Inverkan av ultraljud på djur- och växtceller

2024 Författare: Seth Attwood | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-16 16:17

Kavitation i miljön är den främsta orsaken till den destruktiva effekten av ultraljud på mikroorganismer. Om bildandet av bubblor undertrycktes genom att öka det yttre trycket, minskade den destruktiva effekten på protozoer. Den nästan omedelbara bristningen av föremål i ultraljudsfältet orsakades av luftbubblor eller koldioxid i växtceller fångade inuti dessa organismer.

Detta visar att stora tryckskillnader som uppstår under kavitation leder till bristning av cellmembran och hela små organismer. Effekten av ultraljud på olika typer av svampar har studerats många gånger. Så, ultraljud används framgångsrikt i fytopatologi. På sockerbetsfrön infekterade naturligt med Phoma betae, Cercospora beticola, Alternaria sp. eller Fusarium sp., gick det att förstöra dessa svampar och bakterier mycket bättre genom korttidsbestrålning med ultraljud i vatten än vad det har varit möjligt att göra med etsning. Bestrålning av frön med ultraljud under dressing förstärker avsevärt effekten av en svampdödande eller bakteriedödande substans. Anledningen är tydligen att ljudvibrationer ökar diffusionshastigheten för vatten och ämnen som är lösta i det genom växtcellers membran, vilket ger en snabbare effekt på svampar och bakterier.

Ultraljud har också en negativ effekt på enskilda celler hos högre organismer. Vid bestrålning av röda blodkroppar (erytrocyter) observerades följande: de förlorade sin ursprungliga form och sträckte sig; samtidigt inträffade deras missfärgning (som ett resultat av hemolys). Vid ytterligare bestrålning sprack de till slut och sönderdelade till många separata små bollar.

Redan 1928 slogs det fast att lysande bakterier förstörs med ultraljud. Under de följande åren publicerades ett stort antal verk om effekten av ultraljudsvågor på bakterier och virus. Samtidigt visade det sig att resultaten kunde vara mycket olika: å ena sidan observerades ökad agglutination, förlust av virulens eller fullständig död av bakterier, å andra sidan noterades också den motsatta effekten - en ökning av antalet livskraftiga individer. Det senare inträffar särskilt ofta efter kortvarig bestrålning och kan förklaras av att vid kortvarig bestrålning först och främst sker mekanisk separation av ansamlingar av bakterieceller, på grund av vilken varje enskild cell ger upphov till en ny koloni.

Man fann att tyfusstavar helt dödas av ultraljud med en frekvens på 4, 6 MHz, medan stafylokocker och streptokocker skadas endast delvis. Med bakteriers död sker deras upplösning samtidigt, det vill säga förstörelsen av morfologiska strukturer, så att efter inverkan av ultraljud minskar inte bara antalet kolonier i en given kultur, utan att räkna antalet individer avslöjar en minskning av morfologiskt konserverade former av bakterier. När de bestrålas med ultraljud vid en frekvens av 960 kHz, förstörs bakterier med en storlek på 20–75 µm mycket snabbare och mer fullständigt än bakterier med en storlek på 8–12 µm [23].

Vid Moskvas centrala forskningsinstitut för traumatologi och ortopedi uppkallad efter V. I. NN Priorov genomförde forskning [24] om effekten av lågfrekvent ultraljudskavitation på den vitala aktiviteten hos olika stammar av stafylokocker. I experiment in vitro erhölls följande resultat. Ultraljudsbehandling utfördes vid en temperatur på 32 ° C med en ultraljudssönderdelningsanordning från MSE (Storbritannien), som har följande tekniska parametrar: effekt 150 W, vibrationsfrekvens 20 kHz, amplitud 55 μm. Exponeringstiden var 1, 2, 5 "7, 10 minuter. För varje exponering användes separata injektionsflaskor med 5 ml mikroorganismsuspension innehållande 2500 mikrobiella kroppar i 1 ml vätska. av mediet omedelbart efter ultraljudsbehandling gör det inte bara inte försvagas, men vid vissa exponeringar av ljud (1-3 min) förstärks det till och med något. var obetydliga och skilde sig nästan inte från kontrollen. Effekten av ultraljud på mikroorganismer kan uppträda ^ inte omedelbart, men efter ett tag, nödvändigt för utveckling av metabola störningar i cellerna, därför studerades ympningen av stafylokocker på fast näringsmedium 24, 36 och 48 timmar efter ultraljud. Före sådd på petriskålar odlades de sonikerade stammarna av stafylokocker och i provrör med buljong i en termostat vid 37 ° C. Det visade sig att efter 24 och 36 timmar efter ultraljudsbehandling minskar antalet odlade kolonier av stafylokocker jämfört med kontrollen, såddhastigheten för stafylokocker är omvänt proportionell mot tidpunkten för prognos av mikroorganismer. Efter 7-10 minuters sonikering gav ympningen antingen ingen tillväxt eller så växte enstaka kolonier som inte var typiska för stafylokocker på petriskålar. Efter 48 timmar var den hämmande effekten av ultraljud mer uttalad och visade sig i en ytterligare minskning av sådd av mikroorganismer vid alla exponeringar.

En studie av känsligheten hos ljudmikroorganismer för verkan av vissa antibiotika och antiseptika visade att i 8 av 13 använda läkemedel minskade den lägsta hämmande koncentrationen efter ultraljudsbehandling av stafylokocker 2-4 gånger. Detta indikerar genomförbarheten av den kombinerade användningen av lågfrekventa ultraljudsvibrationer och antibakteriella lösningar för en mer effektiv effekt på den mikrobiella cellen [7, 10].

Den destruktiva effekten av ultraljudsvågor beror på koncentrationen av bakteriesuspensionen. I en för tjock och därför mycket trögflytande suspension observeras ingen destruktion av bakterier, utan endast uppvärmning kan noteras. Olika stammar av samma bakterieart kan ha helt olika attityder till ultraljudsstrålning [11].

Således kan vi dra slutsatsen att effekten av ultraljud på biomaterial i allmänhet och mikroorganismer, i synnerhet, beror på många miljöfaktorer och på tillståndet för levande materia, och i verkligheten är det ganska svårt att förutsäga.

Experiment med ultraljudsrengöring av intraosseösa tandimplantat av titan i olika arbetslösningar utfördes vid avdelningen för SSTU.

Rengöringen av produkter är desto effektivare, desto närmare de är den emitterande ytan av emittern. Med avstånd från sändaren ändras intensiteten av ultraljudsvibrationer längs en idealiserad kurva. Det bästa resultatet erhölls vid en intensitet av 16 W / cm2 i kran- och industrivatten vid 50 + 5 ° C med en sulfanolkoncentration på 0,25 % med en ultraljudstid på 5-10 minuter (Fig. 2.1). De ultraljudsbehandlade produkterna placerades på ett avstånd av högst 10 mm från den emitterande ytan.

Således, enligt experimenten, ger en ökning av intensiteten från 0,4 till 16 W / cm2 en förbättring av rengöringskvaliteten (Fig. 2.2), men 100% sterilisering av produkter uppnås inte i något läge.