Vpliv ultrazvoka na živalske in rastlinske celice

2024 Avtor: Seth Attwood | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-16 16:16

Kavitacija v okolju je glavni razlog za uničujoč učinek ultrazvoka na mikroorganizme. Če je bilo nastajanje mehurčkov zatirano s povečanjem zunanjega tlaka, se je uničujoči učinek na protozoe zmanjšal. Skoraj takojšen razpok predmetov v ultrazvočnem polju so povzročili zračni mehurčki ali ogljikov dioksid v rastlinskih celicah, ujetih znotraj teh organizmov.

To kaže, da velike razlike v tlaku, ki nastanejo med kavitacijo, vodijo do raztrganja celičnih membran in celih majhnih organizmov. Vpliv ultrazvoka na različne vrste gliv je bil večkrat preučen. Torej se ultrazvok uspešno uporablja v fitopatologiji. Na semenih sladkorne pese, naravno okuženih s Phoma betae, Cercospora beticola, Alternaria sp. ali Fusarium sp., je bilo te glive in bakterije mogoče uničiti veliko bolje s kratkotrajnim obsevanjem z ultrazvokom v vodi, kot je bilo mogoče storiti z jedkanjem. Obsevanje semen z ultrazvokom med obdelavo znatno poveča učinek fungicidne ali baktericidne snovi. Razlog je očitno v tem, da zvočne vibracije povečajo hitrost difuzije vode in v njej raztopljenih snovi skozi membrane rastlinskih celic, kar doseže hitrejši učinek na glive in bakterije.

Ultrazvok negativno vpliva tudi na posamezne celice višjih organizmov. Pri obsevanju rdečih krvnih celic (eritrocitov) so opazili naslednje: izgubili so prvotno obliko in se raztegnili; hkrati je prišlo do njihove obarvanosti (kot posledica hemolize). Ob nadaljnjem obsevanju so končno počile in razpadle v številne ločene majhne kroglice.

Že leta 1928 je bilo ugotovljeno, da se svetleče bakterije uničijo z ultrazvokom. V naslednjih letih je bilo objavljenih veliko del o vplivu ultrazvočnih valov na bakterije in viruse. Hkrati se je izkazalo, da so rezultati lahko zelo raznoliki: na eni strani so opazili povečano aglutinacijo, izgubo virulence ali popolno odmiranje bakterij, po drugi strani pa je bil opažen tudi nasproten učinek - povečanje število sposobnih posameznikov. Slednje se še posebej pogosto pojavlja po kratkotrajnem obsevanju in ga je mogoče razložiti z dejstvom, da pri kratkotrajnem obsevanju najprej pride do mehanske ločitve akumulacije bakterijskih celic, zaradi česar vsaka posamezna celica povzroči novo kolonijo.

Ugotovljeno je bilo, da tifusne palice popolnoma uničijo ultrazvok s frekvenco 4,6 MHz, medtem ko stafilokoki in streptokoki poškodovani le delno. Z odmiranjem bakterij hkrati pride do njihovega raztapljanja, torej do uničenja morfoloških struktur, tako da se po delovanju ultrazvoka ne zmanjša le število kolonij v določeni kulturi, temveč se s štetjem osebkov zmanjša morfološko ohranjene oblike bakterij. Pri ultrazvočnem obsevanju s frekvenco 960 kHz se bakterije velikosti 20–75 µm uničijo veliko hitreje in popolneje kot bakterije velikosti 8–12 µm [23].

