19.Вплив фізичних, хімічних та біологічних факторів на мікроорганізми

На життєдіяльність мікроорганізмів суттєво впливають фізичні, хімічні та біологічні фактори, які можуть стимулювати їх ріст або спричиняти загибель. До основних груп належать температура, хімічні речовини та біотичні взаємозв'язки.

Фізичні фактори

• Температура: визначає швидкість метаболізму; мінімальні та максимальні значення пригнічують ріст, а високі температури (наприклад, кип'ятіння) стерилізують середовище.

• Вологість і висушування: вода необхідна для живлення клітин, тоді як повне висушування зупиняє розмноження більшості бактерій.

• Випромінювання: ультрафіолетові та гамма-промені пошкоджують ДНК мікроорганізмів, викликаючи їх загибель.

Хімічні фактори

• Кислотність середовища (pH): кожен вид бактерій чи грибів має свій оптимум, а різкі зміни pH руйнують їхні ферменти.

• Сольовий склад і осмотичний тиск: висока концентрація солей або цукру витягує воду з мікробної клітини, зупиняючи її розвиток (плазмоліз).

• Антисептики та дезінфектанти: спортичні та токсичні хімічні речовини (хлор, спирти, важкі метали) руйнують клітинні стінки або білки мікробів.

Біологічні фактори

• Конкуренція: мікроорганізми борються за їжу та простір у спільному середовищі.

• Антагонізм і антибіотики: одні види виділяють речовини (антибіотики, фітонциди), які вбивають інші види.

• Симбіоз і паразитизм: взаємовигідне співіснування або ж руйнівна дія вірусів-бактеріофагів на мікробні клітини

20.Стерилізація, методи та засоби стерилізації. Контроль ефективності стерилізації. Асептика. Антисептика.

Стерилізація — це повне знищення всіх мікроорганізмів та їхніх спор за допомогою фізичних та хімічних методів. Головні засоби включають фізичний (паровий, повітряний), хімічний (розчини та гази) та променевий методи. Їхня ефективність перевіряється спеціальним контролем, а чистота в роботі забезпечується асептикою і антисептикою.

Методи та засоби стерилізації

• Фізичний метод:

  • Паровий (автоклавування) — водяна пара під тиском (режими: 132°C — 20 хв або 121°C — 45 хв).

  • Повітряний (сухожарова шафа) — гаряче повітря (режими: 180°C — 60 хв або 160°C — 150 хв).

  • Гласперленовий — нагріті скляні кульки (для дрібного інструменту).

• Хімічний метод:

  • Застосування рідких розчинів (альдегіди, перекис водню, надоцтова кислота).

  • Газовий метод (етиленоксид) та газоплазмовий (для термолабільних виробів).

• Променевий метод: Використання іонізуючого або ультрафіолетового випромінювання (в промисловості).

Контроль ефективності стерилізації

• Оперативний (фізичний): Перевірка параметрів за допомогою манометрів, термометрів і індикаторів циклу.

• Хімічний контроль: Використання хімічних індикаторів (тест-смужок), які змінюють колір при досягненні потрібної температури та часу.

• Біологічний контроль: Використання тест-оБ'єктів із живими спорами високостійких бактерій (наприклад, Geobacillus stearothermophilus) — найменуш поширений, але найточніший метод перевірки.

Асептика та антисептика

• Асептика: Система заходів, спрямованих на попередження потрапляння мікроорганізмів у рану чи на стерильні поверхні (робота в стерильних рукавичках, масках, обробка операційного поля, стерилізація білизни та інструментів).

• Антисептика: Комплекс заходів, спрямованих на знищення мікробів безпосередньо в рані, на шкірі або в патологічних вогнищах за допомогою хімічних речовин та лікарських засобів.

У лабораторній практиці використовують такі види стерилізації: а) високою температурою; б) механічна (холодна); в) хімічними речовинами і газами.

