Az ultrahang hatása állati és növényi sejtekre

2024 Szerző: Seth Attwood | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-16 16:07

A környezeti kavitáció a fő oka az ultrahangnak a mikroorganizmusokra gyakorolt pusztító hatásának. Ha a buborékképződést a külső nyomás növelésével elnyomtuk, akkor a protozoonokra gyakorolt pusztító hatás csökkent. Az ultrahang térben a tárgyak szinte azonnali felszakadását az ezen organizmusok belsejében rekedt növényi sejtekben lévő légbuborékok vagy szén-dioxid okozta.

Ez azt mutatja, hogy a kavitáció során fellépő nagy nyomáskülönbségek sejtmembránok és egész kis organizmusok felszakadásához vezetnek. Sokszor tanulmányozták az ultrahang hatását különféle gombákra. Tehát az ultrahangot sikeresen használják a fitopatológiában. A Phoma betae, Cercospora beticola, Alternaria sp. vagy Fusarium sp., rövid távú vizes ultrahangos besugárzással sokkal jobban el lehetett pusztítani ezeket a gombákat és baktériumokat, mint maratással. A magvak ultrahanggal történő besugárzása a csávázózás során jelentősen fokozza a gombaölő vagy baktériumölő anyagok hatását. Ennek oka nyilvánvalóan az, hogy a hangrezgések növelik a víz és a benne oldott anyagok diffúziós sebességét a növényi sejtek membránjain keresztül, ami gyorsabb hatást ér el a gombákon és baktériumokon.

Az ultrahang negatív hatással van a magasabb rendű szervezetek egyes sejtjeire is. A vörösvértestek (eritrociták) besugárzásakor a következőket figyelték meg: elvesztették eredeti alakjukat és megnyúltak; egyúttal elszíneződésük is bekövetkezett (hemolízis következtében). További besugárzás hatására végül felszakadtak, és sok különálló kis golyócskára bomlottak szét.

Már 1928-ban megállapították, hogy a világító baktériumokat ultrahang pusztítja el. A következő években számos munka jelent meg az ultrahanghullámok baktériumokra és vírusokra gyakorolt hatásáról. Ugyanakkor kiderült, hogy az eredmények nagyon sokrétűek lehetnek: egyrészt fokozott agglutinációt, virulencia elvesztését vagy a baktériumok teljes pusztulását figyelték meg, másrészt az ellenkező hatást is megfigyelték - a baktériumok növekedését. életképes egyedek száma. Ez utóbbi különösen gyakran fordul elő rövid távú besugárzás után, és azzal magyarázható, hogy a rövid távú besugárzás során mindenekelőtt a baktériumsejtek felhalmozódásának mechanikus szétválása következik be, aminek következtében minden egyes sejt új telepet hoz létre.

Megállapították, hogy a tífusz rudakat 4, 6 MHz-es ultrahanggal teljesen elpusztítja, míg a staphylococcusokat és a streptococcusokat csak részben károsítja. A baktériumok elpusztulásával egyidejűleg feloldódásuk, azaz a morfológiai struktúrák tönkremenetele is megtörténik, így ultrahang hatására nemcsak a telepek száma csökken az adott tenyészetben, hanem az egyedek számának számlálása is azt mutatja, a baktériumok morfológiailag megőrzött formái. 960 kHz-es ultrahanggal történő besugárzáskor a 20–75 µm méretű baktériumok sokkal gyorsabban és teljesebben pusztulnak el, mint a 8–12 µm méretű baktériumok [23].

