Cavitatie in de omgeving is de belangrijkste reden voor het destructieve effect van echografie op micro-organismen. Als de vorming van bellen werd onderdrukt door de externe druk te verhogen, nam het destructieve effect op protozoa af. De bijna onmiddellijke breuk van objecten in het ultrasone veld werd veroorzaakt door luchtbellen of kooldioxide in plantencellen die in deze organismen vastzaten.
Hieruit blijkt dat grote drukverschillen die ontstaan tijdens cavitatie leiden tot het breken van celmembranen en hele kleine organismen. Het effect van echografie op verschillende soorten schimmels is veel onderzocht. Echografie wordt dus met succes gebruikt in de fytopathologie. Op suikerbietenzaden die op natuurlijke wijze zijn geïnfecteerd met Phoma betae, Cercospora beticola, Alternaria sp. of Fusarium sp., was het mogelijk om deze schimmels en bacteriën veel beter te vernietigen door kortstondige bestraling met ultrageluid in water dan mogelijk was met etsen. Bestraling van zaden met echografie tijdens het etsen versterkt het effect van een fungicide of bacteriedodende stof aanzienlijk. De reden is blijkbaar dat geluidstrillingen de diffusiesnelheid van water en daarin opgeloste stoffen door de membranen van plantencellen verhogen,waardoor een snellere werking op schimmels en bacteriën wordt bereikt.
Echografie heeft ook een negatief effect op individuele cellen van hogere organismen. Bij het bestralen van rode bloedcellen (erytrocyten) werd het volgende waargenomen: ze verloren hun oorspronkelijke vorm en rekken uit; in dit geval trad hun verkleuring op (als gevolg van hemolyse). Bij verdere bestraling barstten ze uiteindelijk uit elkaar en vielen ze uiteen in vele afzonderlijke kleine balletjes.
Al in 1928 werd vastgesteld dat lichtgevende bacteriën worden vernietigd door middel van echografie. In de daaropvolgende jaren verscheen een groot aantal werken over het effect van ultrasone golven op bacteriën en virussen. Tegelijkertijd bleek dat de resultaten zeer divers konden zijn: enerzijds was er een verhoogde agglutinatie, verlies van virulentie of volledige dood van bacteriën, anderzijds werd ook het tegenovergestelde effect opgemerkt - een toename van het aantal levensvatbare individuen. Dit laatste komt vooral vaak voor na kortstondige bestraling en kan verklaard worden door het feit dat bij kortstondige bestraling allereerst mechanische scheiding van ophopingen van bacteriecellen optreedt, waardoor elke individuele cel aanleiding geeft tot een nieuwe kolonie.
Het bleek dat tyfusstaven volledig worden gedood door echografie met een frequentie van 4,6 MHz, terwijl stafylokokken en streptokokken slechts gedeeltelijk worden beschadigd. Wanneer bacteriën sterven, vindt hun ontbinding gelijktijdig plaats, d.w.z. de vernietiging van morfologische structuren, zodat na de werking van echografie niet alleen het aantal kolonies in een bepaalde cultuur afneemt, maar ook het tellen van het aantal individuen een afname onthult van de morfologisch bewaarde vormen van bacteriën. Bij bestraling met ultrageluid met een frequentie van 960 kHz worden bacteriën met een grootte van 20–75 µm veel sneller en vollediger vernietigd dan bacteriën met een grootte van 8–12 µm [23].
