Påvirkning av ultralyd på dyre- og planteceller

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sist endret: 2023-12-16 16:13

Kavitasjon i miljøet er hovedårsaken til den destruktive effekten av ultralyd på mikroorganismer. Hvis dannelsen av bobler ble undertrykt ved å øke det ytre trykket, avtok den destruktive effekten på protozoer. Det nesten øyeblikkelige bruddet av objekter i ultralydfeltet ble forårsaket av luftbobler eller karbondioksid i planteceller fanget inne i disse organismene.

Dette viser at store trykkforskjeller som oppstår under kavitasjon fører til brudd på cellemembraner og hele små organismer. Effekten av ultralyd på ulike typer sopp har blitt studert mange ganger. Så, ultralyd er vellykket brukt i fytopatologi. På sukkerroefrø infisert naturlig med Phoma betae, Cercospora beticola, Alternaria sp. eller Fusarium sp., var det mulig å ødelegge disse soppene og bakteriene mye bedre ved kortvarig bestråling med ultralyd i vann enn det har vært mulig å gjøre med etsing. Bestråling av frø med ultralyd under dressing øker effekten av et soppdrepende eller bakteriedrepende stoff betydelig. Årsaken er tilsynelatende at lydvibrasjoner øker diffusjonshastigheten av vann og stoffer oppløst i det gjennom membranene til planteceller, noe som gir en raskere effekt på sopp og bakterier.

Ultralyd har også en negativ effekt på individuelle celler av høyere organismer. Ved bestråling av røde blodlegemer (erytrocytter) ble følgende observert: de mistet sin opprinnelige form og strakte seg; samtidig oppstod deres misfarging (som et resultat av hemolyse). Ved ytterligere bestråling sprakk de til slutt og gikk i oppløsning til mange separate små kuler.

Allerede i 1928 ble det slått fast at lysende bakterier blir ødelagt av ultralyd. I de påfølgende årene ble det publisert et stort antall arbeider om effekten av ultralydbølger på bakterier og virus. Samtidig viste det seg at resultatene kunne være svært forskjellige: på den ene siden ble det observert økt agglutinasjon, tap av virulens eller fullstendig død av bakterier, på den annen side ble også den motsatte effekten notert - en økning i antall levedyktige individer. Sistnevnte forekommer spesielt ofte etter kortvarig bestråling og kan forklares med det faktum at under kortvarig bestråling skjer det først og fremst mekanisk separasjon av ansamlinger av bakterieceller, på grunn av at hver enkelt celle gir opphav til en ny koloni.

Det ble funnet at tyfusstaver blir fullstendig drept av ultralyd med en frekvens på 4, 6 MHz, mens stafylokokker og streptokokker bare er delvis skadet. Når bakterier dør, skjer oppløsningen deres samtidig, dvs. ødeleggelsen av morfologiske strukturer, slik at etter virkningen av ultralyd reduseres ikke bare antall kolonier i en gitt kultur, men telling av antall individer viser en nedgang i morfologisk bevarte former for bakterier. Ved bestråling med ultralyd med en frekvens på 960 kHz, ødelegges bakterier med en størrelse på 20–75 µm mye raskere og mer fullstendig enn bakterier med en størrelse på 8–12 µm [23].

Ved Moskvas sentrale forskningsinstitutt for traumatologi og ortopedi oppkalt etter V. I. NN Priorov utførte forskning [24] på effekten av lavfrekvent ultralydkavitasjon på den vitale aktiviteten til ulike stafylokokkstammer. I eksperimenter in vitro ble følgende resultater oppnådd. Ultralydbehandling ble utført ved en temperatur på 32 ° C ved bruk av en ultrasonisk disintegrator fra MSE (Storbritannia), som har følgende tekniske parametere: effekt 150 W, vibrasjonsfrekvens 20 kHz, amplitude 55 μm. Eksponeringstiden var 1, 2, 5" 7, 10 minutter. For hver eksponering ble det brukt separate hetteglass med 5 ml mikroorganismesuspensjon inneholdende 2500 mikrobielle legemer i 1 ml væske. av mediet umiddelbart etter ultralydbehandling gjør det ikke bare ikke svekkes, men ved noen eksponeringer av lyding (1-3 min) forsterkes den til og med litt. var ubetydelige og skilte seg nesten ikke fra kontrollen. Effekten av ultralyd på mikroorganismer kan vises ^ ikke umiddelbart, men etter en stund, nødvendig for utvikling av metabolske forstyrrelser i cellene, derfor ble inokuleringen av stafylokokker på faste næringsmedier studert 24, 36 og 48 timer etter ultralyd Før såing på petriskåler ble de sonikerte stammene av stafylokokker dyrket og i reagensrør med buljong i en termostat ved 37 ° C. Det ble funnet at etter 24 og 36 timer etter ultralydbehandling, reduseres antall dyrkede kolonier av stafylokokker sammenlignet med kontrollen, såingshastigheten av stafylokokker er omvendt proporsjonal med tidspunktet da mikroorganismer speiles. Etter 7-10 minutter med sonikering ga såingen enten ingen vekst, eller det vokste enkeltkolonier som ikke var typiske for stafylokokker på petriskåler. Etter 48 timer var den hemmende effekten av ultralyd mer uttalt og manifesterte seg i en ytterligere reduksjon i såingen av mikroorganismer ved alle eksponeringer.

En studie av følsomheten til lydde mikroorganismer for virkningen av noen antibiotika og antiseptika viste at i 8 av 13 medisiner som ble brukt, reduserte den minimale hemmende konsentrasjonen etter ultralydbehandling av stafylokokker 2-4 ganger. Dette indikerer gjennomførbarheten av kombinert bruk av lavfrekvente ultralydvibrasjoner og antibakterielle løsninger for en mer effektiv effekt på den mikrobielle cellen [7, 10].

Den destruktive effekten av ultralydbølger avhenger av konsentrasjonen av bakteriesuspensjonen. I en for tykk og derfor veldig viskøs suspensjon observeres ingen ødeleggelse av bakterier, men bare oppvarming kan noteres. Ulike stammer av samme bakterieart kan ha helt forskjellige holdninger til ultralydbestråling [11].

Dermed kan vi konkludere med at effekten av ultralyd på biomateriale generelt og mikroorganismer, spesielt, avhenger av mange miljøfaktorer og av tilstanden til levende materie, og i virkeligheten er det ganske vanskelig å forutsi.

Eksperimenter med ultralydsrensing av titan intraossøse tannimplantater i ulike arbeidsløsninger ble utført ved avdelingen til SSTU.

Rengjøringen av produktene er jo mer effektiv, jo nærmere de er den emitterende overflaten til emitteren. Med avstand fra senderen endres intensiteten til ultralydvibrasjoner langs en idealisert kurve. Det beste resultatet ble oppnådd ved en intensitet på 16 W / cm2 i vann fra springen og industrielt ved 50 + 5 ° C med en sulfanolkonsentrasjon på 0,25 % med en sonikeringstid på 5-10 minutter (fig. 2.1). De sonikerte produktene ble plassert i en avstand på ikke mer enn 10 mm fra den emitterende overflaten.

Således, ifølge eksperimentene, gir en økning i intensiteten fra 0,4 til 16 W / cm2 en forbedring i kvaliteten på rengjøringen (fig. 2.2), men 100% sterilisering av produktene oppnås ikke i noen modus.