A Moszkvai Központi Traumatológiai és Ortopédiai Kutatóintézetben V. I. NN Priorov kutatást végzett [24] az alacsony frekvenciájú ultrahangos kavitációnak a staphylococcusok különböző törzseinek élettevékenységére gyakorolt hatásáról. In vitro kísérletekben a következő eredményeket kaptuk. Az ultrahangos kezelést 32 °C-on végeztük az MSE (Nagy-Britannia) ultrahangos dezintegrátorával, amely a következő műszaki paraméterekkel rendelkezik: teljesítmény 150 W, rezgési frekvencia 20 kHz, amplitúdó 55 μm. Az expozíciós idő 1, 2, 5 "7, 10 perc volt. Minden expozícióhoz külön fiolákat használtunk 5 ml mikroorganizmus szuszpenzióval, amely 2500 mikrobatestet tartalmazott 1 ml folyadékban. A táptalaj közvetlenül az ultrahangos kezelés után nem csak nem gyengül, de egyes szondázási expozícióknál (1-3 perc) enyhén fel is erősödik. jelentéktelenek voltak és szinte nem is különböztek a kontrolltól. Az ultrahang mikroorganizmusokra gyakorolt hatása nem azonnal, hanem egy idő után jelentkezhet, ami szükséges a anyagcserezavarok kialakulása a sejtekben, ezért a staphylococcusok szilárd táptalajra történő beoltását ultrahang után 24, 36 és 48 órával tanulmányoztuk. Petri-csészékre vetés előtt a staphylococcus ultrahanggal kezelt törzseit tenyésztettük. és húsleves kémcsövekben termosztátban 37 °C-on. Megállapítást nyert, hogy az ultrahangos kezelés után 24 és 36 órával a kifejlett staphylococcus telepek száma a kontrollhoz képest csökken, a staphylococcusok kiültetési aránya fordítottan arányos a mikroorganizmusok megszólaltatásának idejével. 7-10 perces ultrahangos kezelés után a magvetés vagy nem adott növekedést, vagy a staphylococcusokra nem jellemző egyedi telepek nőttek a Petri-csészéken. 48 óra elteltével az ultrahang gátló hatása kifejezettebb volt, és minden expozíciónál a mikroorganizmusok kioltásának további csökkenésében nyilvánult meg.

A hangos mikroorganizmusok egyes antibiotikumokkal és antiszeptikumokkal szembeni érzékenységének vizsgálata kimutatta, hogy a 13 alkalmazott gyógyszerből 8-nál a staphylococcus ultrahangos kezelését követően a minimális gátló koncentráció 2-4-szeresére csökkent. Ez jelzi az alacsony frekvenciájú ultrahangos rezgések és az antibakteriális oldatok kombinált alkalmazásának megvalósíthatóságát a mikrobasejtre gyakorolt hatékonyabb hatás érdekében [7, 10].

Az ultrahanghullámok pusztító hatása a baktériumszuszpenzió koncentrációjától függ. A túl sűrű és ezért nagyon viszkózus szuszpenzióban nem figyelhető meg a baktériumok elpusztulása, csak melegedés figyelhető meg. Ugyanazon baktériumfajok különböző törzsei teljesen eltérően viszonyulhatnak az ultrahangos besugárzáshoz [11].

Ebből arra következtethetünk, hogy az ultrahang hatása a bioanyagra általában és a mikroorganizmusokra különösen sok környezeti tényezőtől és az élő anyag állapotától függ, és a valóságban meglehetősen nehéz megjósolni.

Az SSTU osztályán végeztek kísérleteket titán intraosseous fogászati implantátumok ultrahangos tisztítására különféle munkaoldatokban.

A termékek tisztítása minél hatékonyabb, minél közelebb vannak az emitter kibocsátó felületéhez. Az emittertől való távolsággal az ultrahang rezgések intenzitása egy idealizált görbe mentén változik. A legjobb eredményt 16 W/cm2 intenzitás mellett értük el csap- és ipari vízben, 50 + 5 °C-on, 0,25%-os szulfanolkoncentráció mellett, 5-10 perces ultrahangos kezelési idő mellett (2.1. ábra). Az ultrahanggal kezelt termékek a kibocsátó felülettől legfeljebb 10 mm távolságra helyezkedtek el.

Így a kísérletek szerint az intenzitás 0,4 -ről 16 W/cm2-re történő növelése javítja a tisztítás minőségét (2.2. ábra), de a termékek 100%-os sterilizálása egyik módban sem érhető el.