2. Вплив фізичних, хімічних та біологічних чинників на мікроби. Стерилізація, дезінфекція. Поняття про асептику та антисептику.

Для мікроорганізмів характерна надзвичайно велика здатність пристосовуватися навіть до таких умов, за яких життя макроорганізму неможливе. Вони здатні витримувати температуру рідкого повітря (—190 °С) і навіть температуру рідкого водню (—253 °С), жити в гейзерах з киплячою водою. Для деяких архебактерій найсприятливішою, температурою для росту і розмноження є температура +105 °С, а силікатні бактерії витримують температуру +160 °С; витримують кисле, лужне (рН від 1 до 13), гіперсольове середовище, атмосферний тиск до 1500 атм, великі дози радіації (виявлені в реакторах атомних електростанцій), розчини антибіотиків, дезінфектантів, антисептиків. Але у кожного виду мікроорганізмів ці можливості індивідуальні і генетично зумовлені.

Фактори навколишнього середовища, що впливають на життєздатність мікробів, можна розділити на три групи: фізичні, хімічні і біологічні.

Фізичні фактори. Найбільший вплив на розвиток мікроорганізмів мають температура, висушування, променева енергія, ультразвук, осмотичний тиск, реакція і рухливість середовища.

Температура. Життєдіяльність будь-якого організму відбувається в певних межах температури. Ці межі визначають:

1.   Оптимальну температуру — найсприятливішу для росту та розмноження мікробів температуру (для більшості патогенних мікробів вона становить 37-38 °С). Кампілобактерії та клостридії культивують за температури 42-43 °С, ієрсинії -20-28°С.

2.   Мінімальну температуру, тобто температуру, нижче за яку ріст і розмноження мікробів припиняється. Більшість мікробів стійкі до дії низьких температур (збудники чуми, туляремії, дифтерії, холери), а ієрсинії навіть здатні розмножуватися в умовах побутового холодильника за температури 4—6 °С. Не стійкі до зниження температури збудники менінгококової інфекції, гонореї, коклюшу. За температурного мінімуму зберігають патологічний матеріал, культури мікроорганізмів, лікувальні препарати.харчові продукти.

3.   Максимальну температуру — температуру, вище за яку ріст і розмноження мікробів припиняється. Стійкість патогенних мікроорганізмів до високої температури дуже різна. Більшість вегетативних форм гинуть за температури 60 °С через 30 хв, 80 °С - через 10 хв, 100 °С — миттєво. Збудник туберкульозу під час кип'ятіння гине протягом 5—10 хв, гепатиту А — 5 хв, гепатиту В — 30 хв. Спори більш стійкі. Вони витримують температуру 100 °С до 5—6 год (збудник ботулізму) і гинуть за температури 132 °С через 1— 2 год.

Залежно від температурних параметрів, у межах яких мікроорганізми розмножуються або лише зберігаються, всі мікроби ділять натри групи: термофіли, психрофіли, мезофіли.

Термофіли — теплолюбні мікроорганізми, оптимальна температура для них — 50-60 °С і більше, максимальна — 75 °С, мінімальна — 45 °С. Вони населяють води гарячих мінеральних джерел, кишечник людей і тварин, грунт, спричинюють перепрівання сіна, зерна, торфу.

Психрофіли — холодолюбні мікроби, оптимальна температура росту для них лежить у межах 10—15 °С, максимальна — 25—30 °С, мінімальна — 0—5 °С. Психрофіли населяють водойми, грунт, зумовлюють захворювання холоднокровних тварин, але деякі (ієрсинії, психрофільні варіанти клебсієл, псевдомонад) здатні спричинювати хвороби у людей.

Мезофіли — найбільш поширена група мікробів, до якої належать більшість патогенних мікроорганізмів і сапрофіти. Оптимальна температура для них — 28—37 °С, мінімальна — 10—20 °С, максимальна — 43—45 °С.

Згубна дія низьких температур пов'язана з припиненням метаболічних процесів, а також із пошкодженням клітинної мембрани. Особливо згубно діє чергування заморожування і відтавання.

В основі бактерицидної дії високих температур лежать ушкодження рибосом, цитоплазматичної мембрани, порушення осмотичного бар'єра, руйнування (денатурація) структури білків.

