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Instrumentation, Mesure, Métrologie

1631-4670
Revue des Systèmes
 

 ARTICLE VOL 17/1 - 2018  - pp.153-165  - doi:10.3166/i2m.17.153-165
TITRE
Modèle de combinaison de champ électrique et de lumière pour la désactivation de bactéries biofilm

TITLE
Combination model of electric field and light for deactivation biofilm bacteria

RÉSUMÉ

Les ingrédients de base pour la fabrication de dispositifs médicaux sont variés et nécessitent donc différentes techniques de stérilisation. Des techniques de stérilisation non génératrices de chaleur sont nécessaires car tous les dispositifs médicaux ne sont pas fabriqués en matériaux résistant àla chaleur. Cette étude vise àdévelopper un modèle mathématique utilisant une combinaison de champ électrique et de lumière pour désactiver les bactéries formant des biofilms. Des modèles mathématiques sont utilisés pour expliquer le mécanisme par lequel le nombre de bactéries sur le biofilm est réduit. Le test du modèle mathématique a étéréaliséuniquement dans une intensitéde champ électrique de 2,5 à4,0 kV / cm et une intensitélumineuse de 50 à250 mW / cm2 et dans le biofilm de la bactérie Pseudomonas aeruginosa. La durée d'impulsion du champ électrique utiliséest de 50 µs et la longueur d'onde de la lumière est de 405 nm. Le biofilm provevant de la bactérie Pseudomonas aeruginosa a étédéveloppésur un cathéter et incubépendant 6 jours à37°C. Le biofilm est exposéàune température ambiante de 30 °C et une humiditéde l'air ambiante d'environ 75%. Les résultats ont montré qu'une augmentation des champs électriques et de la lumière entraînait un renforcement de la diminution du nombre de bactéries. La diminution du nombre de colonies bactériennes peut remplir des fonctions logarithmiques. La diminution du nombre de bactéries est provoquée par une augmentation de la quantité d'eau et d’ions diffusés qui traversent la membrane cellulaire, endommageant ainsi la membrane cellulaire. En raison de la modulation du champ électrique externe avec le champ électrique de l'espace de charge générépar la lumière, la diffusion d'eau et d'ions traversant la membrane augmente. Le champ électrique de la charge d'espace n'affecte pas l'occurrence d'une électroporation irréversible.



ABSTRACT

The basic ingredients for making medical devices are varied, so they require different sterilization techniques. Sterilization techniques that do not cause heat are needed because not all medical devices are made from heat-resistant materials. This study aims to develop a mathematical model of deactivation of biofilm-forming bacteria with a combination of electric fields and light. Mathematical models are used to explain the mechanism of the decrease in the number of bacteria on biofilms. The mathematical model testing was only carried out at the electric field intensity of 2.5 4.0 kV / cm and the light intensity of 50 250 mW / cm2 and in the biofilm of the bacterium Pseudomonas aeruginosa. The pulse duration of the electric field used is 50 µs, while the wavelength of light is 405 nm. Biofilm originated from the bacterium Pseudomonas aeruginosa grown on a catheter and incubated for 6 days at 37oC. Biofilm exposure was carried out at room temperature 30oC and environmental air humidity around 75%. The results showed that an increase in the electric fields and light caused an increase in the decrease in the number of bacteria. Decreasing the number of bacterial colonies that occur fulfills logarithmic functions. The decrease in the number of bacteria is caused by an increase in the amount of diffusion of water and ions that pass through the cell membrane, thereby damaging the cell membrane. Increased diffusion of water and ions that pass through the membrane occur because of the modulation of the external electric field with the electric field of the charge space produced by light. The electric field of space charge does not affect the occurrence of irreversible electroporation.



AUTEUR(S)
MOKHAMAD TIRONO, A SUHARININGSIH, Retna APSARI, Yasin MOH, AAN GUNAWAN

MOTS-CLÉS
biofilm, bactéries, champ, électricité, lumière, combinaison, intensité, exposition.

KEYWORDS
biofilm, bacteria, field, electricity, light, combination, intensity, exposure.

LANGUE DE L'ARTICLE
Anglais

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