Επίδραση των υπερήχων σε ζωικά και φυτικά κύτταρα

2024 Συγγραφέας: Seth Attwood | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-16 16:02

Η σπηλαίωση στο περιβάλλον είναι ο κύριος λόγος για την καταστροφική επίδραση των υπερήχων στους μικροοργανισμούς. Εάν ο σχηματισμός φυσαλίδων κατασταλεί αυξάνοντας την εξωτερική πίεση, τότε η καταστροφική επίδραση στα πρωτόζωα μειώθηκε. Η σχεδόν στιγμιαία ρήξη αντικειμένων στο πεδίο των υπερήχων προκλήθηκε από φυσαλίδες αέρα ή διοξείδιο του άνθρακα σε φυτικά κύτταρα παγιδευμένα μέσα σε αυτούς τους οργανισμούς.

Αυτό δείχνει ότι οι μεγάλες διαφορές πίεσης που προκύπτουν κατά τη διάρκεια της σπηλαίωσης οδηγούν σε ρήξη κυτταρικών μεμβρανών και ολόκληρων μικρών οργανισμών. Η επίδραση των υπερήχων σε διάφορους τύπους μυκήτων έχει μελετηθεί πολλές φορές. Έτσι, ο υπέρηχος χρησιμοποιείται με επιτυχία στη φυτοπαθολογία. Σε σπόρους ζαχαρότευτλων μολυσμένους φυσικά με Phoma betae, Cercospora beticola, Alternaria sp. ή Fusarium sp., ήταν δυνατό να καταστραφούν αυτοί οι μύκητες και τα βακτήρια πολύ καλύτερα με βραχυπρόθεσμη ακτινοβόληση με υπερήχους στο νερό από ό,τι ήταν δυνατό να γίνει με τη χάραξη. Η ακτινοβόληση των σπόρων με υπερήχους κατά την επίδεση ενισχύει σημαντικά την επίδραση μιας μυκητοκτόνου ή βακτηριοκτόνου ουσίας. Ο λόγος, προφανώς, είναι ότι οι ηχητικές δονήσεις αυξάνουν τον ρυθμό διάχυσης του νερού και των ουσιών που διαλύονται σε αυτό μέσω των μεμβρανών των φυτικών κυττάρων, γεγονός που επιτυγχάνει πιο γρήγορη επίδραση στους μύκητες και τα βακτήρια.

Ο υπέρηχος έχει επίσης αρνητική επίδραση σε μεμονωμένα κύτταρα ανώτερων οργανισμών. Κατά την ακτινοβόληση ερυθρών αιμοσφαιρίων (ερυθροκύτταρα), παρατηρήθηκαν τα εξής: έχασαν το αρχικό τους σχήμα και τεντώθηκαν. ταυτόχρονα επήλθε και αποχρωματισμός τους (απόρροια αιμόλυσης). Μετά από περαιτέρω ακτινοβολία, τελικά έσπασαν και διαλύθηκαν σε πολλές ξεχωριστές μικρές μπάλες.

Ήδη το 1928, διαπιστώθηκε ότι τα φωτεινά βακτήρια καταστρέφονται με υπερήχους. Τα επόμενα χρόνια, ένας μεγάλος αριθμός εργασιών δημοσιεύτηκε σχετικά με την επίδραση των υπερηχητικών κυμάτων σε βακτήρια και ιούς. Ταυτόχρονα, αποδείχθηκε ότι τα αποτελέσματα θα μπορούσαν να είναι πολύ διαφορετικά: αφενός, παρατηρήθηκε αυξημένη συγκόλληση, απώλεια μολυσματικότητας ή πλήρης θάνατος βακτηρίων, αφετέρου, παρατηρήθηκε επίσης το αντίθετο αποτέλεσμα - αύξηση της τον αριθμό των βιώσιμων ατόμων. Το τελευταίο συμβαίνει ιδιαίτερα συχνά μετά από βραχυπρόθεσμη ακτινοβόληση και μπορεί να εξηγηθεί από το γεγονός ότι κατά τη βραχυπρόθεσμη ακτινοβολία, πρώτα απ 'όλα, συμβαίνει μηχανικός διαχωρισμός συσσωρεύσεων βακτηριακών κυττάρων, λόγω του οποίου κάθε μεμονωμένο κύτταρο δημιουργεί μια νέα αποικία.

