1-5-فرایندهای اولیه در تشكیل بیوفیلم و تمایز ساختاری حاصل از آنها 7

1-5-1- تمایز ساختاری………………………….. 7

1-5-2- تمایز فنوتیپی و اتصال اولیه……………… 8

1-5-3- اتصال برگشت ناپذیر………………………. 8

1-6- بلوغ بیوفیلم…………………………….. 9

1- 7-كنده شدن به عنوان یك بخش از تكامل بیوفیلم…… 9

1- 8- تشكیل بیوفیلم به عنوان یك فرایند تكاملی……. 11

1-9- ارتباطات سلول-سلول در طول تشكیل بیوفیلم…….. 12

1- 10- خصوصیات بارز بیوفیلم……………………. 13

1-10-1- بیوفیلم به عنوان جوامع میكروبی مرتبط از نظر فیزیولوژیكی 13

1-10-2- بیوفیلم به عنوان جوامع میكروبی مرتبط از نظر رفتاری 13

1-10-3- بیوفیلم به عنوان جوامع میكروبی با ساختار پیشرفته 13

1-11- فاكتورهای شركت كننده در گسترش و بلوغ بیوفیلم.. 14

1-11-1- جنس سطح مواد………………………….. 15

1-11-2- مناسب بودن سطح مورد نظر………………… 15

1-11-3- صاف و صیقلی بودن سطح…………………… 15

1-11-4- شدت جریان آب………………………….. 15

1-11-5- محدودیت مواد غذایی…………………….. 16

1-12- بیوفیلم و انسان…………………………. 16

1-13- بیوفیلم در سیستم های آبی………………….. 18

1-14- فرایندهای تمیزسازی………………………. 20

1-15- میكروارگانیسم های برج های خنك كننده…………. 21

1-15-1- جلبك ها……………………………….. 22

1-15-2- قارچ ها……………………………….. 23

1-15-3- باكتری ها……………………………… 24

1-16- چگونگی تغذیه باكتری ها در آب……………….. 25

1-17- مشكلات ایجاد شده در سیستم برج های خنك كننده توسط باكتری ها 25

1-18- خوردگی میكروبی………………………….. 27

1-19- مسائل خوردگی……………………………. 27

1-20- مسائل ایجاد رسوبات………………………. 28

1-21- باكتری های تولید كننده ی لایه لعابی………….. 29

1-22- مراحل ایجاد تخریب زیستی در سیستم برج های خنك كننده 30

1-23- بیوسایدها………………………………. 30

1-23-1- خصوصیات اصلی یك بیوساید………………… 31

1-23-2- بیوسایدهای اكسید كننده…………………. 31

1-23-2-1- كلرین………………………………. 32

1-23-2-2- بروماین و مشتقات آن………………….. 33

1-23-2-3- اوزون………………………………. 34

1-23-2-4- پراكسید هیدروژن……………………… 34

1-23-3- بیوسایدهای غیر اكسید كننده……………… 34

1-23-3-1- گلوتارآلدئید………………………… 35

1-23-3-2- تركیبات آمونیوم چهار ظرفیتی…………… 35

1-23-3-3- ایزوتیازولون ها………………………. 36

1-24- مكانیسم های مقاومت باكتری ها در بیوفیلم به عوامل ضد میكروبی 38

1-24-1- جلوگیری از انتشار به درون بیوفیلم……….. 38

1-24-2- مقاومت از طریق آنزیم…………………… 38

1-24-4- حالت متابولیك ارگانیسم ها در بیوفیلم……… 39

1-24-3- واكنش خنثی سازی عوامل ضد میكروبی توسط بیوفیلم 39

1-24-5- سازش ژنتیكی…………………………… 40

فصل دوم: مواد و روش ها………………………… 41

2-1- مواد و وسایل…………………………….. 41

2-1-1- دستگاه ها و وسایل مورد استفاده……………. 41

2-1-2- مواد ضد میكروبی یا بیوسایدها…………….. 42

2-1-3- مواد مورد استفاده………………………. 42

2- 1-4- محیط های كشت…………………………… 43

2-2- سویه های باكتری مورد استفاده……………….. 44

2-2-1- سویه های ایزوله شده ی مورد استفاده در این تحقیق 44

2-2-2- مشخصات سویه ی استاندارد مورد استفاده در این تحقیق 44

2- 3- مواد و روش های به كار رفته برای نمونه برداری…. 45

2-3- 1-روش های به كار رفته برای نمونه برداری………. 45

2-3-1-1- روش نمونه برداری از آب سیستم و لایه های بیوفیلم موجود در دیواره ی برج های خنك كننده……………………………… 45

