Påvirkning af ultralyd på dyre- og planteceller

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-16 16:01

Kavitation i miljøet er hovedårsagen til den ødelæggende effekt af ultralyd på mikroorganismer. Hvis dannelsen af bobler blev undertrykt ved at øge det ydre tryk, faldt den destruktive effekt på protozoer. Det næsten øjeblikkelige brud af objekter i ultralydsfeltet var forårsaget af luftbobler eller kuldioxid i planteceller fanget inde i disse organismer.

Dette viser, at store trykforskelle, der opstår under kavitation, fører til brud på cellemembraner og hele små organismer. Effekten af ultralyd på forskellige typer svampe er blevet undersøgt mange gange. Så ultralyd bruges med succes i fytopatologi. På sukkerroefrø inficeret naturligt med Phoma betae, Cercospora beticola, Alternaria sp. eller Fusarium sp., var det muligt at ødelægge disse svampe og bakterier meget bedre ved kortvarig bestråling med ultralyd i vand, end det har været muligt at gøre ved ætsning. Bestråling af frø med ultralyd under beklædning øger væsentligt virkningen af et svampedræbende eller bakteriedræbende stof. Årsagen er tilsyneladende, at lydvibrationer øger diffusionshastigheden af vand og stoffer opløst i det gennem plantecellernes membraner, hvilket opnår en hurtigere effekt på svampe og bakterier.

Ultralyd har også en negativ effekt på individuelle celler af højere organismer. Ved bestråling af røde blodlegemer (erythrocytter) blev følgende observeret: de mistede deres oprindelige form og strakte sig; samtidig opstod deres misfarvning (som følge af hæmolyse). Efter yderligere bestråling brød de til sidst og gik i opløsning til mange separate små kugler.

Allerede i 1928 blev det fastslået, at lysende bakterier ødelægges ved ultralyd. I de efterfølgende år blev der udgivet et stort antal værker om effekten af ultralydsbølger på bakterier og vira. Samtidig viste det sig, at resultaterne kunne være meget forskellige: på den ene side blev der observeret øget agglutination, tab af virulens eller fuldstændig død af bakterier, på den anden side blev den modsatte effekt også noteret - en stigning i antallet af levedygtige individer. Sidstnævnte forekommer især ofte efter kortvarig bestråling og kan forklares ved, at der under kortvarig bestråling først og fremmest sker mekanisk adskillelse af ophobninger af bakterieceller, hvorved hver enkelt celle giver anledning til en ny koloni.

Det viste sig, at tyfusstave dræbes fuldstændigt af ultralyd med en frekvens på 4, 6 MHz, mens stafylokokker og streptokokker kun beskadiges delvist. Med bakteriers død sker deres opløsning samtidigt, dvs. ødelæggelsen af morfologiske strukturer, så efter virkningen af ultralyd falder ikke kun antallet af kolonier i en given kultur, men optælling af antallet af individer afslører et fald i morfologisk konserverede former for bakterier. Når de bestråles med ultralyd ved en frekvens på 960 kHz, ødelægges bakterier med en størrelse på 20-75 µm meget hurtigere og mere fuldstændigt end bakterier med en størrelse på 8-12 µm [23].

På Moskvas centrale forskningsinstitut for traumatologi og ortopædi opkaldt efter V. I. NN Priorov udførte forskning [24] om virkningen af lavfrekvent ultralydskavitation på den vitale aktivitet af forskellige stafylokokker. I eksperimenter in vitro blev følgende resultater opnået. Ultralydsbehandling blev udført ved en temperatur på 32 ° C ved hjælp af en ultralydssprængningsenhed fra MSE (Storbritannien), som har følgende tekniske parametre: effekt 150 W, vibrationsfrekvens 20 kHz, amplitude 55 μm. Eksponeringstiden var 1, 2, 5" 7, 10 minutter. For hver eksponering blev der anvendt separate hætteglas med 5 ml mikroorganismesuspension indeholdende 2500 mikrobielle legemer i 1 ml væske. af mediet umiddelbart efter ultralydsbehandling gør det ikke kun ikke svækkes, men ved nogle eksponeringer af lydende (1-3 min) forstærkes det endda en smule. var ubetydelige og adskilte sig næsten ikke fra kontrollen. Effekten af ultralyd på mikroorganismer kan forekomme ^ ikke umiddelbart, men efter et stykke tid, nødvendig for udvikling af stofskifteforstyrrelser i cellerne, derfor blev podningen af stafylokokker på faste næringsmedier undersøgt 24, 36 og 48 timer efter ultralyd Før såning på petriskåle blev de sonikerede stammer af stafylokokker dyrket. og i reagensglas med bouillon i en termostat ved 37 ° C. Det blev konstateret, at efter 24 og 36 timer efter ultralydsbehandling falder antallet af dyrkede kolonier af stafylokokker sammenlignet med kontrollen, udsåningshastigheden af stafylokokker er omvendt proportional med tidspunktet for sondering af mikroorganismer. Efter 7-10 minutters sonikering gav podningen enten ingen vækst, eller enkelte kolonier, der ikke var typiske for stafylokokker, voksede på petriskåle. Efter 48 timer var den hæmmende effekt af ultralyd mere udtalt og manifesterede sig i et yderligere fald i såningen af mikroorganismer ved alle eksponeringer.

En undersøgelse af følsomheden af lydede mikroorganismer over for virkningen af nogle antibiotika og antiseptika viste, at i 8 ud af 13 anvendte lægemidler faldt den minimale hæmmende koncentration efter ultralydsbehandling af stafylokokker 2-4 gange. Dette indikerer gennemførligheden af den kombinerede brug af lavfrekvente ultralydsvibrationer og antibakterielle løsninger for en mere effektiv effekt på den mikrobielle celle [7, 10].

Den destruktive virkning af ultralydsbølger afhænger af koncentrationen af bakteriesuspensionen. I en for tyk og derfor meget tyktflydende suspension observeres ingen ødelæggelse af bakterier, men kun opvarmning kan noteres. Forskellige stammer af samme bakterieart kan have helt forskellige holdninger til ultralydsbestråling [11].

Således kan vi konkludere, at effekten af ultralyd på biomateriale i almindelighed og mikroorganismer i særdeleshed afhænger af mange miljøfaktorer og af levende stofs tilstand, og i virkeligheden er det ret svært at forudsige.

Eksperimenter med ultralydsrensning af intraossøse titanium-tandimplantater i forskellige arbejdsopløsninger blev udført på afdelingen for SSTU.

Rengøringen af produkter er jo mere effektiv, jo tættere de er på emitterens emitterende overflade. Med afstand fra emitteren ændres intensiteten af ultralydsvibrationer langs en idealiseret kurve. Det bedste resultat blev opnået ved en intensitet på 16 W/cm2 i lednings- og industrivand ved 50 + 5 °C med en sulfanolkoncentration på 0,25% med en sonikeringstid på 5-10 minutter (fig. 2.1). De lydbehandlede produkter blev placeret i en afstand på ikke mere end 10 mm fra den emitterende overflade.

Ifølge eksperimenterne giver en stigning i intensiteten fra 0,4 til 16 W / cm2 en forbedring af rengøringskvaliteten (fig. 2.2), men 100% sterilisering af produkter opnås ikke på nogen måde.