Ultraäänen vaikutus eläin- ja kasvisoluihin

2024 Kirjoittaja: Seth Attwood | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-16 16:04

Kavitaatio ympäristössä on tärkein syy ultraäänen mikro-organismeja tuhoavaan vaikutukseen. Jos kuplien muodostumista tukahdutettiin lisäämällä ulkoista painetta, tuhoava vaikutus alkueläimiin väheni. Lähes hetkellinen esineiden repeämä ultraäänikentässä johtui ilmakuplista tai hiilidioksidista kasvisoluissa, jotka jäivät loukkuun näiden organismien sisään.

Tämä osoittaa, että kavitaation aikana syntyvät suuret paine-erot johtavat solukalvojen ja kokonaisten pienten organismien repeytymiseen. Ultraäänen vaikutusta erityyppisiin sieniin on tutkittu monta kertaa. Joten ultraääntä käytetään menestyksekkäästi fytopatologiassa. Sokerijuurikkaan siemenillä, jotka ovat saaneet luonnollisesti Phoma betae, Cercospora beticola, Alternaria sp. tai Fusarium sp., nämä sienet ja bakteerit pystyttiin tuhoamaan paljon paremmin lyhytaikaisella säteilytyksellä ultraäänellä vedessä kuin etsauksella. Siementen säteilytys ultraäänellä kastikkeen aikana parantaa merkittävästi fungisidisen tai bakterisidisen aineen vaikutusta. Syynä on ilmeisesti se, että äänivärähtelyt lisäävät veden ja siihen liuenneiden aineiden diffuusionopeutta kasvisolujen kalvojen läpi, mikä saa aikaan nopeamman vaikutuksen sieniin ja bakteereihin.

Ultraäänellä on myös negatiivinen vaikutus korkeampien organismien yksittäisiin soluihin. Punasoluja (erytrosyyttejä) säteilytettäessä havaittiin: ne menettivät alkuperäisen muotonsa ja venyivät; samaan aikaan tapahtui niiden värimuutos (hemolyysin seurauksena). Lisäsäteilytyksen jälkeen ne lopulta repeytyivät ja hajosivat useiksi erillisiksi pieniksi palloiksi.

Jo vuonna 1928 todettiin, että valovoimaiset bakteerit tuhoutuvat ultraäänellä. Seuraavina vuosina julkaistiin suuri määrä teoksia ultraääniaaltojen vaikutuksesta bakteereihin ja viruksiin. Samalla kävi ilmi, että tulokset voivat olla hyvin erilaisia: toisaalta havaittiin lisääntynyttä agglutinaatiota, virulenssin menetystä tai bakteerien täydellistä kuolemaa, toisaalta havaittiin myös päinvastainen vaikutus - lisääntynyt elinkelpoisten yksilöiden määrä. Jälkimmäistä esiintyy erityisen usein lyhytaikaisen säteilytyksen jälkeen, ja se voidaan selittää sillä, että lyhytaikaisen säteilytyksen aikana tapahtuu ensinnäkin bakteerisolujen kertymien mekaaninen erottuminen, minkä seurauksena jokainen yksittäinen solu synnyttää uuden pesäkkeen.

Havaittiin, että lavantautit kuolevat kokonaan ultraäänellä taajuudella 4,6 MHz, kun taas stafylokokit ja streptokokit vaurioituvat vain osittain. Bakteerien kuollessa tapahtuu samanaikaisesti niiden liukeneminen eli morfologisten rakenteiden tuhoutuminen, joten ultraäänen vaikutuksesta pesäkkeiden lukumäärä tietyssä viljelmässä ei vain vähene, vaan yksilöiden lukumäärän laskeminen paljastaa morfologisesti säilyneet bakteerimuodot. Ultraäänellä 960 kHz:n taajuudella säteilytettäessä 20–75 µm:n bakteerit tuhoutuvat paljon nopeammin ja täydellisemmin kuin kooltaan 8–12 µm [23].

