Influència dels ultrasons en les cèl·lules animals i vegetals

2024 Autora: Seth Attwood | [email protected]. Última modificació: 2023-12-16 16:00

La cavitació al medi ambient és la principal raó de l'efecte destructiu dels ultrasons sobre els microorganismes. Si es va suprimir la formació de bombolles augmentant la pressió externa, l'efecte destructiu sobre els protozous va disminuir. La ruptura gairebé instantània d'objectes en el camp d'ultrasons va ser causada per bombolles d'aire o diòxid de carboni en cèl·lules vegetals atrapades dins d'aquests organismes.

Això demostra que les grans diferències de pressió que es produeixen durant la cavitació condueixen a la ruptura de les membranes cel·lulars i d'organismes petits sencers. L'efecte dels ultrasons sobre diversos tipus de fongs s'ha estudiat moltes vegades. Per tant, l'ecografia s'utilitza amb èxit en fitopatologia. Sobre llavors de remolatxa sucrera infectades naturalment amb Phoma betae, Cercospora beticola, Alternaria sp. o Fusarium sp., va ser possible destruir aquests fongs i bacteris molt millor mitjançant una irradiació a curt termini amb ultrasons a l'aigua que no pas amb el gravat. La irradiació de llavors amb ultrasons durant l'apòsit millora significativament l'efecte d'una substància fungicida o bactericida. El motiu, aparentment, és que les vibracions sonores augmenten la velocitat de difusió de l'aigua i de les substàncies dissoltes en ella a través de les membranes de les cèl·lules vegetals, la qual cosa aconsegueix un efecte més ràpid sobre fongs i bacteris.

L'ecografia també té un efecte negatiu sobre les cèl·lules individuals dels organismes superiors. En irradiar glòbuls vermells (eritròcits) es va observar el següent: van perdre la seva forma original i es van estirar; al mateix temps, es va produir la seva decoloració (com a conseqüència de l'hemòlisi). Després de més irradiació, finalment es van trencar i es van desintegrar en moltes boles petites separades.

Ja l'any 1928 es va establir que els bacteris lluminosos són destruïts per ultrasons. En els anys següents, es van publicar un gran nombre de treballs sobre l'efecte de les ones ultrasòniques sobre bacteris i virus. Al mateix temps, va resultar que els resultats podrien ser molt diversos: d'una banda, es va observar un augment de l'aglutinació, la pèrdua de virulència o la mort completa dels bacteris, d'altra banda, també es va observar l'efecte contrari: un augment de el nombre d'individus viables. Aquest últim es produeix especialment sovint després d'una irradiació a curt termini i es pot explicar pel fet que durant la irradiació a curt termini, en primer lloc, es produeix la separació mecànica d'acumulació de cèl·lules bacterianes, a causa de la qual cada cèl·lula individual dóna lloc a una nova colònia.

Es va trobar que els bastons de la febre tifoidea són completament morts per ultrasons amb una freqüència de 4, 6 MHz, mentre que els estafilococs i els estreptococs només es danyen parcialment. Amb la mort dels bacteris, la seva dissolució es produeix simultàniament, és a dir, la destrucció d'estructures morfològiques, de manera que després de l'acció dels ultrasons, no només disminueix el nombre de colònies en un cultiu determinat, sinó que comptar el nombre d'individus revela una disminució de formes de bacteris morfològicament conservades. Quan s'irradien amb ultrasons a una freqüència de 960 kHz, els bacteris amb una mida de 20-75 µm es destrueixen molt més ràpidament i completament que els bacteris amb una mida de 8-12 µm [23].

