Influenza degli ultrasuoni sulle cellule animali e vegetali

2024 Autore: Seth Attwood | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-16 16:08

La cavitazione nell'ambiente è la ragione principale dell'effetto distruttivo degli ultrasuoni sui microrganismi. Se la formazione di bolle veniva soppressa aumentando la pressione esterna, l'effetto distruttivo sui protozoi diminuiva. La rottura quasi istantanea degli oggetti nel campo degli ultrasuoni è stata causata da bolle d'aria o anidride carbonica nelle cellule vegetali intrappolate all'interno di questi organismi.

Ciò mostra che le grandi differenze di pressione che si verificano durante la cavitazione portano alla rottura delle membrane cellulari e di interi piccoli organismi. L'effetto degli ultrasuoni su vari tipi di funghi è stato studiato molte volte. Quindi, gli ultrasuoni vengono utilizzati con successo in fitopatologia. Su semi di barbabietola da zucchero infettati naturalmente da Phoma betae, Cercospora beticola, Alternaria sp. o Fusarium sp., è stato possibile distruggere questi funghi e batteri molto meglio mediante irradiazione a breve termine con ultrasuoni in acqua rispetto a quanto è stato possibile fare con l'incisione. L'irradiazione dei semi con gli ultrasuoni durante la medicazione migliora significativamente l'effetto di una sostanza fungicida o battericida. Il motivo, a quanto pare, è che le vibrazioni sonore aumentano la velocità di diffusione dell'acqua e delle sostanze disciolte in essa attraverso le membrane delle cellule vegetali, il che ottiene un effetto più rapido su funghi e batteri.

Gli ultrasuoni hanno anche un effetto negativo sulle singole cellule degli organismi superiori. Quando si irradiano globuli rossi (eritrociti), è stato osservato quanto segue: hanno perso la loro forma originale e si sono allungati; allo stesso tempo, si è verificata la loro decolorazione (a causa dell'emolisi). Dopo un'ulteriore irradiazione, alla fine si sono rotti e si sono disintegrati in molte piccole palline separate.

Già nel 1928 fu stabilito che i batteri luminosi vengono distrutti dagli ultrasuoni. Negli anni successivi è stato pubblicato un gran numero di lavori sull'effetto delle onde ultrasoniche su batteri e virus. Allo stesso tempo, si è scoperto che i risultati potrebbero essere molto diversi: da un lato si è osservato un aumento dell'agglutinazione, perdita di virulenza o morte completa dei batteri, dall'altro è stato notato anche l'effetto opposto: un aumento della il numero di individui vitali. Quest'ultimo si verifica particolarmente spesso dopo l'irradiazione a breve termine e può essere spiegato dal fatto che durante l'irradiazione a breve termine, prima di tutto, si verifica la separazione meccanica degli accumuli di cellule batteriche, a causa della quale ogni singola cellula dà origine a una nuova colonia.

È stato riscontrato che i bastoncelli tifoidi vengono completamente uccisi dagli ultrasuoni con una frequenza di 4, 6 MHz, mentre gli stafilococchi e gli streptococchi sono danneggiati solo parzialmente. Con la morte dei batteri avviene contemporaneamente la loro dissoluzione, cioè la distruzione delle strutture morfologiche, per cui dopo l'azione degli ultrasuoni, non solo diminuisce il numero di colonie in una data coltura, ma il conteggio del numero di individui rivela una diminuzione della forme di batteri morfologicamente conservate. Quando irradiati con ultrasuoni a una frequenza di 960 kHz, i batteri con una dimensione di 20–75 µm vengono distrutti molto più velocemente e più completamente dei batteri con una dimensione di 8–12 µm [23].

