Studium vlastností a inhibičních účinků nanočástic kovů na organismech
Vedoucí/Supervisor
doc. RNDr. Jana Říhová Ambrožová, Ph.D.
Jazyk/Language
Czech
Abstrakt
Předložená dizertační práce byla vypracována v rámci řešeného projektu NAKI č. DF11P01OVV012, který byl zaměřený na ekologicky šetrné řešení problémů spojených s biodeteriorací. Podstatná část testů se soustředila na testování a hodnocení laboratorně připravených koloidních roztoků nanočástic stříbra a jejich porovnání s iontovou formou. Výsledky měly sloužit jako podklad pro projekt pro vývoj šetrného preparátu pro eliminaci biodeteriorace na stavbách a památkách. Literární část práce v přehledu specifikuje nanotechnologie, nanomateriály a speciálně stříbrné nanočástice spolu s jejich laboratorní přípravou. Vzhledem k tomu, že se práce zabývá zejména studiem inhibičních účinků stříbra a jeho nanočástic na organismy, je přehledně popsáno chování stříbra v prostředí a jeho působení na živé systémy (organismy). Práce je tematicky rozčleněna do tří částí. První část se zabývá samotnou přípravou a stabilizací nanočástic stříbra. Druhá část je zaměřena na problematiku biodeteriorace a testy se zástupci mikroorganismů, které kolonizují povrch staveb. Z tohoto důvodu byly zvoleny testy inhibice růstu se zástupci chlorokokálních řas, u kterých stříbro silně inhibovalo jejich růst. Testy inhibice byly následně rozšířeny o dva zástupce vláknitých řas. Vzhledem k tomu, že řasové kultury (kokální, trichální) představují eukaryotické organismy, bylo spektrum testovaných organismů rozšířeno i o zástupce prokaryotických organismů, zde kmenů bakterií druhů Escherichia coli a Enterococcus faecalis. V souvislosti s diskutovaným nedostatkem zdrojů pitných vod a rostoucím uplatněním nanotechnologií se třetí část práce zabývá potenciálním využitím nanočástic stříbra v technologiích úpravy vody a jejich případným vlivem na proces čištění odpadních vod. Na základě pozitivních výsledků s čistými bakteriálními kulturami, byly provedeny zkoušky inhibice na vzorcích odpadní vody odebrané na odtoku z čistírny. Sledování dlouhodobého inhibičního účinku stříbra na cenózu aktivovaného kalu, využívanou v biologickém stupni čištění odpadních vod, sloužilo pro posouzení vlivu stříbra na testovanou biotu a popř. samotný čistící efekt. Inhibice růstu bakterií v suspenzi aktivovaného kalu se projevila pouze u některých sledovaných druhů, v závislosti na daném typu organismu, formě stříbra a jeho koncentraci.
Abstract
The aim of this work is to evaluate the effect of silver on selected organism in order to assess its
environmental impact. The obtained results were part of the project NAKI n. DF11P01OVV012, which focused on environmentally friendly solutions of biodeterioration problems. Considerable focus was put into testing and evaluating laboratory prepared silver nanoparticles and on their comparison with the ionic form. The theoretical part of the work describes nanotechnologies, nanomaterials, especially silver nanoparticles, and their laboratory preparation. This work focuses on studying the inhibitory effect of silver and its nanoparticles on organisms. Therefore, the behaviour of silver in the environment and its influence on living systems (organisms) is thoroughly described. The work is thematically divided into three parts. The first part deals with the preparation and stabilization of silver nanoparticles. The second part focuses on biodegradation and testing with representatives of microorganisms that colonize the surface of buildings. For this reason, growth inhibition assays were chosen with representatives of chlorococcal algae. It was observed that silver strongly inhibited their growth. The inhibition assays were subsequently extended by two representatives of filamentous algae. Since the algal cultures (coccal, trichal) are eukaryotic organisms, the spectrum of test organisms was extended with representatives of prokaryotic organisms, specifically the bacteria of the species Escherichia coli and Enterococcus faecalis. In connection with the discussed lack of potable water resources and the increasing application of nanotechnologies, the third part of the thesis deals with the potential use of silver nanoparticles in water treatment technologies and their possible influence on the process of waste water treatment. Based on positive results with pure bacterial cultures, inhibition tests were performed on waste water samples collected at the effluent from the waste water treatment plant. The observation of the long-term inhibitory effect of silver on the bio-cenosis activated sludge used in the biological stage of waste water treatment served to assess the influence of silver on the biota tested and, the cleaning effect itself. Inhibition of bacterial growth in slurry activated sludge occurred only in some of the species studied, depending on the type of organism, the form of silver and its concentration.