2. Химические вещества
Ряд химических веществ замедляет или полностью тормозит рост микроорганизмов.
Вещества, губительно действующие на микроорганизмы – АНТИСЕПТИКИ (от греч. anti – против, septicos – гнилостный). Если антисептики подавляют жизнедеятельность или задерживают размножение чувствительных к ним микробов, то это бактериостатическое действие вещества (по отношению к бактериям) или фунгистатическое действие (в отношении мицелиальных грибов).
Вещества, вызывающие гибель микроорганизмов, называют бактерицидами, или фунгицидами.
В очень малых дозах многие химические яды оказывают благоприятное действие, стимулируя размножение или биохимическую активность микробов.
Помимо концентрации, эффективность действия химических веществ на микроорганизмы зависит от природы вещества, биологических особенностей микроорганизма, продолжительности воздействия на него, температуры, состава и рН среды.
Чувствительность различных микроорганизмов к одному и тому же антисептику неодинакова. Так, обычно споры устойчивее вегетативных клеток.
1. СОЛИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ - из неорганических соединений наиболее сильнодействующие, особенно ртуть. При действии ртути концентрацией 1:1000 в течение нескольких минут большинство бактерий погибает, более устойчивыми являются споры бактерий. Цианид связывает железо и блокирует функцию дыхательного фермента - цитохромоксидазы.
Ионы золота, меди и особенно серебра, присутствующие в растворах в ничтожно малых концентрациях, оказывают губительное действие на микроорганизмы. В зависимости от концентрации и свойств катиона металлы вызывают местный вяжущий, раздражающий и прожигающий эффекты на микроорганизмы.
Антимикробное действие соединений тяжелых металлов обусловлено ослаблением активности ферментов, содержащих сульфгидрильные группы, а также образованием с белками альбуминатов: R-COOH + AgNo3 → R-COOAg + HNO3.
Посеребрённые предметы, посеребрённый песок при контакте с водой придают ей бактерицидные свойства по отношению ко многим видам бактерий. При этом положительно заряженные ионы металлов адсорбируются на отрицательно заряженной поверхности бактерий и изменяют проницаемость их цитоплазматической мембраны, в результате чего происходит гибель микробной клетки.
Свойства серебра используют для дезинфекции питьевой воды. Различные препараты серебра и посеребренные материалы применяют в медицинской практике.
2. Окислители (перекись водорода, марганцовокислый калий) – эти соединения, выделяя активный атомарный кислород, вызывают цепную реакцию свободно-радикального перекисного окисления липидов, что ведёт к деструкции мембран и белков микробной клетки.
3. Галогены (хлор, йод и их препараты: хлорная известь, хлорамин Б, раствор йода спиртовой, йодинол, йодоформ) – бактерицидное действие связано со способностью отщеплять активные галогены – хлор и йод, которые, замещая водородные атомы у атомов азота, денатурируют белки цитоплазмы микроорганизмов, и, выделяя атомарный кислород, оказывать значительное окисляющее действие.
4. Кислоты и щёлочи – в основе бактерицидного действия лежит дегидратация микроорганизмов, изменение рН питательной среды, гидролиз коллоидных систем и образование кислотных и щелочных альбуминатов.
В концентрированных растворах кислоты коагулируют белки микробной клетки, изменяют концентрацию H-ионов в растворах и окисляющее действие. На практике кислоты применяют для уничтожения микробов на объектах окружающей среды (серная, соляная, уксусная); создания определённой величины рН в питательных средах (соляная кислота); при изготовлении и консервировании пищевых продуктов (уксусная, лимонная), так как кислая реакция среды (кислотность) неблагоприятна для развития гнилостных микроорганизмов.
Бактерицидность щелочей зависит от диссоциации и концентрации гидроксильных OH-ионов. Наиболее часто применяют гидроксид натрия и гидроксид калия, гашёную известь (гидроксид кальция), натрия карбонат (Na2CO3), натрия гидрокарбонат (сода). Бактерицидное действие проявляется при сравнительно невысокой концентрации щелочей: гибель вегетативных форм микроорганизмов наступает под влиянием 2-3%, спор бацилл – 4-5%-го растворов.
5. Фенолы, крезол и их производные – способны легко проникать через фосфолипиды клеточных мембран, денатурировать белок цитоплазмы и подавлять функцию кофермента, участвующего в дегидрировании глюкозы и молочной кислоты – это сопровождается глубокими нарушениями метаболизма и гибелью микробной клетки.
6. Формальдегид (альдегиды) – водный раствор губительно влияет на вегетативные и споровые формы бактерий; вызывает дегидратацию поверхностных слоёв, легко проникает в бактериальную клетку, вступает в связь с аминогруппами белков, денатурирует их. В практике применяют 40%-ный водный раствор формальдегида (формалин).
7. Спирты – практический интерес представляет этиловый спирт (C2H5OH) – способен отнимать воду и свёртывать белок. Бактерицидное действие оказывает уже 20%-я концентрация спирта, но наиболее эффективен 70%-ный спирт. Более высокие концентрации спирта (80-90%) в белковой среде образуют плотные белковые сгустки, внутри которых могут сохраняться живые клетки бактерий.
8. Поверхностно-активные вещества ПАВ (детергенты) - действуют на наружные слои клеток и нарушают избирательную проницаемость цитоплазматической мембраны. Поскольку клеточные мембраны состоят главным образом из липидов и белков, то детергенты, имея полярную структуру (их молекулы содержат как липофильные, так и гидрофильные ионизированные группы), накапливаются в липопротеиновых мембранах (тоже имеющих полярную структуру) и нарушают их функции.
Детергенты (ПАВ) обладают широким спектром антимикробного действия; их применяют для дезинфекции различных поверхностей и одежды.
9. Красители (генцианвиолет, бриллиантоновая зелень, фуксин, акридин) – действуют медленно и избирательно. Бриллиантовый зелёный, соединяясь с белком, липидами или мукополисахаридами бактериальной клетки, приводит к её гибели. Катионы акридина блокирует у бактерий необходимые для обмена анионные группы. Метиленовый синий изменяет течение окислительно-восстановительных реакций и нарушает жизнеспособность микробной клетки. Эти средства эффективны при кокковых инфекциях.
Бактерицидное действие на микроорганизмы оказывают также эфирные масла, смолы и дубильные вещества.
Среди микроорганизмов имеются формы, очень устойчивые к действию клеточных и метаболических ядов, а некоторые обладают способностью даже использовать их (например, фенол, H2S, оксид углерода).