2-3-1- 2- نمونه برداری از طریق گذاشتن كوپن های فلزی در معرض جریان آب سیستم خنك كننده……………………………………. 47

2-4- روش های به كار رفته برای جداسازی و شناسایی باكتری های تشكیل دهنده ی بیوفیل روی سطح كوپن و یا باكتری های موجود در آب نمونه برداری شده 48

2-4- 1- روش به كار رفته برای كشت و جداسازی باكتری ها. 48

2-4-1-1- روش جداسازی و كشت باكتری ها از نمونه ی كوپن.. 48

2-4-1-2- روش جداسازی و كشت باكتری ها از نمونه ی آب سیستم 48

2-4-2- شناسایی باكتری های جداسازی شده……………. 49

2-4-2-1- روش به كار رفته برای شناسایی باكتری ها…… 49

2-4-2-2- باكتری استاندارد……………………… 49

2-4-2-3- نمودار های شناسایی باكتری ها…………… 49

2-4-2-3-1- شناسایی اولیه ی باكتری های جنس باسیلوس….. 50

2-4-2-3-2- شناسایی مربوط به باكتری میكروكوكوس لوتئوس 51

2-4-2-3-3- شناسایی اولیه ی باكتری های جنس آسینتوباكتر و برانهاملا 52

2-4-2-3-4- شناسایی اولیه ی باكتری اکتینوباسیلوس…… 53

2-5- روش های به كار رفته برای سنجش هیدروفوبیسیتی سطح سلول های پلانكتونیك 54

2-5-1- روش به كار رفته برای تعیین هیدروفوبیسیتی سطح سلول های پلانكتونیك 54

2- 5-1-1- روش MATH برای سنجش هیدروفوبیسیتی سطح سلول ها 54

2-6- روش به كار رفته برای سنجش هم اتصالی بین سویهءMicrococcusبا سایر باكتری های جدا شده از بیوفیلم…………………… 56

2-6-1- روش آزمایش co-adhesion MATH برای تعیین هم اتصالی 57

2-7- روش به كار رفته برای سنجش هیدروفوبیسیتی سطح سلول های موجود در بیوفیلم……………………………………………. 58

2-7-1- روش MATH برای سلول های موجود در بیوفیلم……. 58

2-7- 1-1- روش تست لوله ای برای سلول های موجود در بیوفیلم 58

2-7-1-2- روش انجام آزمایش MATH برای سلول های موجود در بیوفیلم 59

2- 8- روش های به كار رفته در ارزیابی قدرت اتصال هر یك از باكتری ها به سطوح و بررسی ساختار بیوفیلم………………………….. 59

2-8-1- روش تشكیل بیوفیلم روی اسلایدهای شیشه ای به منظور ردیابی تشکیل بیوفیلم……………………………………………. 60

2-8-1-1- روش رنگ آمیزی اسلایدهای شیشه ای…………… 61

2-8-1-2- روش شمارش و شناسایی باكتری های متصل به سطح اسلاید 61

2-8-2- تعیین كمی تشكیل بیوفیلم و مقایسه ی بین قدرت باكتری های ایزوله شده برای تشكیل بیوفیلم……………………………. 64