Διαπιστώθηκε ότι οι τυφοειδής ράβδοι σκοτώνονται πλήρως με υπερήχους με συχνότητα 4, 6 MHz, ενώ οι σταφυλόκοκκοι και οι στρεπτόκοκκοι καταστρέφονται μόνο μερικώς. Με τον θάνατο των βακτηρίων, η διάλυσή τους συμβαίνει ταυτόχρονα, δηλαδή η καταστροφή των μορφολογικών δομών, έτσι ώστε μετά τη δράση του υπερήχου, όχι μόνο μειώνεται ο αριθμός των αποικιών σε μια δεδομένη καλλιέργεια, αλλά η καταμέτρηση του αριθμού των ατόμων αποκαλύπτει μείωση του μορφολογικά διατηρημένες μορφές βακτηρίων. Όταν ακτινοβολούνται με υπερήχους σε συχνότητα 960 kHz, τα βακτήρια μεγέθους 20-75 μm καταστρέφονται πολύ πιο γρήγορα και πληρέστερα από τα βακτήρια με μέγεθος 8-12 μm [23].

Στο Κεντρικό Ερευνητικό Ινστιτούτο Τραυματολογίας και Ορθοπαιδικής της Μόσχας με το όνομα V. I. Ο NN Priorov διεξήγαγε έρευνα [24] σχετικά με την επίδραση της σπηλαίωσης με υπερήχους χαμηλής συχνότητας στη ζωτική δραστηριότητα διαφόρων στελεχών σταφυλόκοκκου. Σε πειράματα in vitro, ελήφθησαν τα ακόλουθα αποτελέσματα. Η επεξεργασία με υπερήχους πραγματοποιήθηκε σε θερμοκρασία 32 ° C με χρήση αποσαθρωτή υπερήχων από την MSE (Μεγάλη Βρετανία), ο οποίος έχει τις ακόλουθες τεχνικές παραμέτρους: ισχύς 150 W, συχνότητα δόνησης 20 kHz, πλάτος 55 μm. Ο χρόνος έκθεσης ήταν 1, 2, 5 "7, 10 λεπτά. Για κάθε έκθεση χρησιμοποιήθηκαν ξεχωριστά φιαλίδια με 5 ml εναιωρήματος μικροοργανισμών που περιείχαν 2500 μικροβιακά σώματα σε 1 ml υγρού. του μέσου αμέσως μετά την επεξεργασία με υπερήχους όχι μόνο δεν εξασθενεί, αλλά σε ορισμένες εκθέσεις ήχου (1-3 λεπτά) εντείνεται ακόμη και ελαφρώς. ήταν ασήμαντες και σχεδόν δεν διέφεραν από τον έλεγχο. Η επίδραση του υπερήχου στους μικροοργανισμούς μπορεί να εμφανιστεί ^ όχι αμέσως, αλλά μετά από λίγο, απαραίτητη για την ανάπτυξη μεταβολικών διαταραχών στα κύτταρα, επομένως, ο εμβολιασμός του σταφυλόκοκκου σε στερεά θρεπτικά μέσα μελετήθηκε 24, 36 και 48 ώρες μετά τον υπέρηχο Πριν από τη σπορά σε τρυβλία Petri, καλλιεργήθηκαν τα στελέχη του σταφυλόκοκκου με υπερήχους και σε δοκιμαστικούς σωλήνες με ζωμό σε θερμοστάτη στους 37°C. Βρέθηκε ότι μετά από 24 και 36 ώρες μετά την υπερηχητική επεξεργασία, ο αριθμός των αναπτυσσόμενων αποικιών σταφυλόκοκκων σε σύγκριση με τον έλεγχο μειώνεται, ο ρυθμός σποράς του σταφυλόκοκκου είναι αντιστρόφως ανάλογος με τον χρόνο ηχογράφησης των μικροοργανισμών. Μετά από 7-10 λεπτά κατεργασίας με υπερήχους, η σπορά είτε δεν έδωσε καμία ανάπτυξη, είτε μεμονωμένες αποικίες μη τυπικές για τον σταφυλόκοκκο αναπτύχθηκαν σε τρυβλία Petri. Μετά από 48 ώρες, η ανασταλτική δράση των υπερήχων ήταν πιο έντονη και εκδηλώθηκε με περαιτέρω μείωση της σποράς των μικροοργανισμών σε όλες τις εκθέσεις.