A l'Institut Central d'Investigació de Traumatologia i Ortopèdia de Moscou que porta el nom de V. I. NN Priorov va realitzar investigacions [24] sobre l'efecte de la cavitació ultrasònica de baixa freqüència sobre l'activitat vital de diverses soques d'estafilococ. En experiments in vitro es van obtenir els següents resultats. El tractament per ultrasons es va dur a terme a una temperatura de 32 ° C mitjançant un desintegrador d'ultrasons de MSE (Gran Bretanya), que té els següents paràmetres tècnics: potència 150 W, freqüència de vibració 20 kHz, amplitud 55 μm. El temps d'exposició va ser d'1, 2, 5 "7, 10 minuts. Per a cada exposició, es van utilitzar vials separats amb 5 ml de suspensió de microorganismes que contenien 2500 cossos microbians en 1 ml de líquid. del medi immediatament després del tractament ultrasònic no només no debilitar, però en algunes exposicions de sondeig (1-3 min) fins i tot s'intensifica lleugerament. Eren insignificants i gairebé no es diferenciaven del control. L'efecte dels ultrasons sobre els microorganismes pot aparèixer ^ no immediatament, però després d'un temps, necessari per a la desenvolupament de trastorns metabòlics a les cèl·lules, per tant, es va estudiar la inoculació d'estafilococ en medis de nutrients sòlids 24, 36 i 48 hores després de l'ecografia. Abans de sembrar en plaques de Petri, es van conrear les soques d'estafilococ sonicades. i en provetes amb brou en un termòstat a 37 °C. Es va trobar que després de 24 i 36 hores després del tractament ultrasònic, el nombre de colònies cultivades d'estafilococs en comparació amb el control disminueix, la taxa de sembra d'estafilococs és inversament proporcional al temps de sondeig dels microorganismes. Després de 7-10 minuts de sonicació, la sembra no va donar cap creixement, o bé les colònies individuals no típiques d'estafilococ van créixer a les plaques de Petri. Després de 48 hores, l'efecte inhibidor dels ultrasons va ser més pronunciat i es va manifestar en una nova disminució de la sembra de microorganismes a totes les exposicions.

Un estudi de la sensibilitat dels microorganismes sonats a l'acció d'alguns antibiòtics i antisèptics va demostrar que en 8 de cada 13 fàrmacs utilitzats, la concentració inhibidora mínima després del tractament ultrasònic de l'estafilococ va disminuir 2-4 vegades. Això indica la viabilitat de l'ús combinat de vibracions ultrasòniques de baixa freqüència i solucions antibacterianes per a un efecte més eficaç sobre la cèl·lula microbiana [7, 10].

L'efecte destructiu de les ones ultrasòniques depèn de la concentració de la suspensió bacteriana. En una suspensió massa espessa i, per tant, molt viscosa, no s'observa cap destrucció de bacteris, però només es pot observar l'escalfament. Diferents soques de la mateixa espècie bacteriana poden tenir actituds completament diferents cap a la irradiació d'ultrasons [11].

Així, podem concloure que l'efecte dels ultrasons sobre el biomaterial en general i els microorganismes, en particular, depèn de molts factors ambientals i de l'estat de la matèria viva, i en realitat és bastant difícil de predir.

Al departament de SSTU es van realitzar experiments sobre neteja per ultrasons d'implants dentals intraossis de titani en diverses solucions de treball.

La neteja dels productes és com més eficient, més a prop estan de la superfície emissora de l'emissor. Amb la distància de l'emissor, la intensitat de les vibracions ultrasòniques canvia al llarg d'una corba idealitzada. El millor resultat es va obtenir a una intensitat de 16 W/cm2 en aigua de l'aixeta i industrial a 50 + 5 °C amb una concentració de sulfanol del 0,25% amb un temps de sonicació de 5-10 minuts (Fig. 2.1). Els productes sonicats es van localitzar a una distància de no més de 10 mm de la superfície emissora.

Així, segons els experiments, un augment de la intensitat de 0,4 a 16 W / cm2 dóna una millora en la qualitat de la neteja (Fig. 2.2), però no s'aconsegueix l'esterilització del 100% dels productes de cap manera.