Кавитация в среде является основной причиной разрушающего действия ультразвука на микроорганизмы. Если образование пузырьков подавлялось путем повышения внешнего давления, то разрушающее действие на простейших уменьшалось. Почти мгновенный разрыв объектов в поле ультразвука вызывался заключенными внутри этих организмов пузырьками воздуха или находящегося в растительных клетках углекислого газа.
Это показывает, что возникающие при кавитации большие разности давлений приводят к разрыву клеточных оболочек и целых маленьких организмов. Многократно изучалось действие ультразвука на различные виды грибов. Так, ультразвук успешно применяют в фитопатологии. На семенах сахарной свеклы, зараженных естественным путем Phoma betae, Cercospora beticola, Alternaria sp. или Fusarium sp., удалось гораздо лучше уничтожить эти грибы и бактерии путем кратковременного облучения ультразвуком в воде, чем это удавалось до сих пор при помощи протравления. Облучение семян ультразвуком во время протравления значительно усиливает действие фунгицидного или бактерицидного вещества. Причина, по-видимому, заключается в том, что звуковые колебания увеличивают скорость диффузии воды и растворенных в ней веществ через оболочки растительных клеток, чем достигается более быстрое действие на грибы и бактерии.
Негативно действует УЗ и на отдельные клетки высших организмов. При облучении красных кровяных телец (эритроцитов) наблюдалось следующее: они теряли свою первоначальную форму и растягивались; при этом происходило их обесцвечивание (в результате гемолиза). При дальнейшем облучении они окончательно разрывались и распадались на множество отдельных маленьких шариков.Уже в 1928 году было установлено, что светящиеся бактерии разрушаются под действием ультразвука. В последующие годы было опубликовано большое число работ о влиянии ультразвуковых волн на бактерии и вирусы. При этом выяснилось, что результаты могут быть очень разнообразными: с одной стороны , наблюдались повышенная агглютинация, потеря вирулентности или полная гибель бактерий, с другой стороны, отмечался и обратный эффект-увеличение числа жизнеспособных особей. Последнее особенно часто имеет место после кратковременного облучения и может объясняться тем, что при кратковременном облучении прежде всего происходит механическое разделение скоплений бактериальных клеток, благодаря чему каждая отдельная клетка дает начало новой колонии.
READ Президент Чехии намерен посетить Россию в День Победы
Было установлено, что тифозные палочки полностью убиваются ультразвуком с частотой 4,6 МГц, в то время как стафилококки и стрептококки повреждаются при этом лишь частично. При гибели бактерий одновременно происходит их растворение, т. е. разрушение морфологических структур, так что после действия ультразвука не только уменьшается число колоний в данной культуре, но подсчет числа особей обнаруживает уменьшение морфологически сохранившихся форм бактерий. При облучении ультразвуком с частотой 960 кГц бактерии размером 20-75 мкм разрушаются значительно быстрее и полнее, чем бактерии, имеющие размеры 8-12 мкм [23].
В Московском центральном научно-исследовательском институте травматологии и ортопедии им. Н. Н. Приорова проводились исследования [24] о влиянии низкочастотной ультразвуковой кавитации на жизнедеятельность различных штаммов стафилококка. В опытах in vitro были получены следующие результаты. Обработку ультразвуком проводили при температуре 32°С с помощью ультразвукового дезинтегратора фирмы MSE (Великобритания), имеющего следующие технические параметры: мощность 150 Вт, частота колебаний 20 кГц, амплитуда 55 мкм. Время воздействия составляло 1, 2, 5″ 7, 10 минут. Для каждой экспозиции использовались отдельные флаконы с 5 мл взвеси микроорганизмов, содержащей в 1 мл жидкости 2500 микробных тел. Результаты исследований показали, что способность микроорганизмов к размножению при посеве их на твердые питательные среды сразу после ультразвуковой обработки не только не ослабляется, но при некоторых экспозициях озвучивания (1-3 мин) даже несколько усиливается. В то же время при озвучивании стафилококка в течение 5, 7 и 10 минут изменения количества выросших колоний на поверхности агара в чашках Петри были несущественными и почти не отличались от контроля. Влияние ультразвука на микроорганизмы может проявляться^ не сразу, а через некоторое время, необходимое для развития в клетках метаболических нарушений, поэтому изучалась высеваемость стафилококка на твердые питательные среды через 24, 36, и 48 часов после ультразвуковой обработки. До высева на чашки Петри озвученные штаммы стафилококка культивировали в пробирках с бульоном в термостате при 37°С. Было установлено, что через 24 и 36 часов после ультразвуковой обработки количество выросших колоний стафилококков по сравнению с контролем снижается, высеваемость стафилококка при этом обратно пропорциональна времени озвучивания микроорганизмов. После 7-10-минутного озвучивания высев или не давал никакого роста или же на чашках Петри вырастали единичные, не характерные для стафилококка колонии. Через 48 часов угнетающее действие ультразвука было более выраженным и проявлялось в дальнейшем уменьшении высева микроорганизмов при всех экспозициях.
READ В Венгрии родился мальчик с седыми волосами
Исследование чувствительности озвученных микроорганизмов к действию некоторых антибиотиков и антисептиков показало, что у 8 из 13 использованных препаратов минимальная подавляющая концентрация после ультразвуковой обработки стафилококка снизилась в 2-4 раза. Это свидетельствует о целесообразности совместного применения ультразвуковых колебаний низкой частоты и антибактериальных растворов для более эффективного воздействия на микробную клетку [7,10].
Разрушающее действие ультразвуковых волн зависит от концентрации бактериальной взвеси. В слишком густой и, следовательно, очень вязкой взвеси не наблюдается разрушения бактерий, а можно отметить только нагревание. Различные штаммы одного и того же вида бактерий могут совершенно по-разному относиться к облучению ультразвуком [11].
Таким образом, можно заключить, что эффект воздействия ультразвука на биоматерию вообще и микроорганизмы, в частности, зависит от многих факторов среды и от состояния живой материи и в реальной действительности достаточно трудно прогнозируем.
READ «Опасаюсь за здоровье голодающей»: Владимир Соловьёв о митинге Соболь в ЦИК
На кафедре СГТУ были проведены эксперименты по ультразвуковой очистке титановых внутрикостных стоматологических имплантатов в различных рабочих растворах.Очистка изделий происходит тем эффективнее, чем ближе они находятся к излучающей поверхности излучателя. С удалением от излучателя интенсивность ультразвуковых колебаний изменяется по идеализированной кривой. Наилучший результат был получен при интенсивности 16 Вт/см2 в водопроводной и технической воде при 50+5°С с концентрацией сульфанола 0,25% при времени озвучивания 5-10 минут (рис. 2.1). Озвучиваемые изделия находились на расстоянии не более 10 мм от излучающей поверхности.
Рис. 2.1. График зависимости загрязненности изделий от времени озвучивания при интенсивности колебаний 16 Вт/см2
Таким образом, согласно проведенным опытам, повышение интенсивности с 0,4 «до 16 Вт/см2 дает улучшение качества очистки (рис. 2.2), но 100% стерилизация изделий не достигается ни при одном режиме.
Рис. 2.2. График зависимости стерилизующего воздействия ультразвука от интенсивности ультразвука.