Na Moskovskem osrednjem raziskovalnem inštitutu za travmatologijo in ortopedijo po imenu V. I. NN Priorov je izvedel raziskavo [24] o vplivu nizkofrekvenčne ultrazvočne kavitacije na vitalno aktivnost različnih sevov stafilokoka. Pri poskusih in vitro smo dobili naslednje rezultate. Ultrazvočna obdelava je bila izvedena pri temperaturi 32 °C z uporabo ultrazvočnega dezintegratorja MSE (Velika Britanija), ki ima naslednje tehnične parametre: moč 150 W, frekvenca vibracij 20 kHz, amplituda 55 μm. Čas izpostavljenosti je bil 1, 2, 5 "7, 10 minut. Za vsako izpostavljenost so bile uporabljene ločene viale s 5 ml suspenzije mikroorganizmov, ki vsebuje 2500 mikrobnih teles v 1 ml tekočine. medija takoj po ultrazvočni obdelavi ne samo da ne oslabi, vendar se pri nekaterih izpostavljenostih sondiranja (1-3 min) celo nekoliko okrepi.so bile nepomembne in se skoraj niso razlikovale od kontrolne. Učinek ultrazvoka na mikroorganizme se lahko pojavi ^ ne takoj, ampak čez nekaj časa, ki je potreben za razvoj presnovnih motenj v celicah, zato smo preučevali inokulacijo stafilokoka na trdna hranila 24, 36 in 48 ur po ultrazvoku Pred setvijo na petrijevke so kultivirali zvočno obdelane seve stafilokoka. in v epruvetah z juho v termostatu pri 37 °C. Ugotovljeno je bilo, da se po 24 in 36 urah po ultrazvočni obdelavi število vzgojenih kolonij stafilokokov v primerjavi s kontrolo zmanjša, stopnja sejanja stafilokoka je obratno sorazmerna s časom sondiranja mikroorganizmov. Po 7-10 minutah ultrazvočne obdelave setev bodisi ni dala nobene rasti ali pa so na petrijevki zrasle posamezne kolonije, ki niso značilne za stafilokok. Po 48 urah je bil zaviralni učinek ultrazvoka izrazitejši in se je pokazal v nadaljnjem zmanjšanju zasejanja mikroorganizmov pri vseh izpostavljenostih.

Študija občutljivosti zvočnih mikroorganizmov na delovanje nekaterih antibiotikov in antiseptikov je pokazala, da se je pri 8 od 13 uporabljenih zdravil minimalna zaviralna koncentracija po ultrazvočnem zdravljenju stafilokoka zmanjšala za 2-4 krat. To kaže na izvedljivost kombinirane uporabe nizkofrekvenčnih ultrazvočnih vibracij in antibakterijskih raztopin za učinkovitejši učinek na mikrobno celico [7, 10].

Uničujoči učinek ultrazvočnih valov je odvisen od koncentracije bakterijske suspenzije. V pregosti in zato zelo viskozni suspenziji ne opazimo uničenja bakterij, opazimo pa le segrevanje. Različni sevi iste bakterijske vrste imajo lahko popolnoma drugačen odnos do ultrazvočnega obsevanja [11].

Tako lahko sklepamo, da je učinek ultrazvoka na biomaterial nasploh in predvsem na mikroorganizme odvisen od številnih okoljskih dejavnikov in od stanja žive snovi, v resnici pa ga je precej težko napovedati.

Na oddelku SSTU so bili izvedeni poskusi ultrazvočnega čiščenja titanovih intraosalnih zobnih vsadkov v različnih delovnih raztopinah.

Čiščenje izdelkov je učinkovitejše, čim bližje so oddajni površini oddajnika. Z oddaljenostjo od oddajnika se intenzivnost ultrazvočnih vibracij spreminja vzdolž idealizirane krivulje. Najboljši rezultat je bil dosežen pri intenzivnosti 16 W/cm2 v vodovodni in industrijski vodi pri 50 + 5 °C s koncentracijo sulfanola 0,25 % s časom ultrazvočne obdelave 5-10 minut (slika 2.1). Zvočno obdelani izdelki so bili nameščeni na razdalji največ 10 mm od oddajne površine.

Tako glede na poskuse povečanje intenzivnosti z 0,4 na 16 W / cm2 izboljša kakovost čiščenja (slika 2.2), vendar 100-odstotna sterilizacija izdelkov ni dosežena v nobenem načinu.