Kavitation i miljön är huvudorsaken till den destruktiva effekten av ultraljud på mikroorganismer. Om bildandet av bubblor dämpades genom att öka det yttre trycket, minskade den destruktiva effekten på protozoer. Den nästan omedelbara bristningen av föremål i ultraljudsfältet orsakades av luftbubblor eller koldioxid i växtceller som fångats inuti dessa organismer.
Detta visar att stora tryckskillnader som uppstår under kavitation leder till bristning av cellmembran och hela små organismer. Effekten av ultraljud på olika typer av svampar har studerats många gånger. Så ultraljud används framgångsrikt i fytopatologi. På sockerbetorfrön som naturligt infekterats med Phoma betae, Cercospora beticola, Alternaria sp. eller Fusarium sp., var det möjligt att förstöra dessa svampar och bakterier mycket bättre genom kortvarig bestrålning med ultraljud i vatten än det har varit möjligt att göra med etsning. Bestrålning av frön med ultraljud under etsning ökar signifikant effekten av ett svampdödande eller bakteriedödande ämne. Anledningen är uppenbarligen att ljudvibrationer ökar diffusionshastigheten för vatten och ämnen som löses i det genom membranen i växtceller,vilket ger en snabbare verkan på svampar och bakterier.
Ultraljud har också en negativ effekt på enskilda celler av högre organismer. Vid bestrålning av röda blodkroppar (erytrocyter) observerades följande: de förlorade sin ursprungliga form och sträckte; i detta fall inträffade deras missfärgning (som ett resultat av hemolys). Med ytterligare bestrålning sprängde de slutligen och sönderdelades i många separata små bollar.
Redan 1928 konstaterades det att lysande bakterier förstörs av ultraljud. Under efterföljande år publicerades ett stort antal verk om effekten av ultraljudsvågor på bakterier och virus. Samtidigt visade det sig att resultaten kan vara mycket olika: å ena sidan var det ökad agglutination, förlust av virulens eller fullständig död av bakterier, å andra sidan noterades också den motsatta effekten - en ökning av antalet livskraftiga individer. Det senare inträffar särskilt ofta efter kortvarig bestrålning och kan förklaras av det faktum att under kortvarig bestrålning sker först en mekanisk separering av ansamlingar av bakterieceller, varför varje enskild cell ger upphov till en ny koloni.
Det konstaterades att tyfusstavar helt dödas av ultraljud med en frekvens av 4,6 MHz, medan stafylokocker och streptokocker endast är delvis skadade. När bakterier dör inträffar deras upplösning samtidigt, dvs förstörelse av morfologiska strukturer, så att efter verkan av ultraljud inte bara antalet kolonier i en given kultur minskar, utan att räkna antalet individer avslöjar en minskning av morfologiskt bevarade former av bakterier. Vid bestrålning med ultraljud vid en frekvens av 960 kHz förstörs bakterier med en storlek på 20–75 um mycket snabbare och mer fullständigt än bakterier med en storlek på 8–12 um [23].
