9 Действие физических факторов на микроорганизмы ( температура, высушивание,свет, ультразвук, радиация). Стерилизация: методы, аппаратура,контроля режима стерилизации.

Температура. Следует различать 1) температурные условия, при которых микроорганизмы растут и размножаются и 2) температурные границы, при которых микроорганизмы остаются живыми. Понятно, что во втором случае диапазон температур шире. 1) В зависимости от температурных условий, которые требуют мик­роорганизмы для своего роста и размножения, различают три группы: психрофилы, растущие при низкой температуре, мезофилы - при сред­ней, и термофилы - при высокой температуре Для психрофилов оптимальная температура для роста 10-15°С. ми­нимальная 0-5°С, максимальная 25-30°С. Большинство из них свободноживущие и паразиты холоднокровных животных, по есть и патогенные для человека, например, иерсинии, псевдомонады. Они разм­ножаются при температуре бытового холодильника и более вирулент­ны при низких температурах. Мезофилы размножаются преимущественно в организме теплок­ровных животных и человека. Оптимальная температура для их роста 30-37°С, максимальная 43-45°С, минимальная 15-20°С. Большинство па­тогенных микроорганизмов относятся к мезофилам. В окружающей среде они обычно не размножаются, но могут сохраняться живыми. Для термофилов оптимальная температура для роста 50-60°С, ми­нимальная равна 45°С максимальная 90°С. Термофильные бактерии живут в юрячей воде гейзеров. Они не размножаются в организме че­ловека. 2) Температурные зоны гибели микроорганизмов шире, чем тем­пературы, при которых они могут расти. Микроорганизмы более чувствительны к высоким температурам, при которых наступает их гибель вследствие свертывания белков и повреждения ферментов. Вегетативные формы бактерии погибают при 60-80°С в течение часа, при 100°С - через 1 минуту. Споры бактерий устойчивы к 100°С, например, споры палочек столбняка и ботулизма выдерживают кипячение в течение нескольких часов. Для того, чтобы убить споры, создают температуру сухого жара 160-170°С, пара под давлением 120-134°С. Высокие температуры применяют при стерили­зации - обеспложивании различных материалов. К низким температурам микроорганизмы более устойчивы. Мно­гие из них переносят замораживание. Холерный вибрион, сальмонел­лы, кишечная палочка могут сохраняться во льду. Особенно устой­чивы к низким температурам споры бактерий и вирусы. В то же время есть виды микробов, не переносящих температуры ниже 20°С: менингококки, гонококки, возбудители коклюша, сифилиса. Высушивание. Вода необходима для нормальной жизнедеятель­ности микробов, так как питательные вещества поступают в клетку в растворенном виде. При недостатке воды рост микробов прекраща­ется, хотя некоторые их них остаются живыми в течение какого-то вре­мени. Чувствительны к высушиванию менингококки, гонококки, воз­будители сифилиса, коклюша, гриппа; устойчивы стафилококки, воз­будитель туберкулеза. Наиболее устойчивы споры бактерий, так как вода в них находится в связанном состоянии. Для сохранения живых микроорганизмов применяют метод лиофилизации - высушивание под вакуумом из замороженного состояния. Лиофилизированные живые культуры микроорганизмов, вакцины, биопрепараты в течение ряда лет сохраняются, не изменяя своих свойств. ^ Действие излучений. Ионизирующая радиация - гамма-излучение радиоактивных веществ и электроны высоких энергий - губительно дей­ствуют на микроорганизмы, хотя смертельные дозы для них выше, чем для животных и растений. Ионизирующие излучения применяют для стерилизации одноразовых пластиковых шприцев и посуды, пита­тельных сред, лекарственных препаратов. ^ Неионизирующие излучения - ультрафиолетовые лучи - повреждают микроорганизмы в большей степени, чем животных и растения. УФ-лучи повреждают геном микробных клеток, что приводит их к гибели. Для обеззараживания воздуха в лечебных учреждениях и в микробио­логических лабораториях применяются бактерицидные лампы ультра­фиолетового излучения. Ультразвук при определенной частоте вызывает разрушение струк­туры микробных клеток вследствие образования кавитационных по­лостей и может применяться как метод обработки пищевых продуктов.

Стерилизация — обработка объектов, при которой достигается полное уничтожение всех микроорганизмов. В результате стерилизации объект становится свободным как от патогенных, так и от сапрофитных микробов. Существуют различные методы и способы стерилизации, в основе которых лежит действие физических или химических факторов. Критерием гибели микроорганизмов является необратимая утрата способности к размножению, что можно оценить путем количественного подсчета числа колоний после высева смывов на чашки с питательными средами.

Наиболее широко применяют методы тепловой стерилизации: кипячением, сухим жаром в атмосфере горячего воздуха или влажным жаром при помощи пара, а также прокаливанием предметов в огне.

Прокаливание на огне — надежный метод стерилизации бактериологических петель, металлических и стеклянных предметов. Однако применяется ограниченно ввиду их порчи.

Стерилизация сухим жаром или горячим воздухом производится в сушильных шкафах или печах Пастера при температуре 160—170°С в течение 1—1,5 ч по достижении заданной температуры. Этим методом стерилизуют лабораторную посуду, инструменты, минеральные масла , вазелин. Жидкости и резину сухим жаром стерилизовать нельзя. Предметы, подлежащие стерилизации, заворачивают в бумагу или закладывают в металлические пеналы для предохранения от последующего загрязнения. Необходимо помнить, что при темпера-, туре выше 170°С начинается обугливание бумаги, ваты, марли, а при более низкой температуре не происходит гибели спор.