Moskovan traumatologian ja ortopedian keskustutkimuslaitoksessa, joka on nimetty V. I. NN Priorov suoritti tutkimusta [24] matalataajuisen ultraäänikavitaation vaikutuksesta eri stafylokokkikantojen elintärkeään toimintaan. In vitro -kokeissa saatiin seuraavat tulokset. Ultraäänikäsittely suoritettiin 32 °C:n lämpötilassa käyttämällä MSE:n (Iso-Britannia) ultraäänihajottajaa, jolla on seuraavat tekniset parametrit: teho 150 W, värähtelytaajuus 20 kHz, amplitudi 55 μm. Altistusaika oli 1, 2, 5 "7, 10 minuuttia. Jokaista altistusta varten käytettiin erillisiä injektiopulloja, joissa oli 5 ml mikro-organismisuspensiota, jotka sisälsivät 2500 mikrobikappaletta 1 ml:ssa nestettä. väliaineen välittömästi ultraäänikäsittelyn jälkeen ei ainoastaan heikkenee, mutta joissain luotausaltistuksissa (1-3 min) se jopa hieman voimistuu. olivat merkityksettömiä eivätkä juuri eronneet kontrollista. Ultraäänen vaikutus mikro-organismeihin voi ilmaantua ^ ei heti, vaan jonkin ajan kuluttua, välttämätön aineenvaihduntahäiriöiden kehittyminen soluissa, joten stafylokokin siirrostusta kiinteälle ravintoaineelle tutkittiin 24, 36 ja 48 tuntia ultraäänen jälkeen Ennen kylvöä petrimaljoille sonikoituja stafylokokkikantoja viljeltiin. ja koeputkissa liemen kanssa termostaatissa 37 °C:ssa. Todettiin, että 24 ja 36 tunnin kuluttua ultraäänikäsittelystä kasvaneiden stafylokokkipesäkkeiden määrä kontrolliin verrattuna vähenee, stafylokokin kylvönopeus on kääntäen verrannollinen mikro-organismien luotausaikaan. 7-10 minuutin sonikoinnin jälkeen kylvö joko ei antanut kasvua tai petrimaljoille kasvoi yksittäisiä pesäkkeitä, jotka eivät olleet tyypillisiä stafylokokille. 48 tunnin kuluttua ultraäänen estovaikutus oli selvempi ja ilmeni mikro-organismien lisääntymisen vähentymisessä edelleen kaikilla altistuksilla.

Tutkimus kuultujen mikro-organismien herkkyydestä joidenkin antibioottien ja antiseptisten aineiden vaikutukselle osoitti, että 8:ssa 13 käytetystä lääkkeestä stafylokokin ultraäänihoidon jälkeen pienin estävä pitoisuus laski 2-4 kertaa. Tämä osoittaa, että matalataajuisten ultraäänivärähtelyjen ja antibakteeristen ratkaisujen yhteiskäyttö on mahdollista tehokkaamman vaikutuksen aikaansaamiseksi mikrobisoluun [7, 10].

Ultraääniaaltojen tuhoava vaikutus riippuu bakteerisuspension pitoisuudesta. Liian paksussa ja siksi erittäin viskoosissa suspensiossa ei havaita bakteerien tuhoutumista, mutta vain kuumenemista voidaan havaita. Saman bakteerilajin eri kannat voivat suhtautua täysin eri tavalla ultraäänisäteilytykseen [11].

Siten voidaan päätellä, että ultraäänen vaikutus biomateriaaliin yleensä ja mikro-organismeihin erityisesti riippuu monista ympäristötekijöistä ja elävän aineen tilasta, ja todellisuudessa sitä on melko vaikea ennustaa.

SSTU:n osastolla suoritettiin kokeita ultraäänipuhdistuksesta titaanista luunsisäisten hammasimplanttien eri työliuoksissa.

Tuotteiden puhdistus on sitä tehokkaampaa, mitä lähempänä ne ovat emitterin emittoivaa pintaa. Etäisyydellä emitteristä ultraäänivärähtelyjen intensiteetti muuttuu idealisoitua käyrää pitkin. Paras tulos saavutettiin teholla 16 W / cm2 vesijohto- ja teollisuusvedessä lämpötilassa 50 + 5 °C sulfanolipitoisuudella 0,25 % ja sonikointiajalla 5-10 minuuttia (kuva 2.1). Sonikoidut tuotteet sijaitsivat enintään 10 mm:n etäisyydellä emittoivasta pinnasta.

Siten kokeiden mukaan intensiteetin lisäys 0,4 :sta 16 W / cm2:iin parantaa puhdistuksen laatua (kuva 2.2), mutta tuotteiden 100-prosenttista sterilointia ei saavuteta millään tavalla.