Invloed van ultrageluid op dierlijke en plantaardige cellen

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-16 16:13

Cavitatie in de omgeving is de belangrijkste reden voor het destructieve effect van ultrageluid op micro-organismen. Als de vorming van bellen werd onderdrukt door de externe druk te verhogen, nam het destructieve effect op protozoa af. De bijna onmiddellijke breuk van objecten in het ultrasone veld werd veroorzaakt door luchtbellen of koolstofdioxide in plantencellen die in deze organismen waren opgesloten.

Hieruit blijkt dat grote drukverschillen die ontstaan tijdens cavitatie leiden tot het scheuren van celmembranen en hele kleine organismen. Het effect van ultrageluid op verschillende soorten schimmels is vele malen onderzocht. Dus, echografie wordt met succes gebruikt in de fytopathologie. Op suikerbietenzaden die op natuurlijke wijze zijn geïnfecteerd met Phoma betae, Cercospora beticola, Alternaria sp. of Fusarium sp., was het mogelijk deze schimmels en bacteriën veel beter te vernietigen door kortdurende bestraling met ultrageluid in water dan met etsen mogelijk was. Bestraling van zaden met echografie tijdens het aankleden verbetert het effect van een fungicide of bacteriedodende stof aanzienlijk. De reden is blijkbaar dat geluidstrillingen de diffusiesnelheid van water en daarin opgeloste stoffen door de membranen van plantencellen verhogen, wat een sneller effect op schimmels en bacteriën bereikt.

Echografie heeft ook een negatief effect op individuele cellen van hogere organismen. Bij het bestralen van rode bloedcellen (erytrocyten) werd het volgende waargenomen: ze verloren hun oorspronkelijke vorm en rekten uit; tegelijkertijd trad hun verkleuring op (als gevolg van hemolyse). Bij verdere bestraling scheurden ze uiteindelijk en vielen uiteen in vele afzonderlijke kleine balletjes.

Al in 1928 werd vastgesteld dat lichtgevende bacteriën worden vernietigd door ultrageluid. In de jaren daarna verscheen een groot aantal werken over het effect van ultrasone golven op bacteriën en virussen. Tegelijkertijd bleek dat de resultaten zeer divers konden zijn: aan de ene kant werd verhoogde agglutinatie, verlies van virulentie of volledige dood van bacteriën waargenomen, aan de andere kant werd ook het tegenovergestelde effect opgemerkt - een toename van het aantal levensvatbare individuen. Dit laatste komt vooral vaak voor na kortdurende bestraling en kan worden verklaard door het feit dat tijdens kortdurende bestraling allereerst mechanische scheiding van ophopingen van bacteriële cellen optreedt, waardoor elke individuele cel aanleiding geeft tot een nieuwe kolonie.

Het bleek dat tyfusstaafjes volledig worden gedood door ultrageluid met een frequentie van 4, 6 MHz, terwijl stafylokokken en streptokokken slechts gedeeltelijk worden beschadigd. Met de dood van bacteriën vindt hun ontbinding gelijktijdig plaats, dwz de vernietiging van morfologische structuren, zodat na de inwerking van ultrageluid niet alleen het aantal kolonies in een bepaalde cultuur afneemt, maar het tellen van het aantal individuen onthult een afname in morfologisch geconserveerde vormen van bacteriën. Bij bestraling met ultrageluid met een frequentie van 960 kHz worden bacteriën met een grootte van 20-75 µm veel sneller en vollediger vernietigd dan bacteriën met een grootte van 8-12 µm [23].

