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Antibakterielle Eigenschaften der Klasse der nichtionischen Surfactanten Lutensol und die Konsequenzen für die Probenvorbereitung

Filip Durco

Art der Arbeit

Masterarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Lebenswissenschaften

Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)

Masterstudium Molekulare Mikrobiologie und Immunbiologie

Betreuer*in

Martin Wagner

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DOI

10.25365/thesis.37153

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-29481.30466.881155-5

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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Lutensol ist der Überbegriff für die Klasse der ethoxylierten nichtionischen Surfactanten, die als Detergenzien und Waschmittel Anwendung finden. Unterschiedliche Typen von Lutensol beinhalten ethoxylierte Oxo-Alkohole deren Struktur überwiegend auf linearen Alkoholen, ethoxylierten Alkylphenolen und unterschiedlichen Typen von verzweigten bzw. linearen Alkoholen beruht. Lutensole kommen als Befeuchtungsmittel, emulgierende Substanzen, Detergenzien und Waschmittel zur Anwendung. Die jährliche Produktion liegt bei über 1.000 000 Tonnen. Trotz der breiten Anwendung von Lutensolen ist die öffentlich zugängliche Information über deren Zusammensetzung bzw. Wirkung sehr gering. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung der Wirkung von unterschiedlichen Lutensol-Typen anhand von zwei Modellorganismen – Escherichia coli und Listeria monocytogenes – um zum besseren Verständnis der bakteriziden Wirkung der Lutensole als auch der zugrunde liegenden Mechanismen beizutragen. Der Kombinationseffekt, über den Kwisda (2012) zum ersten Mal berichtet hat, war von besonders großem Interesse für die vorliegende Studie. Überraschenderweise wurde festgestellt, dass Lutensol des AO Typs – Lutensol AO 7 - in Kombination mit bestimmten Salzen einen dramatischen Anstieg der Toxizität gegenüber Bakterien aufweist. Soweit gibt es keine Erklärung für diesen Effekt. In Zusammenarbeit mit BASF wurde ein Screening von antimikrobiellen Wirkungen von Lutensol-Typen durchgeführt. Mittels Anwendung des chemischen Prinzips von T-SAR (Thinking in structure-activity relationship) in der zweiten Phase der Studie und basierend auf den Screening-Ergebnissen, wurden die zugrunde liegenden Effekte der unterschiedlichen Klassen von bakterizid wirkenden Lutensolen auf zellulärer Ebene untersucht. Es wurde festgestellt, dass der Kombinationseffekt weder für Lutensol AO 7 noch für Lutensole im Allgemeinen ein spezifisches Merkmal ist. Dieser Effekt wurde auch bei der Kombination anderer Salze mit verschiedenen Surfactanten beobachtet. Es wurde kein universell anwendbares Muster von diesem Effekt beobachtet, was darauf schließen lässt, dass der Kombinationseffekt von allen drei Variablen abhängt: vom anorganischen Salz, dem Surfactant sowie vom Modellorganismus. Es konnte gezeigt werden, dass die Ursache für den Zelltod die Beschädigung der Plasmamembran ist. Ein weiteres Ziel war die Identifizierung der Lutensol-Typen mit dem kleinsten Kombinationseffekt, was sie zu guten Kandidaten für die Matrix-Lysis machen würde. Beim Lutensol TO 12 wurde in diesem Zusammenhang die niedrigste bakterizide Wirkung beobachtet.

Abstract

(Englisch)

Lutensol is the umbrella term for a class of ethoxylated non-ionic surfactants, which are used for detergents, cleaners and industrial formulators. The different grades of Lutensols include oxo-alcohol ethoxylates that are based on predominately linear alcohols as well as alkylphenol ethoxylates and different types of branched or non-linear alcohols. The different grades of Lutensols can be used as wetting agents, emulsifiers, detergents and cleaners with a yearly production of more than 1.000.000 tons. Although Lutensols are used for many applications, there is only very limited detailed information publicly available. The aim of this master thesis was to study the influence of different types of Lutensol on model organisms, such as Escherichia coli and Listeria monocytogenes, in order to contribute more detailed knowledge concerning the bactericidal activity of Lutensols and the underlying mechanisms. A combinational effect that was first reported by Kwisda (2012) was of special interest for this study. It was surprisingly found that Lutensol AO 7 (of the AO grade) in combination with certain salts shows a dramatically increased toxicity towards bacteria. So far no explanation has been available for such an effect. In cooperation with BASF, first a screening for antimicrobial effects of Lutensol grades representatives was done. By applying the chemical concept of T-SAR (Thinking in structure-activity relationship) in the second phase and based on the screening results, the underlying principles of bactericidal effects of different classes of Lutensols on the cellular level were investigated. Furthermore, it was discovered that the combinational effect is neither an unique feature of Lutensol AO 7, nor it is an unique feature of Lutensol grades in general. This effect was also detected in combination of inorganic salts with diverse surfactants. No universal pattern of this effect was observed, thus it can be said that the combinational effect depends on all three variables: inorganic salt, surfactant and model organism. It was shown that the plasma membrane damage is the main cause of bacterial death. A particular research question was to determine the Lutensol grade with the least combinational effect which would make it a good candidate for the Matrix-Lysis procedure. In this respect, Lutensol TO 12 was found to have the least bactericidal effect.

Autor*innen

Filip Durco

Haupttitel (Englisch)

Antibakterielle Eigenschaften der Klasse der nichtionischen Surfactanten Lutensol und die Konsequenzen für die Probenvorbereitung

Paralleltitel (Englisch)

Antibacterial properties of the non-ionic surfactant class Lutensol and the consequences for sample-preparation methods

Publikationsjahr

2015

Umfangsangabe

X, 93 S.

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Martin Wagner

Klassifikation

42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie

AC Nummer

AC12284401

Utheses ID

32928

Studienkennzahl

UA | 066 | 830 | |

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Schlagwörter