Adsorption of microbial cells on model biological surfaces

Cieľom bakalárskej práce je vytvorenie modelového sorpčného povrchu vhodného pre štúdium adsorpcie bakteriálneho kmeňa Lactobacillus rhamnosus ako reprezentatívneho probiotického bakeriálneho kmeňa. Vytvorenie sorpčného povrchu podľa navrhnutej a predovšetkým zoptimalizovanej metódy bolo súčasťou experimentálnej časti práce. Optimalizačná metóda zahŕňala prípravu sorbentu so sorpčným povrchom obsahujúcim mucín, na ktorý sa vybraný bakteriálny kmeň Lactobacillus rhamnosus naviaže pomocou špecifickej interakcie. V rámci optimalizácie prípravy sorpčného povrchu bola využitá UV-VIS spektrofotometria pre monitorovanie úbytku mucínu v roztoku pri jeho väzbe na použitý substrát. Pripravené sorpčné povrchy boli podrobené rôznym fyzikálne-chemickým analýzam, ktorých úlohou bolo zobrazenie a charakterizácia povrchu a potvrdenie prítomnosti mucínu. Zásadné postavenie v rámci sledovania a charakterizácie zmien v povrchovej štruktúre sorčpéného povrchu mala infračervená spektroskopia s Fourierovou transformáciou. Pre detailnejšie zobrazenie povrchovej štruktúry vytvorenej adhéznymi interakciami, ktoré sa podieľajú na adhézii probiotických baktérií bola využitá skenovacie elektrónová mikroskopia. Na záver boli pripravené povrchy využité v pilotnom experimente, pri ktorom bola sledovaná kinetika rastu bakteriálnej kultúry s v prítomnosti a neprítomnosti sorbentu pomocou mikrokalorimetrie. Navrhnutý sorbent sa javí ako vhodný prostriedok pre podrobnú charakterizáciu bakteriálnej adhézie, ktorá je prvým krokom pri tvorbe bakteriálneho biofilmu.The aim of this bachelor thesis is creating sorption surface suitable for studying adsorption bacterial strain Lactobacillus rhamnosus, as representative probiotic bacterial strain. Included in the experimental part of this thesis was the process of creating sorption surface, according to the designed and especially optimized method. Optimization method comprised of preparing sorbent with sorption surface including mucin, on which was the bacterial strain Lactobacillus rhamnosus bound to, using specific interaction. UV-VIS spectrophotometry was utilized in the optimization of the sorption surface preparation for monitoring losses of mucin in solution that happens during the bondation on used substrate. Designed sorption surfaces were subjected to various physical-chemical analyses, which roles were displaying and characterisation of surface and confirming the presence of mucin. One of the major components, in the process of observing and characterization of changes in surface structure of the sorption surface, was infrared spectroscopy with Fourier transformation. Scanning electron microscopy was used for more detailed observation of the surface structure, created by adhesive interactions, which participate in probiotic bacteria adhesion. Finally, the created surfaces were used in pilot experiment, during which, the kinetics in growing bacterial culture with and without the presence of sorbent using microcalorimetry were observed. Designed sorbent appears to be a suitable mediator for detailed characterisation of bacterial adhesion, which is the first step in creating bacterial biofilm.