2-8-2-1- روش میكروتیتر پلیت برای تعیین كمیت تشكیل بیوفیلم توسط باكتری ها 64

2-8-3-بررسی ساختار بیوفیلم ها توسط میکروسکوپ الکترونی اسکنینگ 67

2-8-3-1- تهیه نمونه برای میکروسکوپ الکترونی اسکنینگ 67

2-8-3-2- مکانیسم های تصویر سازی توسط میکروسکوپ الکترونی 67

2-8-3-2-1- مکانیسم SE…………………………. 67

2-8-3-2-2- مکانیسم BSE ……………………….. 68

2-9- روش به كار رفته در ارزیابی قدرت حذف و یا ازبین بردن سلول های مولد بیوفیلم توسط عوامل ضد میكروبی………………….. 68

2-9-1- تهیه ی بیوسایدها با رقت های مورد نظر بر حسب ppm 69

2-9-1-1- تهیه ی رقت از بیوسایدهای مایع………….. 69

2-9-1-2- تهیه ی رقت از بیوسایدهای جامد…………… 70

2-9-1-3- روش انجام آزمایش میكروتیتر پلیت برای تعیین پتانسیل حذف بیوفیلم توسط بیوسایدها……………………………….. 70

2-9-2- روش میكروتیتر پلیت برای تعیین پتانسیل كشتن سلول های مولد بیوفیلم توسط بیوسایدها……………………………….. 71

2-9-2-1- تهیه ی رنگ تری فنیل تترازولیوم كلراید 2%… 72

2-9-2-2- روش انجام آزمایش میكروتیترپلیت برای تعیین پتانسیل كشتن سلول های مولد بیوفیلم و موجود در آن توسط عوامل ضد میكروبی….. 73

فصل سوم: نتایج و مشاهدات……………………. 74

3-1- جداول شناسایی و تست های بیوشیمی سویه های ایزوله شده 75

3-1-1- باسیلوس ها…………………………….. 75

3-1-2- میکروکوکوس لوتئوس………………………. 75

3-1-3- اسینتوباکتر ها…………………………. 76

3- 2- نتایج مربوط به تعیین هیدروفوبیسیتی سطح سلول ها 77

3-2-1- نتایج مربوط به تعیین هیدروفوبیسیتی سطح سلول های پلانکتونیک 77

3-2-2- نتایج مربوط به سنجش هم اتصالی بین سویه میکروکوکوس لوتئوس با سایر باکتری ها……………………………………. 78

3-2-3- نتایج مربوط به سنجش هیدروفوبیسیتی سطح سلول های موجود در بیوفیلم 79

3-3- نتایج حاصل از روش میکروتیتر پلیت برای تعیین کمیت تشکیل بیوفیلم و مقایسه بین قدرت باکتری های ایزوله شده برای تشکیل بیوفیلم 80

3-4- نتایج مربوط به ردیابی تشکیل بیوفیلم توسط میکروسکوپ نوری 81

3-5- نسبت رشد سلول ها درون بیوفیلم در مدت زمان 24 ساعت 84

3-6- نتایج مربوط به مقایسه اتصال باکتری ها در بیوفیلم مخلوط به سطح اسلاید شیشه ای……………………………………… 84

3-7- نتایج مربوط به بررسی بیوفیلم باکتری ها توسط میکروسکوپ الکترونی اسکنینگ……………………………………… 86

3-8- نتایج مربوط به تعیین پتانسیل حذف بیوفیلم و کشتن سلول های درون بیوفیلم توسط بیوساید ها……………………….. 91

3-8-1- اثر حذفی( ستون های CV) و کشندگی(ستون های TTC) هیپوکلریت سدیم در غلظت های مختلف روی بیوفیلم باکتری ها به طور جداگانه و روی بیوفیلم مخلوط باکتری ها(سویه های اسینتوباکتر، باسیلوس و میکروکوکوس با هم) 91

3-8-2- اثر حذفی( ستون های CV) و کشندگی(ستون های TTC)H₂O₂در غلظت های مختلف روی بیوفیلم باکتری ها به طور جداگانه و روی بیوفیلم مخلوط باکتری ها(سویه های اسینتوباکتر، باسیلوس و میکروکوکوس با هم)…….. 95

3-8-3- اثر حذفی( ستون های CV) و کشندگی(ستون های TTC) گلوتار آلدهید در غلظت های مختلف روی بیوفیلم باکتری ها به طور جداگانه و روی بیوفیلم مخلوط باکتری ها(سویه های اسینتوباکتر، باسیلوس و میکروکوکوس با هم) 98