Presso l'Istituto centrale di ricerca di traumatologia e ortopedia di Mosca intitolato a V. I. NN Priorov ha condotto una ricerca [24] sull'effetto della cavitazione ultrasonica a bassa frequenza sull'attività vitale di vari ceppi di stafilococco. In esperimenti in vitro sono stati ottenuti i seguenti risultati. Il trattamento ad ultrasuoni è stato effettuato ad una temperatura di 32°C utilizzando un disintegratore ad ultrasuoni della MSE (Gran Bretagna), che presenta i seguenti parametri tecnici: potenza 150 W, frequenza di vibrazione 20 kHz, ampiezza 55 μm. Il tempo di esposizione è stato di 1, 2, 5 "7, 10 minuti. Per ogni esposizione sono state utilizzate fiale separate con 5 ml di sospensione di microrganismi contenenti 2500 corpi microbici in 1 ml di liquido. del terreno immediatamente dopo il trattamento ad ultrasuoni non solo non indebolirsi, ma ad alcune esposizioni di suono (1-3 min) si intensifica anche leggermente.erano insignificanti e quasi non differivano dal controllo. L'effetto degli ultrasuoni sui microrganismi può apparire ^ non immediatamente, ma dopo un po', necessario per il sviluppo di disordini metabolici nelle cellule, pertanto, è stata studiata l'inoculazione di stafilococco su terreni nutritivi solidi 24, 36 e 48 ore dopo l'ecografia Prima della semina su piastre Petri, sono stati coltivati i ceppi sonicati di stafilococco e in provette con brodo in un termostato a 37 ° C. È stato riscontrato che dopo 24 e 36 ore dal trattamento ad ultrasuoni, il numero di colonie cresciute di stafilococchi rispetto al controllo diminuisce, la velocità di semina dello stafilococco è inversamente proporzionale al tempo di sondaggio dei microrganismi. Dopo 7-10 minuti di sonicazione, la semina non ha dato alcuna crescita o singole colonie non tipiche per lo stafilococco sono cresciute su piastre Petri. Dopo 48 ore, l'effetto inibitorio degli ultrasuoni è stato più pronunciato e si è manifestato in un'ulteriore diminuzione della semina di microrganismi a tutte le esposizioni.

Uno studio sulla sensibilità dei microrganismi sondati all'azione di alcuni antibiotici e antisettici ha mostrato che in 8 su 13 farmaci utilizzati, la concentrazione inibitoria minima dopo il trattamento con ultrasuoni dello stafilococco è diminuita di 2-4 volte. Ciò indica la fattibilità dell'uso combinato di vibrazioni ultrasoniche a bassa frequenza e soluzioni antibatteriche per un effetto più efficace sulla cellula microbica [7, 10].

L'effetto distruttivo delle onde ultrasoniche dipende dalla concentrazione della sospensione batterica. In una sospensione troppo densa e, quindi, molto viscosa, non si osserva distruzione di batteri, ma si nota solo riscaldamento. Diversi ceppi della stessa specie batterica possono avere atteggiamenti completamente diversi nei confronti dell'irradiazione ultrasonica [11].

Quindi, possiamo concludere che l'effetto degli ultrasuoni sul biomateriale in generale e sui microrganismi, in particolare, dipende da molti fattori ambientali e dallo stato della materia vivente, e in realtà è piuttosto difficile da prevedere.

Presso il dipartimento della SSTU sono stati condotti esperimenti sulla pulizia ad ultrasuoni di impianti dentali intraossei in titanio in varie soluzioni di lavoro.

La pulizia dei prodotti è tanto più efficiente quanto più sono vicini alla superficie di emissione dell'emettitore. Con la distanza dall'emettitore, l'intensità delle vibrazioni ultrasoniche cambia lungo una curva idealizzata. Il miglior risultato è stato ottenuto ad un'intensità di 16 W/cm2 in acqua di rubinetto e industriale a 50 + 5°C con una concentrazione di sulfanolo dello 0,25% con un tempo di sonicazione di 5-10 minuti (Fig. 2.1). I prodotti sonicati erano posizionati a una distanza non superiore a 10 mm dalla superficie emittente.

Pertanto, secondo gli esperimenti, un aumento dell'intensità da 0,4 a 16 W / cm2 migliora la qualità della pulizia (Fig. 2.2), ma in nessuna modalità si ottiene la sterilizzazione al 100% dei prodotti.