تأثير الموجات فوق الصوتية على الخلايا الحيوانية والنباتية

2024 مؤلف: Seth Attwood | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-16 15:57

التجويف في البيئة هو السبب الرئيسي للتأثير المدمر للموجات فوق الصوتية على الكائنات الحية الدقيقة. إذا تم قمع تكوين الفقاعات عن طريق زيادة الضغط الخارجي ، فإن التأثير المدمر على البروتوزوا ينخفض. كان سبب التمزق الفوري تقريبًا للأجسام في مجال الموجات فوق الصوتية هو فقاعات الهواء أو ثاني أكسيد الكربون في الخلايا النباتية المحتجزة داخل هذه الكائنات الحية.

يوضح هذا أن الاختلافات الكبيرة في الضغط التي تنشأ أثناء التجويف تؤدي إلى تمزق أغشية الخلايا والكائنات الدقيقة الكاملة. تمت دراسة تأثير الموجات فوق الصوتية على أنواع مختلفة من الفطريات عدة مرات. لذلك ، يتم استخدام الموجات فوق الصوتية بنجاح في علم أمراض النبات. على بذور بنجر السكر المصابة بشكل طبيعي بـ Phoma betae ، Cercospora beticola ، Alternaria sp. أو Fusarium sp. ، فقد كان من الممكن تدمير هذه الفطريات والبكتيريا بشكل أفضل عن طريق التشعيع قصير المدى بالموجات فوق الصوتية في الماء مما كان من الممكن القيام به بالحفر. تشعيع البذور بالموجات فوق الصوتية أثناء التضميد يعزز بشكل كبير من تأثير مادة مبيدات الفطريات أو الجراثيم. والسبب على ما يبدو أن الاهتزازات الصوتية تزيد من معدل انتشار الماء والمواد المذابة فيه من خلال أغشية الخلايا النباتية ، مما يحقق تأثيراً أسرع على الفطريات والبكتيريا.

الموجات فوق الصوتية لها أيضًا تأثير سلبي على الخلايا الفردية للكائنات الحية العليا. عند تعريض خلايا الدم الحمراء للإشعاع ، لوحظ ما يلي: فقدوا شكلهم الأصلي وتمددوا ؛ في الوقت نفسه ، حدث تغير لونها (نتيجة لانحلال الدم). بعد مزيد من التشعيع ، تمزقوا في النهاية وتفككوا في العديد من الكرات الصغيرة المنفصلة.

بالفعل في عام 1928 ، ثبت أن البكتيريا المضيئة يتم تدميرها بواسطة الموجات فوق الصوتية. في السنوات اللاحقة ، تم نشر عدد كبير من الأعمال حول تأثير الموجات فوق الصوتية على البكتيريا والفيروسات. في الوقت نفسه ، اتضح أن النتائج يمكن أن تكون متنوعة للغاية: فمن ناحية ، لوحظ زيادة التراص ، أو فقدان الضراوة أو الموت الكامل للبكتيريا ، ومن ناحية أخرى ، لوحظ التأثير المعاكس أيضًا - زيادة في عدد الأفراد القابلين للحياة. يحدث هذا الأخير غالبًا بشكل خاص بعد التشعيع قصير المدى ويمكن تفسيره من خلال حقيقة أنه أثناء التشعيع قصير المدى ، يحدث أولاً وقبل كل شيء الفصل الميكانيكي لتراكمات الخلايا البكتيرية ، مما يؤدي إلى ظهور مستعمرة جديدة لكل خلية فردية.

وجد أن قضبان التيفوئيد تقتل تمامًا بالموجات فوق الصوتية بتردد 4 ، 6 ميجاهرتز ، بينما تتضرر المكورات العنقودية والمكورات العقدية جزئيًا فقط. مع موت البكتيريا ، يحدث انحلالها في وقت واحد ، أي تدمير الهياكل المورفولوجية ، بحيث لا ينخفض عدد المستعمرات في ثقافة معينة فحسب ، بل إن حساب عدد الأفراد يكشف عن انخفاض في أشكال البكتيريا المحفوظة شكليًا. عند تعريضها للإشعاع بالموجات فوق الصوتية بتردد 960 كيلو هرتز ، يتم تدمير البكتيريا التي يبلغ حجمها 20-75 ميكرومتر بشكل أسرع وبشكل كامل أكثر من البكتيريا التي يبلغ حجمها 8-12 ميكرومتر [23].

