Please use this identifier to cite or link to this item:
https://olympias.lib.uoi.gr/jspui/handle/123456789/40511Full metadata record
| DC Field | Value | Language |
|---|---|---|
| dc.contributor.author | Μακρή, Ελένη | el |
| dc.date.accessioned | 2026-10-19T08:23:05Z | - |
| dc.date.available | 2026-10-19T08:23:05Z | - |
| dc.identifier.uri | https://olympias.lib.uoi.gr/jspui/handle/123456789/40511 | - |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.26268/heal.uoi.20149 | - |
| dc.rights | Default License | - |
| dc.subject | Φωτοκατάλυση | el |
| dc.title | Φωτοκαταλυτική Απολύμανση Επιλεγμένων Παθογόνων Μικροοργανισμών υπό Συνθήκες Προσομοιωμένου Ηλιακού Φωτός με χρήση TiO2 | el |
| dc.type | masterThesis | en |
| heal.type | masterThesis | el |
| heal.type.en | Master thesis | en |
| heal.type.el | Μεταπτυχιακή εργασία | el |
| heal.language | el | el |
| heal.access | campus | el |
| heal.recordProvider | Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών | el |
| heal.publicationDate | 2026 | - |
| heal.abstract | Η παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή εστιάζει στη συστηματική πειραματική και θεωρητική μελέτη της αποτελεσματικότητας της ετερογενούς φωτοκαταλυτικής απολύμανσης τεσσάρων αντιπροσωπευτικών παθογόνων μικροοργανισμών σε υδατικό μέσο, με τη χρήση εναιωρήματος διοξειδίου του τιτανίου (TiO₂ Degussa P25, 1,0 g/L) υπό συνθήκες προσομοιωμένου ηλιακού φωτός. Ως πρότυπα βακτηριακά στελέχη επιλέχθηκαν δύο Gram-αρνητικά (Escherichia coli ATCC 25922 και Klebsiella pneumoniae ATCC 13883) και δύο Gram-θετικά (Staphylococcus aureus ATCC 25923 και Enterococcus faecalis ATCC 29212). Η πειραματική διαδικασία περιέλαβε τη διεξαγωγή πειραμάτων ελέγχου (σκοτεινή τοξικότητα και απλή φωτόλυση), τα οποία έδειξαν ότι η συνδυασμένη παρουσία καταλύτη και ακτινοβολίας είναι απαραίτητη για την αποτελεσματική αδρανοποίηση των μικροβιακών κυττάρων. Η σειρά ευαισθησίας των τεσσάρων μικροοργανισμών ως προς τον χρόνο πλήρους αδρανοποίησης (t.total) διαμορφώθηκε ως εξής: K. pneumoniae (20 λεπτά) > S. aureus (30 λεπτά) > E. coli (40 λεπτά) > E. faecalis (45 λεπτά). Η ερμηνεία της κινητικής αδρανοποίησης ανέδειξε τη σημασία των δομικών χαρακτηριστικών του κυτταρικού περιβλήματος. Η K. pneumoniae παρουσίασε την υψηλότερη ευαισθησία, γεγονός που ενδέχεται να σχετίζεται με την παρουσία του πολυσακχαριδικού καψυλίου της, το οποίο πιθανώς ευνοεί τις αλληλεπιδράσεις με τα σωματίδια του TiO₂ και κατ’ επέκταση την έκθεση του κυττάρου στις παραγόμενες δραστικές μορφές οξυγόνου (ROS). Αντίθετα, ο E. faecalis αναδείχθηκε ως ο πλέον ανθεκτικός μικροοργανισμός, εμφανίζοντας χαρακτηριστική διφασική κινητική συμπεριφορά, η οποία μπορεί να αποδοθεί, μεταξύ άλλων, στο παχύ και υψηλού βαθμού διασύνδεσης στρώμα πεπτιδογλυκάνης που λειτουργεί ως προστατευτικός φραγμός έναντι της δράσης των ROS. Για τη μαθηματική περιγραφή των μη γραμμικών καμπυλών επιβίωσης εφαρμόστηκε το τριπαραμετρικό τροποποιημένο μοντέλο Hom . Το μοντέλο παρουσίασε εξαιρετική προσαρμογή για τα στελέχη K. pneumoniae, S. aureus και E. coli (R² ≥ 0,986 και χαμηλές τιμές SSE), αποτυπώνοντας με ικανοποιητική ακρίβεια την αρχική φάση υστέρησης και την τελική επιβράδυνση της αδρανοποίησης . Ωστόσο, στην περίπτωση του E. faecalis παρατηρήθηκε χαμηλότερη προσαρμογή (R² = 0,946), γεγονός που αποδίδεται στην αδυναμία της ομαλής σιγμοειδούς συνάρτησης του μοντέλου να περιγράψει πλήρως το ενδιάμεσο στάδιο προσωρινής σταθεροποίησης του μικροβιακού πληθυσμού. Συμπερασματικά, η ετερογενής φωτοκατάλυση αποδείχθηκε ιδιαίτερα αποτελεσματική για την αδρανοποίηση των εξεταζόμενων παθογόνων μικροοργανισμών, καθώς η δράση των παραγόμενων δραστικών μορφών οξυγόνου προκαλεί εκτεταμένες βλάβες σε κρίσιμες κυτταρικές δομές. Η διεργασία αυτή δύναται να περιορίσει σημαντικά τον κίνδυνο επανενεργοποίησης και επαναπολλαπλασιασμού των μικροοργανισμών σε σύγκριση με συμβατικές μεθόδους απολύμανσης. Τέλος, η αυξημένη ανθεκτικότητα του E. faecalis υποδεικνύει ότι το συγκεκριμένο στέλεχος μπορεί να αποτελέσει έναν ιδιαίτερα χρήσιμο βιοδείκτη για την αξιολόγηση της απολυμαντικής ικανότητας προηγμένων οξειδωτικών διεργασιών σε εφαρμογές επεξεργασίας νερού. | el |
