Influența ultrasunetelor asupra celulelor animale și vegetale

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-16 16:15

Cavitația din mediu este principalul motiv pentru efectul distructiv al ultrasunetelor asupra microorganismelor. Dacă formarea bulelor a fost suprimată prin creșterea presiunii externe, atunci efectul distructiv asupra protozoarelor a scăzut. Ruptura aproape instantanee a obiectelor din câmpul de ultrasunete a fost cauzată de bule de aer sau dioxid de carbon din celulele vegetale prinse în interiorul acestor organisme.

Acest lucru arată că diferențele mari de presiune care apar în timpul cavitației duc la ruperea membranelor celulare și a organismelor mici întregi. Efectul ultrasunetelor asupra diferitelor tipuri de ciuperci a fost studiat de multe ori. Deci, ultrasunetele sunt folosite cu succes în fitopatologie. Pe semințele de sfeclă de zahăr infectate natural cu Phoma betae, Cercospora beticola, Alternaria sp. sau Fusarium sp., a fost posibil să se distrugă aceste ciuperci și bacterii mult mai bine prin iradiere pe termen scurt cu ultrasunete în apă decât s-a putut face prin gravare. Iradierea semințelor cu ultrasunete în timpul îmbrăcămintei îmbunătățește semnificativ efectul unei substanțe fungicide sau bactericide. Motivul, aparent, este că vibrațiile sonore cresc viteza de difuzie a apei și a substanțelor dizolvate în ea prin membranele celulelor vegetale, ceea ce realizează un efect mai rapid asupra ciupercilor și bacteriilor.

Ultrasunetele au, de asemenea, un efect negativ asupra celulelor individuale ale organismelor superioare. La iradierea globulelor roșii (eritrocite) s-au observat următoarele: și-au pierdut forma inițială și s-au întins; concomitent s-a produs decolorarea lor (ca urmare a hemolizei). După iradiere ulterioară, acestea s-au rupt în cele din urmă și s-au dezintegrat în multe bile mici separate.

Deja în 1928, s-a stabilit că bacteriile luminoase sunt distruse de ultrasunete. În anii următori, au fost publicate un număr mare de lucrări despre efectul undelor ultrasonice asupra bacteriilor și virușilor. În același timp, s-a dovedit că rezultatele ar putea fi foarte diverse: pe de o parte, s-a observat o aglutinare crescută, pierderea virulenței sau moartea completă a bacteriilor, pe de altă parte, a fost observat și efectul opus - o creștere a numărul persoanelor viabile. Acesta din urmă apare mai ales des după iradierea de scurtă durată și poate fi explicat prin faptul că în timpul iradierii de scurtă durată are loc, în primul rând, separarea mecanică a acumulărilor de celule bacteriene, datorită căreia fiecare celulă individuală dă naștere unei noi colonii.

S-a constatat că tijele tifoide sunt complet ucise de ultrasunete cu o frecvență de 4, 6 MHz, în timp ce stafilococii și streptococii sunt afectați doar parțial. Odată cu moartea bacteriilor, dizolvarea acestora are loc concomitent, adică distrugerea structurilor morfologice, astfel încât după acțiunea ultrasunetelor nu numai că scade numărul de colonii dintr-o anumită cultură, dar numărarea numărului de indivizi relevă o scădere a forme de bacterii conservate morfologic. Când sunt iradiate cu ultrasunete la o frecvență de 960 kHz, bacteriile cu o dimensiune de 20–75 µm sunt distruse mult mai rapid și mai complet decât bacteriile cu o dimensiune de 8–12 µm [23].

