Микроорганизмдерді инактивациялау процесстері

Әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық Университеті

Биология және Биотехнология факультеті

Орындаған:

Жоспар

Кіріспе

Инактивация

Негізгі бөлім

Инактивация зертелуі

Зарарсыздану мен инактивация айырмашылығы

НЕРА сүзгілер

E. coli тектес микроорганизм

УФ арқылы инактивациялау

Эфир майларымен инактивация

Температура арқылы инактивация

Қортынды

Пайданылған интернет ресурстар

Кілт сөздер: инактивация, микроорганизмдердің белсенділігін төмендету, ультрафиолет, температура, нера-сүзгі

Инактивация дегеніміз не?

Микроорганизмдерді жансыздандыру немесе олардың белсенді құрылымдарын бұзу.

Инактивация деп биологиялық белсенді заттың немесе оның белсенділігінің микроорганизмінің ішінара немесе толық жоғалуы, оның ішінде көбею қабілетінің жоғалуы, соның салдарынан патогенділіктің және зиянды заттарды синтездеу қабілетінің жоғалуы түсініледі. Бұл фармацевтика және тамақ өнеркәсібі үшін, сондай-ақ халықтың денсаулығын сақтауға байланысты басқа салалар үшін өте маңызды фактор.

Инактивациялаудың (өңдеудің) неғұрлым перспективалы әдістері өңделетін объектіге қатысты химиялық немесе физикалық белсенділігі жоқ және төмен немесе бөлме температурасында қолданылатын стерильдеу технологиялары болып табылады.

Көптеген биотерапиялық өнімдерде вирустар бар немесе өндіріс немесе өңдеу кезінде вирустық ластануға ұшырайды. Патогенділікті бейтараптандыру, вирустық жүктемені (вирус мөлшерін) жою және пациентке зиянды болдырмау үшін бұл препараттар арнайы тазартуға ұшырайды, оның ішінде екі кезең -инактивациялау және жою. Әдетте бұл процестерді жеке-жеке қолдану тиімді емес. Вирустың нақты сипаттамаларын және биотерапиялық өнімнің түрін ескеретін инактивация мен жоюдың әртүрлі әдістері бар. Биотерапиялық өңдеудің көптеген процестерінде жойылатын вирустардың спектрін кеңейту үшін қосымша әдістердің комбинациясы қолданылады

Неліктен инактивациялау қажет?

Бірінші кезеңде планктонды грам-позитивті және грам-теріс таяқша тәрізді Escherichia coli, Salmonella typhimurium және Bacillus subtilis бактерияларының, сондай-ақ сфералық грам-позитивті Staphylococcus aureus бактерияларының инактивациясы зерттелді. Бактериялардың зақымдануы көрінетін диапазондағы лазерлік сәулелену импульстарымен қозғалатын металл нанобөлшектерінің қатысуымен релаксация процестерінен басталды.

Патогендік бактериялардың жергілікті гипертермияда инактивациясы, оттегінің белсенді формаларымен жасушалардың фотодинамикалық зақымдануы және жасуша қабырғаларына немесе жасушаішілік органеллаларға соққы толқындарымен механикалық зақымдану зерттелді. Бактериялардың зақымдану тиімділігінің қоздырғыш лазер сәулесінің қуат тығыздығына, сенсибилизаторлардың немесе нанобөлшектердің концентрациясы мен түріне, сондай-ақ олардың микроорганизмдермен өзара әрекеттесу сипатына тәуелділігі анықталды.

Зерттеу нәтижелері бойынша 2020 жылы Халықаралық деректер базасында (SCOPUS және Web of Science) индекстелген журналдарда 12 мақала және РҒДИ-да индекстелетін ғылыми конференциялардың баяндамалары мен еңбектерінің 23 Тезисі жарияланды

Инактивация қалай зертеле бастады?

Зарарсыздану мен инактивация айырмашылығы неде?

"Залалсыздандыру" терминімен қатар, кейбір жағдайларда "микроорганизмдерді инактивациялау үшін" қондырғыларды пайдалану ұсынылады. Осыған байланысты, бұл не үшін қажет және "зарарсыздандыру" мен "инактивация" арасындағы айырмашылық неде деген сұрақ туындайды.

Зарарсыздандыру дегеніміз - қоршаған орта объектілерінде патогенді микроорганизмдерді өлтіру немесе жою

Инактивация деп микроорганизмдерді өлтіруге қол жеткізетін процесс деп түсініледі

Бұл терминдердің басты айырмашылығы - дезинфекция ауадағы микроорганизмдердің концентрациясын төмендетудің екі әдісінің бірін (өлтіру немесе алып тастау) қарастырады, инактивация жағдайында тек бір әдіс қолданылады - жансыздандыру.