Vid Moskvas centrala vetenskapliga forskningsinstitut för traumatologi och ortopedi uppkallad efter V. I. NN Priorov genomförde forskning [24] om effekten av lågfrekvent ultraljudskavitation på den vitala aktiviteten hos olika stammar av stokylokocker. I experiment in vitro erhölls följande resultat. Ultraljudsbehandling utfördes vid en temperatur av 32 ° C med användning av en ultraljudsintegrator från MSE (Storbritannien) med följande tekniska parametrar: effekt 150 W, vibrationsfrekvens 20 kHz, amplitud 55 μm. Exponeringstiden var 1, 2, 5 "7, 10 minuter. För varje exponering användes separata injektionsflaskor med 5 ml mikroorganism-suspension innehållande 2500 mikrobiella kroppar i 1 ml vätska. Forskningsresultaten visade attatt mikroorganismernas förmåga att föröka sig vid sådd av dem på fasta näringsmedier omedelbart efter ultraljudsbehandling inte bara inte försvagas, utan vid vissa sonikeringsexponeringar (1-3 min) ökar det till och med något. Samtidigt, när staphylococcus sonikerades under 5, 7 och 10 minuter, var förändringarna i antalet odlade kolonier på agarytan i Petri-skålar obetydliga och skilde sig nästan inte från kontrollen. Effekten av ultraljud på mikroorganismer kan manifestera sig ^ inte omedelbart, men efter ett tag, nödvändigt för utvecklingen av metabola störningar i cellerna, studerades därför sådd av stafylokock på fasta näringsmedier 24, 36 och 48 timmar efter ultraljudsbehandling. Före plätering på petriskålar odlades de sonikerade stafylokockstammarna i provrör med buljong i en termostat vid 37 ° C. Hittades,att på 24 och 36 timmar efter ultraljudsbehandling minskar antalet odlade kolonier av stafylokocker i jämförelse med kontrollen, såddningsgraden för stafylokocker är omvänt proportionell mot tiden för mikroorganismernas ljud. Efter 7-10 minuters sonikering gav såddningen antingen ingen tillväxt, eller så växte enstaka kolonier som inte var typiska för stafylokocker på petriskålar. Efter 48 timmar uttalades den hämmande effekten av ultraljud mer och manifesterades i en ytterligare minskning av sådd av mikroorganismer vid alla exponeringar. Efter 7-10 minuters sonikering gav såddningen antingen ingen tillväxt eller så växte enstaka kolonier som inte var typiska för stafylokocker på petriskålar. Efter 48 timmar uttalades den hämmande effekten av ultraljud mer och manifesterades i en ytterligare minskning av sådd av mikroorganismer vid alla exponeringar. Efter 7-10 minuters sonikering gav såddningen antingen ingen tillväxt eller så växte enstaka kolonier som inte var typiska för stafylokocker på petriskålar. Efter 48 timmar uttalades den hämmande effekten av ultraljud mer och manifesterades i en ytterligare minskning av sådd av mikroorganismer vid alla exponeringar.
En studie av känsligheten hos klädda mikroorganismer för verkan av vissa antibiotika och antiseptika visade att hos 8 av 13 använda läkemedel minskade den minsta hämmande koncentrationen efter ultraljudsbehandling av stafylokocker 2-4 gånger. Detta indikerar att det är lämpligt att kombinera användning av lågfrekventa ultraljudsvibrationer och antibakteriella lösningar för en mer effektiv påverkan på den mikrobiella cellen [7, 10].
Den destruktiva effekten av ultraljudsvågor beror på koncentrationen av bakteriesuspensionen. I en för tjock och därför mycket viskös suspension observeras ingen förstörelse av bakterier, men endast uppvärmning kan noteras. Olika stammar av samma bakterieart kan ha helt olika attityder till ultraljudsbestrålning [11].
Kampanjvideo:
Således kan vi dra slutsatsen att effekten av ultraljud på biomaterial i allmänhet och mikroorganismer, i synnerhet, beror på många miljöfaktorer och på tillståndet av levande material, och i verkligheten är det ganska svårt att förutsäga.
Experiment på ultraljudsrengöring av titan-intraosseösa tandimplantat i olika arbetslösningar genomfördes vid SSTU-avdelningen.
Rengöring av produkter är desto effektivare, desto närmare är emitterns emitterande yta. Med avståndet från emittern förändras intensiteten hos ultraljudsvibrationer längs en idealiserad kurva. Det bästa resultatet erhölls med en intensitet av 16 W / cm2 i kran och industriellt vatten vid 50 + 5 ° C med en sulfanolkoncentration av 0,25% med en sonikeringstid på 5-10 minuter (fig. 2.1). De ljudbehandlade produkterna låg på ett avstånd av högst 10 mm från den utstrålande ytan.
Figur: 2,1. Graf över beroende av kontaminering av produkter på ljudtiden med en vibrationsintensitet av 16 W / cm2
Enligt experimenten ger således en ökning av intensiteten från 0,4 till 16 W / cm2 en förbättring av rengöringskvaliteten (fig. 2.2), men 100% sterilisering av produkter uppnås inte i något läge.
Figur: 2,2. En graf över beroendet av den steriliserande effekten av ultraljud på ultraljudets intensitet.