Utjecaj ultrazvuka na životinjske i biljne stanice

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-16 15:59

Kavitacija u okolini je glavni razlog destruktivnog dejstva ultrazvuka na mikroorganizme. Ako je stvaranje mjehurića potisnuto povećanjem vanjskog pritiska, tada se smanjio destruktivni učinak na protozoe. Gotovo trenutno pucanje objekata u ultrazvučnom polju uzrokovano je mjehurićima zraka ili ugljičnim dioksidom u biljnim stanicama zarobljenim unutar ovih organizama.

Ovo pokazuje da velike razlike u pritisku koje nastaju tokom kavitacije dovode do pucanja ćelijskih membrana i celih malih organizama. Učinak ultrazvuka na različite vrste gljivica je mnogo puta proučavan. Dakle, ultrazvuk se uspješno koristi u fitopatologiji. Na sjemenu šećerne repe prirodno inficiranom Phoma betae, Cercospora beticola, Alternaria sp. ili Fusarium sp., te gljivice i bakterije bilo je moguće uništiti mnogo bolje kratkotrajnim zračenjem ultrazvukom u vodi nego što je to bilo moguće jetkanjem. Zračenje sjemena ultrazvukom tokom diranja značajno pojačava djelovanje fungicidne ili baktericidne tvari. Razlog je, očigledno, što zvučne vibracije povećavaju brzinu difuzije vode i tvari otopljenih u njoj kroz membrane biljnih stanica, čime se postiže brži učinak na gljive i bakterije.

Ultrazvuk također negativno djeluje na pojedine ćelije viših organizama. Prilikom ozračivanja crvenih krvnih zrnaca (eritrocita) uočeno je sljedeće: gubile su prvobitni oblik i rastezale se; u isto vrijeme je došlo do njihove promjene boje (kao rezultat hemolize). Daljnjim zračenjem, konačno su pukle i raspale se u mnogo zasebnih malih kuglica.

Već 1928. godine ustanovljeno je da se svjetleće bakterije uništavaju ultrazvukom. U narednim godinama objavljen je veliki broj radova o djelovanju ultrazvučnih valova na bakterije i viruse. Istovremeno se pokazalo da rezultati mogu biti vrlo raznoliki: s jedne strane, uočena je povećana aglutinacija, gubitak virulencije ili potpuna smrt bakterija, s druge strane, zabilježen je i suprotan efekat - povećanje broj održivih pojedinaca. Ovo posljednje se posebno često javlja nakon kratkotrajnog zračenja i može se objasniti činjenicom da pri kratkotrajnom zračenju prije svega dolazi do mehaničkog odvajanja nakupina bakterijskih stanica, zbog čega svaka pojedinačna stanica stvara novu koloniju.

Utvrđeno je da su tifusne šipke potpuno uništene ultrazvukom frekvencije 4,6 MHz, dok su stafilokoki i streptokoki oštećeni samo djelimično. Sa smrću bakterija istovremeno dolazi do njihovog rastvaranja, odnosno uništavanja morfoloških struktura, tako da nakon djelovanja ultrazvuka ne samo da se smanjuje broj kolonija u datoj kulturi, već se prebrojavanjem jedinki otkriva smanjenje morfološki očuvani oblici bakterija. Kada se zrače ultrazvukom na frekvenciji od 960 kHz, bakterije veličine 20-75 µm uništavaju se mnogo brže i potpunije od bakterija veličine 8-12 µm [23].