في معهد موسكو المركزي لبحوث الإصابات وجراحة العظام الذي يحمل اسم ف. أجرى NN Priorov بحثًا [24] حول تأثير التجويف بالموجات فوق الصوتية منخفض التردد على النشاط الحيوي لسلالات مختلفة من المكورات العنقودية. في التجارب التي أجريت في المختبر ، تم الحصول على النتائج التالية.تم إجراء المعالجة بالموجات فوق الصوتية عند درجة حرارة 32 درجة مئوية باستخدام مفكك بالموجات فوق الصوتية من MSE (بريطانيا العظمى) ، والذي يحتوي على المعلمات التقنية التالية: الطاقة 150 واط ، تردد الاهتزاز 20 كيلو هرتز ، السعة 55 ميكرومتر. كان وقت التعرض 1 ، 2 ، 5 "7 ، 10 دقائق. لكل تعرض ، تم استخدام قوارير منفصلة تحتوي على 5 مل من معلق الكائنات الحية الدقيقة التي تحتوي على 2500 جسم ميكروبي في 1 مل من السائل. من الوسط مباشرة بعد العلاج بالموجات فوق الصوتية لا يستخدم فقط تضعف ، ولكن في بعض حالات التعرض للسبر (1-3 دقائق) تكثف قليلاً. كانت تافهة وتقريباً لم تختلف عن السيطرة. قد يظهر تأثير الموجات فوق الصوتية على الكائنات الحية الدقيقة - ليس على الفور ، ولكن بعد فترة ، ضروري لـ تطور الاضطرابات الأيضية في الخلايا ، لذلك تمت دراسة تلقيح المكورات العنقودية على وسط المغذيات الصلبة بعد 24 و 36 و 48 ساعة من الموجات فوق الصوتية. وفي أنابيب الاختبار مع مرق في منظم الحرارة عند 37 درجة مئوية. وجد أنه بعد 24 و 36 ساعة بعد العلاج بالموجات فوق الصوتية ، ينخفض عدد المستعمرات المزروعة من المكورات العنقودية مقارنة بالمجموعة الضابطة ، ومعدل بذر المكورات العنقودية يتناسب عكسيا مع وقت سبر الكائنات الحية الدقيقة. بعد 7-10 دقائق من الصوتنة ، لم ينتج البذر أي نمو ، أو نمت مستعمرات مفردة ليست نموذجية للمكورات العنقودية على أطباق بتري. بعد 48 ساعة ، كان التأثير المثبط للموجات فوق الصوتية أكثر وضوحًا وتجلى في انخفاض إضافي في بذر الكائنات الحية الدقيقة في جميع حالات التعرض.

أظهرت دراسة حول حساسية الكائنات الحية الدقيقة تجاه تأثير بعض المضادات الحيوية والمطهرات أنه في 8 من أصل 13 عقارًا مستخدمًا ، انخفض الحد الأدنى من التركيز المثبط بعد العلاج بالموجات فوق الصوتية للمكورات العنقودية 2-4 مرات. يشير هذا إلى جدوى الاستخدام المشترك للاهتزازات فوق الصوتية منخفضة التردد والمحاليل المضادة للبكتيريا من أجل تأثير أكثر فعالية على الخلية الميكروبية [7 ، 10].

يعتمد التأثير المدمر للموجات فوق الصوتية على تركيز التعليق البكتيري. في نظام التعليق السميك جدًا ، وبالتالي شديد اللزوجة ، لا يلاحظ أي تدمير للبكتيريا ، ولكن يمكن ملاحظة التسخين فقط. السلالات المختلفة من نفس النوع البكتيري قد يكون لها اتجاهات مختلفة تمامًا تجاه التشعيع بالموجات فوق الصوتية [11].

وبالتالي ، يمكننا أن نستنتج أن تأثير الموجات فوق الصوتية على المواد الحيوية بشكل عام والكائنات الدقيقة بشكل خاص ، يعتمد على العديد من العوامل البيئية وعلى حالة المادة الحية ، وفي الواقع من الصعب التنبؤ بها.

أجريت تجارب على التنظيف بالموجات فوق الصوتية لغرسات الأسنان داخل العظام المصنوعة من التيتانيوم في مختلف حلول العمل في قسم SSTU.

يكون تنظيف المنتجات أكثر كفاءة ، وكلما اقتربت من السطح الباعث للباعث. مع المسافة من الباعث ، تتغير شدة الاهتزازات فوق الصوتية على طول منحنى مثالي. تم الحصول على أفضل نتيجة عند شدة 16 واط / سم 2 في ماء الصنبور والصناعية عند 50 + 5 درجة مئوية مع تركيز سلفانول بنسبة 0.25٪ مع زمن صوتنة من 5-10 دقائق (الشكل 2.1). كانت المنتجات الصوتية على مسافة لا تزيد عن 10 مم من السطح المنبعث.

وبالتالي ، وفقًا للتجارب ، تؤدي زيادة الكثافة من 0.4 إلى 16 واط / سم 2 إلى تحسين جودة التنظيف (الشكل 2.2) ، ولكن لا يتم تعقيم المنتجات بنسبة 100٪ في أي وضع.