Raziskovalci s Fakultete za strojništvo (Laboratorija za vodne in turbinske stroje – LVTS) so skupaj z Biotehniško fakulteto objavili rezultate raziskave v prestižni reviji Water research (IF=13.4), kjer so pokazali vpliv posameznega mikrometrskega kavitacijskega mehurčka na bakterijske celice Escherichia coli. Dokazali so, da so celice podvržene poškodbam v neposredni bližini mehurčka, obenem pa so z numerično analizo ocenili hidrodinamsko silo za inaktivacijo bakterijske celice.

Kavitacija je fizikalni pojav, ki opisuje fazni prehod iz tekočine v plin in nazaj v tekočino pri konstantni temperaturi. Nastanek in kolaps kavitacijskih mehurčkov je tisti, ki je odgovoren za mehanske, termične in kemijske učinke kavitacije, ki jih “izrabljamo” za različne namene; ena izmed njih je tudi inaktivacija mikroorganizmov v pitni in odpadni vodi. Kljub neštetim raziskavam na temo inaktivacije bakterijskih celic s strani kavitacije še vedno ne poznamo osnov razumevanja kolapsa mehurčka, ki je primerljive velikosti bakterijskim celicam. Zato so raziskovalci razvili sistem za generiranje posameznih kavitacijskih mehurčkov mikrometrske velikosti, kjer so uporabili tudi sistem optične pincete in hitro kamero za vizualizacijo hitrega kolapsa mikromehurčka. Sistem je omogočil spremljanje dinamike kolapsa mikromehurčka ob steni in v bližini bakterijskih celic. S pomočjo fluorescenčne mikroskopije so lahko določili poškodovane celice.

Slika 1: Grafični povzetek študije

Rezultati kažejo, da pride do odtrganja celic iz površine ali poškodovanja celic, če so v neposredni bližini kolapsa mikromehurčka. Dodatna numerična analiza je pokazala nastanek mikrocurka kot možen mehanizem poškodovanja celice. Raziskovalci so na podlagi eksperimentalnih in numeričnih rezultatov določili mejno hidrodinamsko silo, ki je potrebna za poškodovanje posamezne bakterijske celice E. coli.

Povezava do članka: https://doi.org/10.1016/j.watres.2023.119956.