Існує багато способів стерилізації з допомогою високої температури. Ефективність такої стерилізації при нагріванні характеризується показником D - часом, який необхідний при даній температурі, щоб отримати десятикратне зменшення популяції бактерій (на 90 %). Його величина вимірюється, як правило, у хвилинах.

Прожарювання в полум'ї пильника - швидкий й абсолютно надійний спосіб. Ним стерилізують бактерійні петлі, пінцети, предметні й покривні скельця.

Кип’ятіння протягом 40 хв у спеціальних стерилізаторах використовують для обробки хірургічних інструментів, шприців, голок, гумових трубок. Для підвищення температури кипіння й усунення жорсткості води додають 1 % бікарбонату натрію. Цей метод не забезпечує повної стерилізації, оскільки спори деяких видів бацил і клостридій витримують кип’ятіння протягом декількох годин.

Стерилізацію сухим жаром у сухожаровій шафі проводять при 160 °С протягом 120-150 хв, або при 180 °С - 45-60 хв після досягнення заданої температури (рис. 15). Стерилізують переважно скляний посуд. Перевага цього методу над іншими полягає в тому, що не пошкоджується скло, не відбувається корозії металевих інструментів. Його можна використати для стерилізації термостійких порошків та інших речовин. Одним з недоліків даного методу є достатньо тривалий строк стерилізації. Крім того, при високих температурах може відбутися обвуглювання і загоряння ватних пробок, паперу, в який загорнутий посуд.

Стерилізація парою під тиском — найнадійніший метод повного знищення бактерій та їх спор. Він досягається дією пари, температура якої під тиском вища, ніж при кип’ятінні. Таку стерилізацію проводять в автоклаві. Стерилізація парою під тиском більш ефективна, ніж дія сухого жару.

Існують різноманітні електричні автоклави, які відрізняються між собою за розмірами, формою, розташуванням (вертикальні та горизонтальні), вони можуть бути з ручним керуванням, напівавтоматичні й автоматичні.

Конструктивно всі типи автоклавів представляють собою двостінний міцний металевий котел циліндричної форми з кришкою, яка герметично закривається, що дозволяє витримати високий тиск .Внутрішня частина автоклаву є стерилізаційною камерою, в яку вміщують матеріал, що стерилізується.

В автоклаві при 120 °С протягом 20 хв стерилізують прості живильні середовища (МПБ, МПА), ізотонічні розчини, білизну, перев’язочний матеріал, а при 134 °С - знешкоджують заразні матеріали, відпрацьовані культури бактерій протягом 40 хв. Середовища з вуглеводами не витримують такої обробки, оскільки вони карамелізуються, у зв’язку з чим їх стерилізують текучою парою.

Стерилізація текучою парою (100 °С) проводиться в автоклаві з незагвинтченою кришкою. При нагріванні пара проникає між вкладеними об’єктами й стерилізує їх. Таким способом обробляють середовища з вуглеводами. Оскільки одноразова дія пари не вбиває спори, застосовують дробну стерилізацію - 3 дні підряд; по 30 хв. Ті спори, які не загинули при першому нагріванні, проростають до наступного дня у вегетативні клітини й гинуть при другій і третій обробці.

Для тих речовин, які не витримують 100 °С (білкові рідини, вітаміни, деяк ліки), застосовують тиндалізацію - стерилізацію на водяній бані при температурі 58-60 °С протягом години 5-6 днів підряд. Однак цей метод зараз широко не застосовується, оскільки вимагає значних затрат часу на його проведення.

Пастеризацією вважають одноразове прогрівання матеріалу до температури нижче 100 °С, при якій знищуються, в першу чергу, вегетативні форми мікроорганізмів. Цей спосіб вперше запропонував Л. Пастер для знищення безспорових форм мікробів, переважно патогенних і умовно-патогенних видів. Спори при цьому залишаються живими, а мікроорганізми, що залишились, стають помітне ослабленими. Метод широко використовують у харчовій промисловості, коли при кип’ятінні можуть втратитись органолептичні властивості продуктів.