Стерилизация кипячением в течение 30 мин убивает вегетативные формы микробов. Споры многих бактерий при этом сохраняются, выдерживая кипячение в течение нескольких часов. Для уничтожения вирусов — возбудителей болезни Боткина необходимо кипячение в течение 45—60 мин. Кипячению в специальных стерилизаторах подвергают шприцы, хирургические инструменты, иглы, резиновые трубки. Для повышения точки кипения и устранения жесткости воды добавляют 2% гидрокарбоната натрия. Стерилизация насыщенным паром под давлением (автоклавирование) является наиболее надежным и быстрым методом стерилизации. Обеспложивание достигается воздействием пара, температура которого под давлением выше, чем температура кипящей воды: при давлении 0,5 атм 112°С, при 1 атм. 121 °С , при 1,5 атм 127°С и при 2 атм 134°С.

Стерилизацию производят в автоклаве. Он представляет собой двухстенный металлический котел, покрытый снаружи кожухом и имеющий герметически закрывающуюся крышку. В современных горизонтальных автоклавах под рабочим котлом находится бачок с водомерным стеклом и электронагревательными элементами, куда наливают воду до определенной метки на водомерном стекле. Вода нагревается и образующийся при этом пар по специальному патрубку, соединенному с котлом автоклава, поступает в рабочую камеру котла. Пар постепенно вытесняет из рабочей камеры воздух, который выходит наружу через специальный выпускной кран. После того как воздух будет полностью вытеснен из рабочей камеры паром и из выпускного клапана пойдет насыщенный «сухой пар», крышку герметически закрывают. Пар доводят до нужного для стерилизации давления, которое определяют по имеющемуся на автоклаве манометру, и проводят стерилизацию в течение 20 мин. По окончании стерилизации автоклав отключают, ждут, пока давление не снизится до нуля, выпускают постепенно пар и открывают автоклав. Для контроля надежности работы автоклава и режима стерилизации применяют физические, химические методы и бактериологические тест-объекты. В автоклаве обычно стерилизуют при давлении 1 — 1,5 атм различные питательные среды, растворы, белье, резину, перевязочный материал и др. При давлении 2 атм обеззараживают инфицированный материал и отработанные культуры микробов. Стерилизация в автоклаве таких веществ, как вазелин, масло, песок, малоэффективна вследствие того, что в них пар проникает плохо или совсем не проникает. Некоторые питательные среды (например, содержащие сахара) нельзя стерилизовать паром под давлением, так как они карамелизуются, поэтому их подвергают дробной стерилизации текучим паром.

Стерилизация текучим паром проводится в аппарате Коха или в автоклаве при не завинченной крышке и открытом выпускном кране. На дно аппарата Коха наливают воду и нагревают до 100°С. Образующийся пар движется вверх через заложенный материал и стерилизует его. Так как однократное действие паров воды не убивает споры, применяют дробную стерилизацию — 3 дня подряд по 30 мин. Споры, не погибшие при первом прогревании, прорастают до следующего дня в вегетативные формы и погибают при втором и третьем прогревания.

Для веществ, разрушающихся при 100°С (например, жидкости содержащие белок), применяют другой вид дробной стерилизации — тиндализацию. Стерилизуемое вещество прогревают на водяной бане по 1 ч при 56— 60°С в течение 5—6 дней. Для освобождения от вегетативных форм микробов прибегают к пастеризации — однократному прогреванию при 70°С в течение 30 мин с последующим быстрым охлаждением и хранением на холоду, чтобы не проросли споры. Этот метод применяют для обеззараживания и сохранения молока. Стерилизация фильтрованием (холодная стерилизация) через бактериальные фильтры применяется для освобождения жидкостей от бактерий. Этот метод используют в тех случаях, когда стерилизующая жидкость портится от нагревания, при необходимости отделения бактериальных клеток от растворимых продуктов их жизнедеятельности (экзотоксины, антибиотики и др.), фагов, вирусов. Бактериальные фильтры изготовляют из фарфора, каолина, мелко пористого стекла пирекс, асбеста, целлюлозы, нитроклетчатки и других мелкопористых материалов. В механизме стерилизации фильтрованием играют роль размер пор и адсорбция микробов на стенках пор фильтров. Фильтры имеют форму свечей (Шамберлана, Беркефельда) или пластинок из асбеста, нитроцеллюлозы (мембранные фильтры), которые вкладывают в специальные фильтровальные приборы (аппарат Зейтца, прибор Рублевской водопроводной станции). Перед работой их стерилизуют. Фильтрацию производят с разрежением воздуха внутри сосуда-приемника. Химическая стерилизация применяется в том случае, если объекты нельзя автоклавировать. Обычно это питательные среды, содержащие термолабильные вещества. Химическое вещество должно быть не только токсичным, но и летучим для быстрого исчезновения из простерилизованного объекта. Наилучшим является окись этилена — жидкость кипящая при 10,7°С. Окись этилена в жидком виде добавляют в раствор при температуре от 0 до 4°С в конечной концентрации 0,5—1%. При температуре выше точки кипения окись этилена используют как стерилизующий газ, для стерилизации сложной медицинской аппаратуры. Окись этилена губительно действует на вегетативные и споровые формы бактерий. Ее используют в промышленности для стерилизации пластмассовых чашек Петри и других предметов, которые плавятся при температуре выше 100°С. Применение окиси этилена ограничено, так как вещество токсично, нестойко, взрывоопасно.