Μια μελέτη της ευαισθησίας των μικροοργανισμών που ακούγονται στη δράση ορισμένων αντιβιοτικών και αντισηπτικών έδειξε ότι σε 8 από τα 13 φάρμακα που χρησιμοποιήθηκαν, η ελάχιστη ανασταλτική συγκέντρωση μετά την υπερηχητική θεραπεία του σταφυλόκοκκου μειώθηκε 2-4 φορές. Αυτό υποδηλώνει τη σκοπιμότητα της συνδυασμένης χρήσης κραδασμών υπερήχων χαμηλής συχνότητας και αντιβακτηριακών διαλυμάτων για πιο αποτελεσματική επίδραση στο μικροβιακό κύτταρο [7, 10].

Η καταστροφική επίδραση των υπερηχητικών κυμάτων εξαρτάται από τη συγκέντρωση του βακτηριακού εναιωρήματος. Σε ένα πολύ παχύ και, επομένως, πολύ παχύρρευστο εναιώρημα, δεν παρατηρείται καταστροφή βακτηρίων, αλλά μόνο θέρμανση μπορεί να σημειωθεί. Διαφορετικά στελέχη του ίδιου βακτηριακού είδους μπορεί να έχουν εντελώς διαφορετική στάση απέναντι στην ακτινοβολία με υπερήχους [11].

Έτσι, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι η επίδραση του υπερήχου στο βιοϋλικό γενικά και στους μικροοργανισμούς ειδικότερα εξαρτάται από πολλούς περιβαλλοντικούς παράγοντες και από την κατάσταση της ζωντανής ύλης και στην πραγματικότητα είναι μάλλον δύσκολο να προβλεφθεί.

Πειράματα καθαρισμού με υπερήχους ενδοοστικών οδοντικών εμφυτευμάτων τιτανίου σε διάφορα διαλύματα εργασίας πραγματοποιήθηκαν στο τμήμα του SSTU.

Ο καθαρισμός των προϊόντων είναι όσο πιο αποτελεσματικός, τόσο πιο κοντά βρίσκονται στην επιφάνεια εκπομπής του πομπού. Με την απόσταση από τον εκπομπό, η ένταση των υπερηχητικών δονήσεων αλλάζει κατά μήκος μιας εξιδανικευμένης καμπύλης. Το καλύτερο αποτέλεσμα λήφθηκε σε ένταση 16 W / cm2 σε νερό βρύσης και βιομηχανικό νερό στους 50 + 5 ° C με συγκέντρωση σουλφανόλης 0,25% με χρόνο υπερήχων 5-10 λεπτά (Εικ. 2.1). Τα προϊόντα με υπερήχους εντοπίστηκαν σε απόσταση όχι μεγαλύτερη από 10 mm από την επιφάνεια εκπομπής.

Έτσι, σύμφωνα με τα πειράματα, μια αύξηση της έντασης από 0,4 σε 16 W / cm2 δίνει βελτίωση στην ποιότητα καθαρισμού (Εικ. 2.2), αλλά η αποστείρωση 100% των προϊόντων δεν επιτυγχάνεται με κανένα τρόπο.