3-8-4- اثر حذفی( ستون های CV) و کشندگی(ستون های TTC) سولفاتیازول در غلظت های مختلف روی بیوفیلم باکتری ها به طور جداگانه و روی بیوفیلم مخلوط باکتری ها(سویه های اسینتوباکتر، باسیلوس و میکروکوکوس با هم) 101

3-8-5- اثر حذفی( ستون های CV) و کشندگی(ستون های TTC) آلکیل دی متیل بنزیل آمونیوم کلراید در غلظت های مختلف روی بیوفیلم باکتری ها به طور جداگانه و روی بیوفیلم مخلوط باکتری ها(سویه های اسینتوباکتر، باسیلوس و میکروکوکوس با هم)…………………………………………. 104

فصل چهارم: بحث……………………………. 107

4-1- بررسی هیدروفوبیسیتی سطح سلول های پلانکتونیک….. 107

4- 2-بررسی هم اتصالی بین سویه میکروکوکوس لوتئوس با سایر باکتری ها 109

4-3- بررسی هیدروفوبیسیتی سطح سلول های موجود در بیوفیلم 110

4-5- بررسی اتصال باکتری ها به سطوح مورد آزمایش…… 112

4-6- بررسی و ردیابی تشکیل بیوفیلم………………. 113

4-7- بررسی رشد سلول ها درون بیوفیلم…………….. 116

4-8- بحث و بررسی در مورد تعیین پتانسیل حذف بیوفیلم و کشتن سلول های درون بیوفیلم توسط بیوساید ها……………………….. 117

4-9- بررسی مدل نفوذ بیوساید به درون بیوفیلم……… 121

جمع بندی نهایی……………………………….. 123

پیشنهادات……………………………………. 124

فصل پنجم: منابع و مأخذ……………………… 125

فهرست شکل ها

عنوان صفحه

فصل اول: مقدمه

شکل 1-1- ……………………………………. 11

فصل دوم: مواد و روش ها

شکل 2-1-…………………………………….. 46

شکل 2-2-…………………………………….. 46

شکل 2-3-…………………………………….. 50

شکل 2-4-…………………………………….. 51

شکل 2-5-…………………………………….. 52

شکل2-6-……………………………………… 53

شکل2-7-……………………………………… 64

فصل سوم: نتایج

شکل 3-1-…………………………………….. 77

شکل 3-2-…………………………………….. 78

شکل 3-3-…………………………………….. 79

شکل 3-4-…………………………………….. 80

شکل 3-5-…………………………………….. 81

شکل 3-6-…………………………………….. 82

شکل 3-7-…………………………………….. 82

شکل 3-8-…………………………………….. 83

شکل 3-9-…………………………………….. 83

شکل 3-10-……………………………………. 84

شکل 3-11-……………………………………. 85

شکل 3-12-……………………………………. 86

شکل 3-13-……………………………………. 87

شکل 3-14-……………………………………. 88

شکل 3-15-……………………………………. 89

شکل 3-16-……………………………………. 89

شکل 3-17-……………………………………. 90

شکل 3-18-……………………………………. 92

شکل 3-19-……………………………………. 93

شکل 3-20-……………………………………. 94

شکل 3-21-……………………………………. 95

شکل 3-22-……………………………………. 96

شکل 3-23-……………………………………. 97

شکل 3-24-……………………………………. 98

شکل 3-25-……………………………………. 99

شکل 3-26-……………………………………. 100

شکل 3-27-……………………………………. 101

شکل 3-28-……………………………………. 102

شکل 3-29-……………………………………. 103

شکل 3-30-……………………………………. 104

شکل 3-31-……………………………………. 105

شکل 3-32-……………………………………. 106

فهرست جدول ها

عنوان صفحه

فصل اول: مقدمه

جدول 1-1-……………………………………. 17

جدول 1-2-…………………………………… 18

جدول 1-3-……………………………………. 23

جدول 1-4-……………………………………. 24

جدول 1-5-……………………………………. 25