Aan het Moscow Central Research Institute of Traumatology and Orthopedics vernoemd naar V. I. NN Priorov deed onderzoek [24] naar het effect van laagfrequente ultrasone cavitatie op de vitale activiteit van verschillende stammen van stafylokokken. Bij experimenten in vitro werden de volgende resultaten verkregen. Ultrasone behandeling werd uitgevoerd bij een temperatuur van 32 ° C met behulp van een ultrasone desintegrator van MSE (Groot-Brittannië), die de volgende technische parameters heeft: vermogen 150 W, trillingsfrequentie 20 kHz, amplitude 55 m. De blootstellingstijd was 1, 2, 5 "7, 10 minuten. Voor elke blootstelling werden afzonderlijke flesjes met 5 ml micro-organismesuspensie met 2500 microbiële lichamen in 1 ml vloeistof gebruikt. van het medium onmiddellijk na ultrasone behandeling niet alleen niet verzwakken, maar bij sommige blootstellingen van het peilen (1-3 min) wordt het zelfs iets intenser.waren onbeduidend en verschilden bijna niet van de controle. Het effect van ultrageluid op micro-organismen kan verschijnen ^ niet onmiddellijk, maar na een tijdje, noodzakelijk voor de ontwikkeling van metabole stoornissen in de cellen, daarom werd de inoculatie van stafylokokken op vaste voedingsmedia 24, 36 en 48 uur na echografie bestudeerd. Voor het zaaien op petrischalen werden de gesoniceerde stammen van stafylokokken gekweekt en in reageerbuisjes met bouillon in een thermostaat op 37°C. Er werd gevonden dat na 24 en 36 uur na ultrasone behandeling het aantal gegroeide kolonies van stafylokokken in vergelijking met de controle afneemt, de zaaisnelheid van stafylokokken omgekeerd evenredig is met de tijd van het klinken van micro-organismen. Na 7-10 minuten sonicatie gaf het zaaien geen enkele groei, of enkele kolonies die niet typisch zijn voor stafylokokken groeiden op petrischalen. Na 48 uur was het remmende effect van ultrageluid meer uitgesproken en manifesteerde het zich in een verdere afname van het uitzaaien van micro-organismen bij alle blootstellingen.

Een onderzoek naar de gevoeligheid van klinkende micro-organismen voor de werking van sommige antibiotica en antiseptica toonde aan dat bij 8 van de 13 gebruikte geneesmiddelen de minimale remmende concentratie na ultrasone behandeling van stafylokokken 2-4 keer afnam. Dit geeft de haalbaarheid aan van het gecombineerde gebruik van laagfrequente ultrasone trillingen en antibacteriële oplossingen voor een effectiever effect op de microbiële cel [7, 10].

Het destructieve effect van ultrasone golven hangt af van de concentratie van de bacteriesuspensie. In een te dikke en daarom zeer stroperige suspensie wordt geen vernietiging van bacteriën waargenomen, maar kan alleen verwarming worden opgemerkt. Verschillende stammen van dezelfde bacteriesoort kunnen een totaal verschillende houding hebben ten opzichte van ultrageluidbestraling [11].

We kunnen dus concluderen dat het effect van ultrageluid op biomateriaal in het algemeen en micro-organismen in het bijzonder, afhangt van veel omgevingsfactoren en van de toestand van levende materie, en in werkelijkheid is het nogal moeilijk te voorspellen.

Op de afdeling SSTU werden experimenten uitgevoerd met ultrasone reiniging van titanium intraossale tandheelkundige implantaten in verschillende werkoplossingen.

De reiniging van producten is des te efficiënter, hoe dichter ze zich bij het emitterende oppervlak van de emitter bevinden. Met de afstand tot de zender verandert de intensiteit van ultrasone trillingen langs een geïdealiseerde curve. Het beste resultaat werd verkregen bij een intensiteit van 16 W/cm2 in leiding- en industriewater van 50 + 5°C met een sulfanolconcentratie van 0,25% met een sonicatietijd van 5-10 minuten (Fig. 2.1). De gesoniceerde producten bevonden zich op een afstand van niet meer dan 10 mm van het emitterende oppervlak.

Dus, volgens de experimenten, geeft een toename van de intensiteit van 0,4 naar 16 W / cm2 een verbetering van de kwaliteit van de reiniging (Fig. 2.2), maar 100% sterilisatie van producten wordt in geen enkele modus bereikt.