Висушування призводить до зневоднення мікробної клітини, порушення проникнення поживних речовин, внаслідок чого клітина гине. Під впливом висушування швидко гинуть гонококи, менін­гококи, трепонеми. бордетели.

Деякі патогенні мікроби тривалий час зберігаються у висушеному стані (стафілококи, мікобактерії туберкульозу — 90 діб і більше, коринебактерії дифтерії — 1 тиж і більше, холерні вібріони — 2доби)

Висушування у вакуумі за низьких температур не вбиває бактерії і віруси. Цей метод висушування називають ліофільним, його використовують у виробництві живих вакцин проти туберкульозу, чуми, туляремії тощо (ліофілізовані атенуйовані вакцини), убитих вакцин, сироваток та інших медичних препаратів.

Променева енергія. Різні види випромінювання (ультрафіолетове, рентгенівське, радіаційне) мають бактерицидну дію. Ультрафіолетове випромінювання зумовлює утворення пероксидних сполук, які руйнують молекули ДНК. Це призводить до загибелі мікробів. Тому його використовують для оброблення приміщень у лікувально-профілактичних закладах, знезараження інфікованого матеріалу, виготовлення вакцин, а також для стерилізації води і харчових продуктів.

Ультразвук призводить до руйнування цитоплазматичних структур, тому діє на мікроби бактерицидно. Це використовують для знезараження предметів, а також під час виготовлення вакцин, для стерилізації харчових продуктів.

Високий і низький осмотичний тиск зумовлює розрив цитоплазматичної мембрани клітини (осмотичний шок), тому мікроби швидко гинуть як у гіпотонічному, так і в гіпертонічному розчинах.

Реакція середовища. Більшість патогенних мікроорганізмів ростуть при слаболужній реакції середовища (рН 7,2—7,4), нейтральній або слабокислій. Для холерного вібріона оптимальна величина рН 7,1—9,3, для більшості грибів 5—6, для збудника туберкульозу — 5,8—6,8. Згубна дія рН пов'язана з денатурацією ферментів, порушенням осмотичного бар'єра клітинної мембрани.

Рухливе середовище також згубно діє на мікроорганізми. Рухливість води у річках сприяє її самоочищенню.

Хімічні фактори. Хімічні речовини по-різному діють на мікроорганізми. Одні з них мікроби використовують як джерела енергії і пластичного матеріалу, до інших вони байдужі, а деякі хімічні речовини згубні для них.

Антимікробні хімічні речовини ділять на дві групи:

1)   хімічні речовини неспецифічної дії (дезінфектанти й антисептики);

2)   хімічні речовини, що вибірково пригнічують життєдіяльність мікроорганізмів (хіміотерапевтичні препарати).

Дія хімічних речовин залежить від їх природи, концентрації, температури розчину, тривалості дії. Дезінфекційні засоби використовують у концентраціях, які мають бактерицидну дію, анти­септики — бактерицидну і бактеріостатичну. Тобто антисептики або знищують мікроорганізми, або призупиняють їхнє розмноження.

Як дезінфектанти й антисептики використовують декілька сотень хімічних речовин. Для зручності їх поділяють на групи. Універсальної класифікації немає, але частіше їх поділяють за хімічним складом і механізмом дії на такі групи:

1.    Галогенові препарати (хлор, дезактін. пантоцид. натрію гіпохлорит, кальцію гіпохлорит, хлорантоін, саніфект. клорсепт, дезефект, хлорне вапно, хлорамін Б, йод і його похідні). Вони окиснюють активні групи молекул білків, зумовлюють їх денатурацію.

2.    Окисники (озон, водню пероксид, калію перманганат) — окиснюють активні групи білків, ушкоджують цитоплазма тичну мембрану і клітинну стінку.

3.Поверхнево-активні речовини — детергенти (мило, жирні кислоти, синтетичні мийні засоби: сульфохлорантин. хлоргексидину біглюконат. декаметоксин, бодефен, корзолін. дезоксон-1). Ці речовини ушкоджують клітинну стінку і ци-топлазматичну мембрану. їх використовують і як самостійні дезінфектанти, і в поєднанні з іншими антимікробними пре­паратами.