ИНАКТИВАЦИЯ НЕМЕСЕ ЗАРАРСЫЗДАНДЫРУ

ИНАКТИВАЦИЯ

Қазіргі заманғы қондырғылардың көпшілігінде микроорганизмдерді инактивациялау процесі оларды жою (сүзу) процесімен біріктірілген. Бұл жағдайда, әдетте, бірінші кезеңде ауаны сүзу, содан кейін сүзгіде сіңірілген микроорганизмдерді инактивациялау жүреді. Осы принципке негізделген ауаны зарарсыздандыру құрылғыларын үш топқа бөлуге болады:

1. Биоцидті сіңіруі бар тиімділігі жоғары (НЕРА) сүзгілер, олардың химиялық қосылыстармен жанасуы кезінде микроорганизмдерді инактивациялау жүзеге асырылады;

2. Химиялық белсенді заттардың немесе газдардың (озонның, оттегінің белсенді нысандарының және т. б. ) әсерінен сүзгілерде ұсталған микроорганизмдерді инактивациялауды жүзеге асыратын "белсенді фильтрациясы" деп аталатын қондырғылар;

3. УК-лампалар мен НЕРА-сүзгілерді біріктіретін қондырғылар, оларда сүзгі ұстап қалған микроорганизмдер ультракүлгін сәулеленумен жансыздандыру.

Ауадағы микроорганизмдерді қалай инактивациялаймыз?

НЕРА-сүзгілердің артықтышлығы кемшіліктері

НЕРА сүзгінің ішкі құрлысы

НЕРА сүзгінің жұмыс приципі

Ауаны НЕРА-сіз зарарсыздандыратын құрылғылар бар, бірақ олар аз. Мұндай қондырғыларға желдеткіш каналына сүзгісіз орнатылған ультракүлгін лампалар және тұрақты электр өрістерінің әсерінен микроорганизмдерді инактивациялайтын қондырғылар кіреді ("Поток" технологиясы) .

Өкінішке орай, мамандардың пікірінше, ультракүлгін лампалары бар жүйе арқылы бір өту кезінде ауа ағынын зарарсыздандырудың тиімділігі салыстырмалы түрде төмен екенін мойындау керек. Сондықтан бұл шешім дезинфекцияның басқа әдістерінен бөлек қолданылмайды. Алайда, дәл осы мамандар қайта өңдеу жүйелерінде (автономды қондырғыларда немесе желдету жүйелерінде) жасушалардың өңдеу аймағы арқылы бірнеше рет өтуі ультракүлгін сәулеленудің қажетті дозасын алуға және сол арқылы қажетті тиімділікке қол жеткізуге мүмкіндік беретінін мойындайды. Қазіргі уақытта "поток" технологиясы ең перспективалы болып табылады, өйткені ол бір өту кезінде ауа ағынында 95-99% тиімділігі бар микроорганизмдерді белсенді етпеуге мүмкіндік береді.

НЕРА сүзгілерден басқа зарарсыздыратын құрылғылар бар ма?

Аэролайф ауаны залалсыздандырғыштың әрекет ету принципіне арнайы фотобелсенді зат - фотокатализатор негіз болып табылады, оның бетінде органикалық қосылыстар күн сәулесінің белгілі бір спектрінің әсерінен ыдырайды (CO2 және H2O дейін тотығады - көмірқышқыл газы мен су), ал ауру тудыратын микроорганизмдер, оның ішінде Ультракүлгінге төзімділігі жоғары микроорганизмдер өледі.

Мысал ретінде Аэролайф құрылғысы

Ауаны тазарту және залалсыздандыру жүйелеріндегі ауаны зарарсыздандыру (микроорганизмдерді инактивациялау) Аэролайф негізінде бес сатыдан өтеді:

1. Адсорбция (басып алу) бөлшектердің биоаэрозоля арналған көлемдік поляризованном сүзгісінде;

2. Биоаэрозолдың зарядталған бөлшектерінің электростатикалық өрістегі тасымалдағышқа диффузиясы, оларды жарықтандырылған фотокатализаторда разрядтау;

3. Фотокатализатордың бетіндегі фотоиндукцияланған ОН-радикалдармен жасуша мембранасының бұзылуы;

Жасушалық сұйықтықтың (бактериялардың) ағуы және микроорганизмнің өлуі;

Микроорганизмнің барлық органикалық заттарын қарапайым бейорганикалық қосылыстарға - көмірқышқыл газы мен суға айналдыру.