La Institutul Central de Cercetare de Traumatologie și Ortopedie din Moscova, numit după V. I. NN Priorov a efectuat cercetări [24] privind efectul cavitației ultrasonice de joasă frecvență asupra activității vitale a diferitelor tulpini de stafilococ. În experimente in vitro s-au obținut următoarele rezultate. Tratamentul cu ultrasunete s-a efectuat la o temperatură de 32°C folosind un dezintegrator cu ultrasunete de la MSE (Marea Britanie), care are următorii parametri tehnici: putere 150 W, frecvența vibrațiilor 20 kHz, amplitudine 55 μm. Timpul de expunere a fost de 1, 2, 5 "7, 10 minute. Pentru fiecare expunere s-au folosit flacoane separate cu 5 ml suspensie de microorganisme conținând 2500 de corpi microbieni în 1 ml lichid. a mediului imediat după tratamentul cu ultrasunete nu numai că nu slăbesc, dar la unele expuneri de sondare (1-3 min) se intensifică chiar ușor.au fost nesemnificative și aproape nu diferă de control. Efectul ultrasunetelor asupra microorganismelor poate apărea ^ nu imediat, ci după un timp, necesar pentru dezvoltarea tulburărilor metabolice în celule, prin urmare, inocularea stafilococului pe medii nutritive solide a fost studiată la 24, 36 și 48 de ore după ultrasunete. Înainte de însămânțarea pe vase Petri, s-au cultivat tulpinile de stafilococ sonicate. și în eprubete cu bulion într-un termostat la 37 ° C. S-a constatat că după 24 și 36 de ore după tratamentul cu ultrasunete, numărul de colonii crescute de stafilococi în comparație cu martor scade, rata de însămânțare a stafilococului este invers proporțională cu timpul de sondare a microorganismelor. După 7-10 minute de sonicare, însămânțarea fie nu a dat nicio creștere, fie colonii unice care nu sunt tipice pentru stafilococ au crescut pe cutii Petri. După 48 de ore, efectul inhibitor al ultrasunetelor a fost mai pronunțat și s-a manifestat printr-o scădere suplimentară a însămânțării microorganismelor la toate expunerile.

Un studiu al sensibilității microorganismelor sonore la acțiunea unor antibiotice și antiseptice a arătat că în 8 din 13 medicamente utilizate, concentrația minimă inhibitoare după tratamentul cu ultrasunete al stafilococului a scăzut de 2-4 ori. Acest lucru indică fezabilitatea utilizării combinate a vibrațiilor ultrasonice de joasă frecvență și a soluțiilor antibacteriene pentru un efect mai eficient asupra celulei microbiene [7, 10].

Efectul distructiv al undelor ultrasonice depinde de concentrația suspensiei bacteriene. Într-o suspensie prea groasă și, prin urmare, foarte vâscoasă, nu se observă distrugerea bacteriilor, ci doar încălzirea. Diferite tulpini ale aceleiași specii bacteriene pot avea atitudini complet diferite față de iradierea cu ultrasunete [11].

Astfel, putem concluziona că efectul ultrasunetelor asupra biomaterialului în general și asupra microorganismelor, în special, depinde de mulți factori de mediu și de starea materiei vii, iar în realitate este destul de greu de prezis.

Experimentele de curățare cu ultrasunete a implanturilor dentare intraosoase din titan în diverse soluții de lucru au fost efectuate la departamentul SSTU.

Curățarea produselor este cu atât mai eficientă, cu atât sunt mai aproape de suprafața emițătoare a emițătorului. Odată cu distanța de la emițător, intensitatea vibrațiilor ultrasonice se modifică de-a lungul unei curbe idealizate. Cel mai bun rezultat a fost obținut la o intensitate de 16 W/cm2 în apă de la robinet și industrială la 50 + 5°C cu o concentrație de sulfanol de 0,25% cu un timp de sonicare de 5-10 minute (Fig. 2.1). Produsele sonicate au fost amplasate la o distanță de cel mult 10 mm de suprafața emițătoare.

Astfel, conform experimentelor, o creștere a intensității de la 0,4 la 16 W / cm2 oferă o îmbunătățire a calității curățării (Fig. 2.2), dar sterilizarea 100% a produselor nu se realizează în niciun mod.