Na Moskovskom Centralnom istraživačkom institutu za traumatologiju i ortopediju po imenu V. I. NN Priorov je sproveo istraživanje [24] o uticaju niskofrekventne ultrazvučne kavitacije na vitalnu aktivnost različitih sojeva stafilokoka. U eksperimentima in vitro dobijeni su sljedeći rezultati. Ultrazvučni tretman je izveden na temperaturi od 32°C pomoću ultrazvučnog dezintegratora proizvođača MSE (Velika Britanija), koji ima sljedeće tehničke parametre: snaga 150 W, frekvencija vibracija 20 kHz, amplituda 55 μm. Vrijeme ekspozicije je bilo 1, 2, 5 "7, 10 minuta. Za svako izlaganje korištene su posebne bočice sa 5 ml suspenzije mikroorganizama koje sadrže 2500 mikrobnih tijela u 1 ml tekućine. medijuma neposredno nakon ultrazvučnog tretmana ne samo da ne slabe, ali se pri nekim ekspozicijama sondiranja (1-3 min) čak i neznatno pojačavaju.bili su neznatni i gotovo se nisu razlikovali od kontrolne. Dejstvo ultrazvuka na mikroorganizme može se pojaviti ^ ne odmah, već nakon nekog vremena, neophodno za razvoj metaboličkih poremećaja u ćelijama, stoga je proučavana inokulacija stafilokoka na čvrste hranljive podloge 24, 36 i 48 sati nakon ultrazvuka Pre setve na Petrijeve zdjelice kultivisani su sonikirani soni stafilokoka. i u epruvetama sa bujonom u termostatu na 37°C. Utvrđeno je da se nakon 24 i 36 sati nakon ultrazvučnog tretmana smanjuje broj izraslih kolonija stafilokoka u odnosu na kontrolu, a stopa sjetve stafilokoka obrnuto je proporcionalna vremenu sondiranja mikroorganizama. Nakon 7-10 minuta sonikacije, sjetva ili nije dala nikakav rast, ili su na Petrijevim zdjelicama izrasle pojedinačne kolonije koje nisu tipične za stafilokoke. Nakon 48 sati, inhibitorni efekat ultrazvuka je bio izraženiji i manifestovao se u daljem smanjenju zasejavanja mikroorganizama pri svim ekspozicijama.

Studija osjetljivosti zvučnih mikroorganizama na djelovanje nekih antibiotika i antiseptika pokazala je da je u 8 od 13 korištenih lijekova minimalna inhibitorna koncentracija nakon ultrazvučnog tretmana stafilokoka smanjena 2-4 puta. Ovo ukazuje na izvodljivost kombinovane upotrebe niskofrekventnih ultrazvučnih vibracija i antibakterijskih rastvora za efikasniji efekat na mikrobnu ćeliju [7, 10].

Destruktivni učinak ultrazvučnih valova ovisi o koncentraciji bakterijske suspenzije. U pregustoj i stoga vrlo viskoznoj suspenziji ne opaža se uništavanje bakterija, već se može primijetiti samo zagrijavanje. Različiti sojevi iste bakterijske vrste mogu imati potpuno različite stavove prema ultrazvučnom zračenju [11].

Dakle, možemo zaključiti da učinak ultrazvuka na biomaterijal općenito, a posebno na mikroorganizme, ovisi o mnogim faktorima okoline i o stanju žive tvari, te je u stvarnosti prilično teško predvidjeti.

Eksperimenti ultrazvučnog čišćenja titanijumskih intraosalnih dentalnih implantata u različitim radnim rastvorima izvedeni su na odeljenju SSTU.

Čišćenje proizvoda je efikasnije što su bliži emitivnoj površini emitera. Sa udaljenosti od emitera, intenzitet ultrazvučnih vibracija se mijenja duž idealizirane krivulje. Najbolji rezultat je postignut pri intenzitetu od 16 W/cm2 u vodovodnoj i industrijskoj vodi na 50 + 5°C sa koncentracijom sulfanola od 0,25% uz vrijeme obrade ultrazvukom od 5-10 minuta (slika 2.1). Sonicirani proizvodi bili su locirani na udaljenosti ne većoj od 10 mm od površine koja emituje.

Dakle, prema eksperimentima, povećanje intenziteta sa 0,4 na 16 W/cm2 daje poboljšanje kvaliteta čišćenja (slika 2.2), ali 100% sterilizacija proizvoda se ne postiže ni u jednom režimu.