Aan het Moscow Central Scientific Research Institute of Traumatology and Orthopedics vernoemd naar V. I. NN Priorov deed onderzoek [24] naar het effect van laagfrequente ultrasone cavitatie op de vitale activiteit van verschillende stammen van stafylokokken. Bij experimenten in vitro werden de volgende resultaten verkregen. Ultrasone behandeling werd uitgevoerd bij een temperatuur van 32 ° C met behulp van een ultrasone desintegrator van MSE (Groot-Brittannië) met de volgende technische parameters: vermogen 150 W, trillingsfrequentie 20 kHz, amplitude 55 μm. De belichtingstijd was 1, 2, 5 "7, 10 minuten. Voor elke blootstelling werden aparte flesjes met 5 ml micro-organismenuspensie met 2500 microbiële lichamen in 1 ml vloeistof gebruikt. De onderzoeksresultaten toonden aan datdat het vermogen van micro-organismen om zich te vermenigvuldigen bij het zaaien op vaste voedingsbodems onmiddellijk na ultrasone behandeling niet alleen niet verzwakt, maar bij sommige ultrasoonapparaatblootstellingen (1-3 min) zelfs licht toeneemt. Toen stafylokokken 5, 7 en 10 minuten werden gesonificeerd, waren de veranderingen in het aantal gekweekte kolonies op het agaroppervlak in petrischalen tegelijkertijd onbeduidend en verschilden ze bijna niet van de controle. Het effect van echografie op micro-organismen verschijnt misschien niet onmiddellijk, maar na een tijdje, noodzakelijk voor de ontwikkeling van stofwisselingsstoornissen in de cellen, daarom werd het zaaien van stafylokokken op vaste voedingsbodems 24, 36 en 48 uur na ultrasone behandeling bestudeerd. Voordat ze op petrischalen werden uitgeplaat, werden de gesonificeerde stafylokokkenstammen gekweekt in reageerbuizen met bouillon in een thermostaat bij 37 ° C. Was gevonden,dat in 24 en 36 uur na ultrasone behandeling het aantal gegroeide kolonies stafylokokken in vergelijking met de controle afneemt, de zaaisnelheid van stafylokokken omgekeerd evenredig is met de tijd van het peilen van micro-organismen. Na 7-10 minuten sonicatie gaf het zaaien ofwel geen groei, of groeiden enkele kolonies die niet typerend waren voor stafylokokken op petrischalen. Na 48 uur was het remmende effect van echografie meer uitgesproken en manifesteerde zich in een verdere afname van het zaaien van micro-organismen bij alle blootstellingen. Na 7-10 minuten sonicatie gaf het zaaien ofwel geen groei, of groeiden enkele kolonies die niet typerend waren voor stafylokokken op petrischalen. Na 48 uur was het remmende effect van echografie meer uitgesproken en manifesteerde zich in een verdere afname van het zaaien van micro-organismen bij alle blootstellingen. Na 7-10 minuten sonicatie gaf het zaaien ofwel geen groei, of groeiden enkele kolonies die niet typerend waren voor stafylokokken op petrischalen. Na 48 uur was het remmende effect van echografie meer uitgesproken en manifesteerde zich in een verdere afname van het zaaien van micro-organismen bij alle blootstellingen.
Een onderzoek naar de gevoeligheid van klinkende micro-organismen voor de werking van bepaalde antibiotica en antiseptica toonde aan dat bij 8 van de 13 gebruikte geneesmiddelen de minimale remmende concentratie na ultrasone behandeling van stafylokokken 2-4 keer afnam. Dit duidt op de wenselijkheid van het gecombineerd gebruik van laagfrequente ultrasone trillingen en antibacteriële oplossingen voor een effectievere impact op de microbiële cel [7, 10].
Het destructieve effect van ultrasone golven hangt af van de concentratie van de bacteriesuspensie. In een te dikke en daardoor zeer viskeuze suspensie wordt geen vernietiging van bacteriën waargenomen, maar kan alleen verhitting worden opgemerkt. Verschillende stammen van dezelfde bacteriesoort kunnen een totaal verschillende houding hebben ten opzichte van bestraling met ultrageluid [11].
Promotie video:
We kunnen dus concluderen dat het effect van echografie op biomateriaal in het algemeen en micro-organismen in het bijzonder afhankelijk is van vele omgevingsfactoren en van de toestand van levende materie, en in werkelijkheid is het nogal moeilijk te voorspellen.
Op de afdeling SSTU zijn experimenten uitgevoerd met ultrasone reiniging van intraossale tandheelkundige implantaten van titanium in verschillende werkoplossingen.
Het reinigen van producten is des te efficiënter, hoe dichter ze bij het emitterende oppervlak van de zender zijn. Met de afstand tot de zender verandert de intensiteit van ultrasone trillingen langs een geïdealiseerde curve. Het beste resultaat werd verkregen bij een intensiteit van 16 W / cm2 in leiding- en industrieel water van 50 + 5 ° C met een sulfanolconcentratie van 0,25% met een ultrasoonapparaattijd van 5-10 minuten (Fig. 2.1). De gesoniceerde producten bevonden zich op een afstand van niet meer dan 10 mm van het stralende oppervlak.
Figuur: 2.1. Grafiek van de afhankelijkheid van de vervuiling van producten van de peiltijd bij een trillingsintensiteit van 16 W / cm2
Dus volgens de experimenten geeft een toename in intensiteit van 0,4 tot 16 W / cm2 een verbetering van de kwaliteit van de reiniging (Fig. 2.2), maar 100% sterilisatie van producten wordt in geen enkele modus bereikt.
Figuur: 2.2. Een grafiek van de afhankelijkheid van het steriliserende effect van echografie op de intensiteit van echografie.