Механічні методи стерилізації широко використовуються в мікробіологічних лабораторіях.

Особливо за тих умов, коли підвищена температура може зруйнувати субстрати. Це стосується рідких середовищ і рідин, які містять білки, вітаміни, антибіотики, вуглеводи, леткі речовини тощо. Метод можна застосувати для очищення бактеріальних токсинів, бактеріофагів від мікроорганізмів. Однак цей метод вважається менш надійним порівняно із класичною стерилізацією.

Механічна (холодна) стерилізація проводиться за допомогою фільтрування через дрібнопористі антибактеріальні чи антивірусні фільтри. їх створюють із спеціальних матеріалів, пронизаних порами, які мають різну форму та йдуть через фільтр звивисто. Фільтри можна виготовляти із позитивно зарядженого матеріалу, тоді бактерії, що несуть на поверхні негативний заряд ще й взаємодіють з ним електростатично, а не тільки механічно внаслідок різного діаметру бактерій і пор.

Хімічним способом стерилізують вироби з гумових і полімерних матеріалів. Для цього використовують 6 % розчин перекису водню, в який занурюють вироби на 6 год при 18 °С і на 3 год при 50 °С. Можна застосувати розчин дексона з експозицією 45 хв при 18 °С. Після закінчення стерилізації вироби двічі прополіскують у стерильній дистильованій воді, кожного разу змінюючи її, та переносять корнцангом у стерильний бікс.

Інструменти для ендоскопії й автоматичні піпетки можна також стерилізувати спиртом.

Газовий метод стерилізації нарами формальдегіду, хлороформу, β-пропіолактону, окисом етилену, окисом пропілену, метилброміду, озоном використовують для знезараження ендоскопічних інструментів, апаратів для штучного кровообігу, радіоелектронного обладнання, пластмасових виробів, кетгуту тощо. Ефективною зарекомендувала себе суміш окису етилену і бромистого метилу в співвідношенні 1:1,44. Для проведення стерилізації газом використовують спеціальні щільні камери, які герметично закриваються. Для кожного діючого фактора розроблено свої режими стерилізації. Після завершення процедури газова суміш викачується з камери і замінюється стерильним повітрям. Предметами, які було

простерилізовано вказаним способом, рекомендується користуватись не раніше, ніж через 24 год, для того, щоб видалився весь газ.

Одним із методів стерилізації є застосування різних типів опромінення. У практиці використовуються для цього електрони, гамма-промені, ультрафіолетові промені, радіочастотне опромінення.

Для перевірки ефективності стерилізації, надійності роботи автоклавів застосовують хімічний та біологічний контроль. Відомі хімічні речовини з певною температурою плавлення: бензонафтол -110 °С, антипірин - 115 °С, сірка -119 °С, бензойна кислота - 120-122 °С, манноза і сечовина - 132-133 °С. Саме при таких температурах найчастіше здійснюють стерилізацію. Хімічні речовини вміщують у скляні трубки, додають невелику кількість анілінового барвника (сафранін, фуксин або метиленовий синій), запаюють і кладуть між об’єктами, що стерилізуються. Рівномірне забарвлення препарату в колір барвника в трубці свідчить про належну температуру в автоклаві, а отже й надійність стерилізації. Для біологічного контролю стерилізації в автоклав вміщують спеціальні біотести-смужки фільтрувального паперу, марлі тощо, на яких знаходяться спори бактерій з відомою термостійкістю, спори відомої чисельності та ін. (табл. 3).

Вони розкладаються в біксах, які підлягають стерилізації. Після завершення циклу в пробірки з смужками заливають живильне середовише та інкубують при оптимальній температурі. Відсутність проростання спор бактерій свідчить про ефективну стерилізацію.