| heal.abstract | This master's thesis focuses on the systematic experimental and theoretical study of the efficiency of heterogeneous photocatalytic disinfection of four (4) representative pathogenic microorganisms in an aqueous medium, using a titanium dioxide suspension (TiO2 Degussa P25, 1.0 g/L) under simulated solar light conditions. Two Gram-negative bacterial strains (Escherichia coli ATCC 25922 and Klebsiella pneumoniae ATCC 13883) and two Gram-positive strains (Staphylococcus aureus ATCC 25923 and Enterococcus faecalis ATCC 29212) were selected as model microorganisms. The experimental procedure involved control experiments (dark toxicity and photolysis), which demonstrated that the synergy between the catalyst and radiation is essential for rapid cell inactivation, ruling out dark toxicity or sufficient direct photolysis. The sensitivity order of the four microorganisms regarding the time required for complete inactivation (totalt) was experimentally determined as follows: K. pneumoniae (20 λεπτά) > S. aureus (30 λεπτά) > E. coli (40 λεπτά) > E. faecalis (45 λεπτά). The biological interpretation of the inactivation kinetics highlighted the significance of the cell envelope structure. K. pneumoniae exhibited the highest sensitivity, as its capsular polysaccharide promoted the attachment of TiO2 nanoparticles via attractive Lewis acid-base interactions (extended XDLVO theory) overriding electrostatic repulsion, bringing the generation of reactive oxygen species (ROS) into direct contact with the cell membrane. Conversely, E. faecalis emerged as the most resistant microorganism, displaying characteristic step-like (biphasic) kinetics, with its thick and highly cross-linked peptidoglycan layer acting as a sacrificial physical barrier that significantly retards the diffusion of ROS. For the mathematical description of the non-linear survival curves, the three-parameter modified Hom model was applied. The model showed an excellent fit for K. pneumoniae, S. aureus, and E. coli (R2≥0.986, low SSE), accurately capturing the initial shoulder phase and the final tailing effect. However, an inherent limitation of the model was identified in the case of E. faecalis (R2=0.946), as the smooth sigmoidal nature of the function fails to mathematically simulate the intermediate experimental stabilization plateau of the population. In conclusion, heterogeneous solar photocatalysis significantly outperforms conventional disinfection methods, as it induces irreversible physicochemical destruction of the cell envelope, eliminating the risk of photoreactivation and regrowth of pathogens. Finally, the high resistance of E. faecalis confirms its suitability as the most reliable indicator organism for evaluating the disinfection capacity of advanced oxidation processes in real-world water treatment applications. | en |
| heal.advisorName | Αλμπάνης, Τριαντάφυλλος | el |
| heal.committeeMemberName | Αλμπάνης, Τριαντάφυλλος | el |
| heal.committeeMemberName | Σακκάς, Βασίλειος | el |
| heal.committeeMemberName | Κωνσταντίνου, Ιωάννης | el |
| heal.academicPublisher | Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Χημείας | el |
| heal.academicPublisherID | uoi | el |
| heal.fullTextAvailability | true | - |
| Appears in Collections: | Διατριβές Μεταπτυχιακής Έρευνας (Masters) - ΧΗΜ | |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Μ.E. Μακρή Ελένη (2026).pdf | 1.36 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