4.  Фенол і його похідні (резорцин, тимол, гексахлорофен, салол) — ушкоджують клітинну стінку і зумовлюють денатурацію білка.

5.  Спирти (етанол, пропанол, ізопропанол, стериліум) — денатурують білок, вимивають ліпіди з клітинної стінки. Частіше використовують 70 % етанол, він легше проникає всередину мікробної клітини.

6.  Альдегіди (формальдегід, уротропін, глутаровий альдегід, кальцекс, гліоксаль) — зумовлюють денатурацію білка.

7.  Солі важких металів (срібла, ртуті, свинцю, міді, цинку, олова) — діють бактерицидно навіть у дуже малих концентраціях (1:100. 1:1000), що називають олігодинамічною дією. Останнім часом використовуються рідко через високу токсичність і низьку ефективність.

8.  Кислоти (оксолінова, борна, бензойна, саліцилова), луги (аміак і його солі, натрію гідроксид, калію гідроксид) — зневоднюють клітину, зумовлюють коагуляцію і розщеплення білків. Використовують не часто через руйнівну дію на поверхню об'єкта, що дезінфікується, і на тканини макроорганізму.

9. Барвники (метиленовий синій, брильянтовий зелений, риванол, акрифлавін). Ці речовини діють бактеріостатично та бактерицидно.

10. Гази (озон, формальдегід, суміш ОБ — суміш оксиду етилену і броміду метилу, оксид етилену, оксид пропілену)— спричинюють денатурацію білка, порушують процес метаболізму. Останнім часом створюють іммобілізовані антисептики. їх виготовляють з основи, просоченої антисептичними засобами. Це антимікробні нитки, марля, плівки, бактерицидні пов'язки, гідрогелевий перев'язувальний матеріал. Перевага їх у тому, що антисептик повільно і тривалий час звільняється з основи, згубно діє на мікроби, при цьому зменшується побічна дія його на макроорганізм.

Біологічні фактори. У природних умовах мікроби перебувають в асоціаціях, всередині яких виникають певні взаємовідносини між окремими видами мікробів. Ці взаємовідносини дуже складні, але їх можна умовно розділити на три типи.

1. Симбіоз — це тип співіснування різних видів мікроорганізмів, за якого всі види разом розвиваються краще, ніж окремо, поодинці. Симбіоз молочнокислих бактерій і спиртових дріжджів використовують у виготовленні кефіру, кумису.

2.    Метабіоз — це такий тип співіснування мікробів, за якого один вид створює умови для іншого. Так. аероби, поглинаючи кисень, створюють умови для розвитку анаеробів; фузобактерії в асоціації зі спірохетами, долаючи захисні функції макроорганізму, спричинюють розвиток виразково-некротичного стоматиту Венсана.

3.    Антагонізм — це тип співіснування мікробів, за якого один вид пригнічує, а інколи навіть призводить до загибелі інших видів. Антагонізм може проявлятися прямою дією мікробів одного виду на інший: фаги лізують бактерії; або продуктами метаболізму: біфідобактерії. лактобактерії, виділяючи молочну кислоту, пригнічують розвиток гнилісної мікрофлори; деякі мікроби виробляють речовини, здатні згубно діяти на інші види мікроорганізмів. Ці речовини називають антибіотиками.

Згубну дію фізичних, хімічних і біологічних факторів на мікроорганізми покладено в основу їх знешкодження: стерилізації і дезінфекції.

Стерилізація — це повне знезараження об'єктів навколишнього середовища (знищення вегетативних і спорових форм мікробів).

Стерилізація дає змогу запобігти: занесенню мікробів в організм людини під час медичних втручань; обсіменінню сторонньою мікрофлорою медичної апаратури, хірургічного інструментарію, перев'язувального матеріалу, ліків, а також патологічного матеріалу, культур мікроорганізмів, які досліджуються, поживних середовищ, діагностичних препаратів.

Дезінфекція — це повне знищення вегетативних і спорових форм патогенних і умовно-патогенних мікроорганізмів у навколишньому середовищі (в приміщенні: підлога, стіни, ручки дверей; на поверхні меблів, апаратів, приладів; на посуді, білизні; у виділеннях хворих тощо).

Метою дезінфекції є запобігання передачі збудників від інфікованого організму до неінфікованого через об'єкти навколишнього середовища.