromatycznego) oraz 1423 cm-1 (przyporządkowane drganiom rozciągającym pierścienia aromatycznego).

Sposób oznaczania polega na tym, że zebrany osad z instalacji wodociągowej suszy się w temperaturze pokojowej, poddaje homogenizacji poprzez rozdrobnienie (zmielenie lub dokładne roztarcie w moździerzu) i rozcieńcza (miesza się) z czystym bromkiem potasu (KBr) w stężeniu masowym od 1% do 10% próbki (przy wstępnej analizie najlepiej zastosować 5%), następnie rejestruje się widmo IR próbki w zakresie podczerwieni 4000 – 400 cm-1, wyznacza się maksima w widmie próbki i oblicza co najmniej trzy ilorazy intensywności wybranych maksimów. Zaproponowano pasma w podczerwieni w zakresie 3114 cm-1, 3071 cm-1, 1580 cm¬1, 1447 cm-1 i wyznaczenie ich stosunków tj. KM3114/3071, KM1580/3114, KM1447/3114. Kwas dipikolinoiwy DPA (kwas pirydyno-2,6-dikarboksylowy) ma charakterystyczne wartości tych parametrów, po czym wykrywa się jego obecność lub wykazuje brak.

Zaproponowany sposób postepowania i analizy umożliwia w sposób pośredni stwierdzenie obecności mikroorganizmów wytwarzających endospory w osadach w długo użytkowanych rurach dystrybucji wody. Może stanowić narzędzie badań przesiewowych (screening, skrining) i działań diagnostycznych w obszarach podwyższonego ryzyka skażenia bakteriologicznego mających na celu wczesne wykrycie zagrożenia

POTENCJAŁ KOMERCJALIZACYJNY WYNALAZKU

Wykazanie obecności kwasu DPA, który jest swoisty wyłącznie dla endospor, świadczy o udziale bakterii przetrwalnikujących w powstawaniu osadów. Określenie obecności DPA w próbkach „pierwotnie odwodnionych” osadów może posłużyć do wykazania możliwości wystąpienia korozji wzbudzonej przez bakterie przetrwalnikujące (bakterie z rodzaju Desulfotomaculum, Clostridum oraz Bacillus). W sytuacji gdy nie byłoby dostępu do próbek „świeżych” lub zaistniałaby konieczność odroczenia badań, tego rodzaju badanie mogłoby stanowić alternatywę. Nie muszą się one ograniczać do rur pochodzących z układów dystrybucji wody pitnej, ale można by je także prowadzić w odniesieniu do innych elementów metalowych. Celem tych badań jest wykrycie zagrożenia we wczesnej fazie i dzięki temu umożliwienie wczesnej interwencji, która zredukowałaby ryzyko skażenia. Materiał pozyskiwać można podczas napraw awarii rurociągów, poprzez uzyskanie niewielkiej ilości osadu z wnętrza rury.