Secondo Report HS: messa a punto della sperimentazione

"STUDIO DELL'IGIENICITA' DELLE SUPERFICI OTTENUTE CON TECNICHE GALVANICHE E CONFRONTO CON ALTRI MATERIALI: MESSA A PUNTO DELL'ESPERIMENTO"

Da una collaborazione fra il Consorzio Ecometal, il Dip. di Ingegneria dei Materiali, il Dip. di Scienze Biomediche e il Dip. di Medicina e Chirurgia dell'Università di Modena e Reggio Emilia è nato un progetto di ricerca che mira a dare una quantificazione comparativa dell'igienicità di superficie di materiali dotati di riporti galvanici industrialmente diffusi. Oggetto di studio è la capacità di attecchimento di biofilms batterici a superfici rivestite con riporto galvanico piuttosto che a un materiale d'uso comune (acciaio inox, vetro, ecc.). Lo scopo è confrontare le capacità di inibizione delle colonie batteriche e di eventuale eliminazione tramite detergenti a basso impatto ambientale nei vari casi.
Lo studio della formazione dei biofilm su rivestimenti galvanici comincia con la caratterizzazione superficiale degli stessi eseguita mediante misura della rugosità e osservazione microstrutturale con microscopio elettronico a scansione (SEM). In questa fase preliminare sono stati studiati un rivestimento in cromo decorativo con interlayer in nichel e un rivestimento commercialmente conosciuto come "Ruthenyum Theta", entrambi eseguiti su Carbon Steel (ASTM A366). Essi vengono poi paragonati a uno standard di riferimento realizzato in acciaio inox.
Le misure di rugosità sono state eseguite con un rugosimetro SurfTest SJ-400 Mitutoyo alle condizione operative riportate in Tabella 1.

Norma ISO 97 N 3
Profilo R Cut-Off 0.8mm
Campo 800um Filtro GAUSS
Tabella 1- Condizioni di misura

Per ogni campione sono state prese due direzioni di corsa, una perpendicolari alle leggere rigature di lucidatura (direzione 1) e una parallela alle stesse (direzione 2). Ogni direzione è stata campionata due volte, ottenendo due diversi valori medi (Tabella 2). I campioni rivestiti presentano, dunque, una rugosità molto inferiore rispetto a quella del campione in inox; tale differenza, però, è dovuta fortemente alla diversa finitura superficiale dei campioni, causata dalle differenti lavorazioni meccaniche subite. Lo standard presenta delle linee di taglio dovute alla lavorazione meccanica, evidenziate anche dall'analisi microstrutturale al SEM (figura2A), che ne aumentano significativamente la rugosità. I campioni rivestiti, invece, presentano superfici estremamente lisce con un numero molto limitato di difetti (figura 2B) in quanto essi sono stati lucidati a specchio. A causa della grande differenza di rugosità tra campioni rivestiti e standard, in una fase successiva della ricerca anche il campione in inox verrà lucidato in modo da avere condizioni di superficie paragonabili durante la deposizione dei biofilms.

Materiale Ra (direzione1)
[µm]		 Ra (direzione2)
[µm]		 Rz (direzione1)
[µm]		 Rz (direzione2)
[µm]
Standard in Acciaio Inox 1.14 1.11 4.8 5.0
Cromatura decorativa 0.15 0.04 0.8 0.6
Ruthenyum Theta 0.12 0.06 0.6 0.4
Tabella 2- Valori di rugosità

Figura 2- Immagini SEM dello standard in acciaio inox (foto A) e del campione rivestito mediante cromatura decorativa (foto B)

Saggio quantitativo in liquido
I campioni sono stati posti a contatto con una sospensione in tampone fosfato di Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853 (108 UFC/ml) posta poi in agitazione in un CDC Biofilm Reactor. A tempi stabiliti (0, 24, 48 e 72 ore) la formazione di biofilm da parte di P.aeruginosa sui campioni è stata valutata trasferendoli in provette, contenenti tampone fosfato, agitate su vortex per 5 min, al fine di separate i batteri adesi e seminate, previa diluizione. Per la determinazione delle cariche di sospensioni e biofilm è stato impiegato terreno selettivo (Mac Conkey Agar, Oxoid) e incubazione a 30°C per 24-48 ore. L'esperimento è stato condotto in triplo e la media delle cariche batteriche riscontrate nelle tre determinazioni sono state riportate in grafici. Da sottolineare che la concentrazione al tempo 0 si riferisce alla quantità di batteri introdotti nella soluzione e non a un biofilm formatosi sui campioni.

Figura 3- Andamento dei logaritmi delle cariche medie di Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853

Figura 4- Istogramma dei logaritmi delle cariche medie di Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853

Le analisi preliminari hanno dimostrato che:
• Si ha formazione del biofilm in tutti i campioni, già dopo le prime 24 ore.
• I campioni rivestiti mostrano una carica batterica inferiore rispetto a quella dello standard a tutti i tempi di prelievo in esame; tra questi quello a minor carica batterica in assoluto è il rivestimento "Ruthenyum Theta".

Tuttavia, rimane da verificare se tali risultati siano legati all'effettiva presenza di un numero inferiore di batteri rispetto allo standard. La presenza in soluzione dopo trattamento con vortex di un numero maggiore di batteri potrebbe infatti essere dovuta alla minore adesione del biofilm allo standard rispetto ai campioni rivestiti.

Figura 5- Cariche vitali di Pseudomonas aeruginosa valutate mediante conteggio su piastra