Электрлі Инактивация ауада жүруінің иллюстрациясы

Қондырғыда зиянды және қауіпті заттар жоқ. Жұмыс барысында қоршаған ортаға зиянды әсер етпейді

Электропорацияның әсері - электр өрісінің әсерінен жасуша мембранасында тері тесігін құру - микроорганизмдердің полярлықтың бірнеше тұрақты электрлік өрістері арқылы өтуіне себеп болады

Лас ауа

Таза ауа

Бұл кезеңде барлық микроорганизмдер жойылады. Құрылғыны өшіру кезінде ауада жинақталған микроорганизмдердің таралуы да алынып тасталады

АВТОМАТТЫ ИНАКТИВАЦИЯНЫ БАСҚАРУ. Құрылғы ағымдағы вольт-амперлік сипаттамаларды үздіксіз оқиды және оларды алдын ала белгіленген рұқсат етілген мәндердің дәлізімен салыстырады, бұл ауаны тиімді зарарсыздандыруға кепілдік береді. Қандай да бір ауытқулар болған жағдайда ақаулық туралы сигнал беріледі.

E. coli тектес микроорганизмдерді инактивациялау үшін газды ортада өңделеді. Газ ортасы ретінде тетрафторэтан (фреон) мен этил спиртінің бу-газ қоспасы қолданылады. Бу-газ қоспасындағы этил спиртінің концентрациясы өңделетін өнім орналастырылған камера көлемінің 2-5% - ын құрайды. Осы қоспамен нысандарды өңдеу 50-100 атм қысымында және 34 ° С температурада жүзеге асырылады.

Қышқылдану теориясы СО2 көмір қышқылын түзу үшін сумен әрекеттесіп, ортада да, микроорганизмдер жасушаларының ішінде де рН төмендейді деп болжайды. Бұл CO2 өңдеу процесінде өңделген заттың жасушаларының тұтастығы бұзылады дегенді білдіреді, бұл өңделген өнімнің қасиеттері нашарлайды, бұл бұл әдісті биологиялық зерттеулерге де, мүмкін болатын зерттеулерге де қолданғанда жағымсыз әсер етеді. Бұл әдісті әртүрлі заттарды дезинфекциялау мақсатында қолдану, жабдықтар және т. б.

Мысал ретінде E. coli тектес микроорганизмдерді инактивациялау

Суретте осы әдісті іске асыруға арналған блок-схема көрсетілген, мұнда:

1 - тетрафторэтан бар баллон,

2, 3, 6, 8 - вентильдер;

4 - фреон + этил спирті қоспасын дайындауға арналған реактор;

5 - Электрондық басқару блогы бар жоғары қысымды сорғы;

7 - микроорганизмдер сынамасын орналастыруға арналған ұяшық - Е. coli;

9 - газ шығынын өлшегіш.

E. coli тектес микроорганизмдерді инактивациялау аппараты

KrCl-эксилампа УК-сәулеленуімен E. coli және B. cereus инактивациясыБірінші кезеңде тотықтырғыш пен катализатордың (тікелей фотолиз) қатысуынсыз KrCl-эксилампа ультракүлгін сәулеленуімен бактериялық суспензияларды өңдеу бойынша эксперименттер жүргізілді.

E. coli KRCL-exilampa жасушаларын УК-өңдеу нәтижелері 1-суретте көрсетілген. Суреттен көріп отырғанымыздай, бастапқы саны 102-106 КОЕ/мл кезінде Е. coli толық инактивациясы 10-30 с сәулеленуден кейін қол жеткізілді, бұл 22-66 мДж/см2 сәулелену дозасына сәйкес келеді. Судағы Е. coli жасушаларының ең көп бастапқы санымен (107 КОЕ/мл) инактивация тиімділігінің төмендеуі байқалды. Бұл жағдайда сәулеленудің қоршаған ортаға сіңуі және толқын ұзындығымен салыстырылатын жасушаларға сәулеленудің шашырауы үлкен әсер етеді. Бұл жасушалар саны жоғары суспензияларды сәулелендіру кезінде бұрын белгіленген экрандау әсеріне байланысты.

УФ арқылы инактивациялау "УЛЬТРАЭСТ-М" (ультрадыбыстық жиілік -45 кГц, қуат-50 Вт)