Relationship between roughness

and physicochemical properties of glass surface

and theoretical adhesion of bacterial cells

 

J. Bengourram1, F. Hamadi2, M. Mabrouki1,

N. Kouider1, M. Zekraoui1, M. Ellouali2, H. Latrache2*

1 Equipe de recherche « Génie industriel, agroalimentaire et environnement »

2 Equipe de recherche « microbiologie et biochimie appliquée à l’agroalimentaire, l’environnement et la santé ».

Faculté des Sciences et Techniques, BP 523, 23000 Beni-Mellal, Maroc

* Corresponding author. E-mail: latracheh@yahoo.fr

Received: 14 April 2008; revised version accepted: 20 September 2008

 

Abstract

     Substratum topography surface is recognized as a parameter that affects the bioadhesion of bacterial cells and biofilm formation. In this work, a series of roughness levels was produced on glass surface and the effect of this roughness on physicochemical properties of these surfaces was investigated by contact angle measurements. The roughness level ranged from Ra=0.46 mm to Ra=3.55 mm.

     The results showed a minimal value for hydrophobicity and electron acceptor properties for extreme roughness (Ra=3.55 mm and Ra=0.46 mm). The large increase in the hydrophobicity was observed in Ra= 0.79 mm. The electron donor properties present a large decrease value at Ra= 0.79 mm. So, we can suggest that the Substratum topography is an important parameter influencing physicochemical characteristics.

     Simulation of adhesion of Escherichia coli 382, as a biological model, by XDLVO approach, has shown that this adhesion reaches a maximum value at Ra=0.79 µm. The Acid-Base (AB) interactions seem to play a crucial role in the prediction of this adhesion.

 

Keywords: Substratum; Adhesion; Roughness; Topography; Physico-chemical properties; Bacteria; DLVO; Acide-Base; Biofilm.

 

Résumé

     La topographie de la surface d’un substrat est reconnue comme un paramètre qui conditionne la bioadhésion des cellules bactériennes et de la formation du biofilm.Dans cette étude, une série de niveaux de rugosité a été produite sur la surface de verre et l'effet de cette rugosité sur les propriétés physico-chimiques de ces surfaces a été étudié par des mesures de l'angle de contact. L'intervalle de rugosité variait entre Ra=0,46 mm et  Ra=3.55 mm.

     Les résultats ont montré l’existence d’une valeur minimale pour l’hydrophobicité et le caractère accepteur d'électrons pour des valeurs extremums de rugosité étudié (Ra=3.55 mm et Ra=0.46 mm). Une importante augmentation de l’hydrophobicité a été observée pour le substrat de rugosité Ra=0.79 mm. Le caractère donneur d'électrons présente un minimum pour Ra=0.79 mm. La topographie est un paramètre important affectant les propriétés physico-chimiques lors des études des bios adhésions sur des substrats de verre.

     La simulation de l'adhésion d'Escherichia coli 382, comme modèle biologique, par l'approche XDLVO, a montré que cette adhésion est maximale à Ra=0.79 µm. Les interactions Acide-Base (AB) semblent jouer un rôle crucial dans la prédiction de cette adhésion.


Mots clés: Substrat; Adhésion; Rugosité; Topographie; Propriétés physico-chimiques; Bactéries; DLVO; Acide-Base; Biofilm.

 

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