Сибирский государственный медицинский университет, г. Томск
Центральная научно-исследовательская лаборатории
Томский политехнический университет
Эта работа опубликована в сборнике статей по материалам Международной 69-й научной итоговой студенческой конференции, посвященной 200-летию со дня рождения Н.И. Пирогова (г.Томск, 11-13 мая, 2010 год); под реакцией академика РАМН В.В. Новицкого, член. корр. РАМН Л.М. Огородовой
Посмотреть титульный лист сборника
Скачать сборник целиком (1,4 мб)
В настоящее время стерилизацию осуществляют различными способами, однако из высокотемпературные технологии отличаются большой инерционностью процессов нагрева и охлаждения, длительностью времени стерилизации и энергозатратами. При этом они не позволяют провести стерилизацию температурно-чувствительных материалов, т.к. температура стерилизационной среды может достигать 150 – 200? С. Сухожаровые шкафы пожароопасны, а автоклавы не исключают возможности случайного выброса перегретого пара. Несмотря на потенциальную опасность этих технологий, для некоторых микроорганизмов они могут оказаться безвредными.
В Томском политехническом университете, на кафедре прикладной физики разработан макет источника холодной плазмы «Плазменный коагулятор». В неравновесной плазме ионы и нейтральные частицы имеют очень малую энергию, поэтому температура её менее 45? С. Описываемый вид плазмы имеет несомненные преимущества, а именно она может действовать на определенный участок ткани, не оказывая влияния на соседние. Плазма образуется на расстоянии 1 – 2 мм от обрабатываемой поверхности с помощью барьерного разряда и поэтому является универсальной, так как содержит большое количество активных составляющих, таких как O3, NO, HO и других [4, 5]. В этом случае в области взаимодействия присутствуют активные заряженные и незаряженные частицы, ультрафиолетовое излучение и короткоживущие элементы. Такой комплекс составляющих делает данный вид воздействия на ткани более гибким, позволяя снижать степень отрицательного воздействия на организм.
До настоящего времени использование неравновесной плазмы в медицине было ограниченным, однако, в последнее время ситуация, меняется и особое внимание уделяется методам ее воздействия на живые ткани. Влияние холодной плазмы исследуется в гематологии с целью коагуляции, в микробиологии с целью антимикробного воздействия и в онкологии с целью противоопухолевого эффекта [1, 2, 3].
Целью работы явилось изучить влияние плазмы на инактивацию микроорганизмов (Staphylococcus aureus 6538-Р, Pseudomonas aeruginosa штамм от больного, Escherichia coli 501, Proteus vulgaris 4175, Klebsiella pneumoniae 2482)- возбудителей гнойно-воспалительных процессов. Из суточных культур микроорганизмов были приготовлены разведения на физиологическом растворе в концентрации 108 КОЕ/мл и засеяны на мясопептонный агар в объеме 0,1 мл. Инактивация проводилась в воздушной среде при атмосферном давлении и температуре 24? С. Время обработки составляло 5, 10 и 15 сек.
Исследование антимикробных свойств разработанного прибора проводилось на кафедре микробиологии и вирусологии Сибирского государственного медицинского университета совместно с отделом экспериментальной хирургии и физиологии ЦНИЛ.
В чашке Петри, где исследовалось влияние холодной плазмы на инактивацию микроорганизмов Kl.рneumoniae, была выявлена следующая закономерность, а именно после 5 сек обработки диаметр инактивированной поверхности составил 10 мм при диаметре рабочего электрода 5 мм. В дальнейшем отмечалось увеличение диаметра инактивированной поверхности до 18 мм с увеличением времени обработки до 15 сек.
В группе с обработкой посева E.coli, так же наблюдалась отрицательная динамика роста бактерий, однако, по сравнению с предыдущей, динамика была менее выражена (9, 13, 14 мм соответственно). При обработке агара засеянного P.vulgaris было установлено полное уничтожение микроорганизмов в обработанной поверхности и рост диаметра инактивированной поверхности до 13 мм. В четвертой группе, где агар был засеян S.aureus, так же имела место картина отрицательного роста микроорганизмов. При времени обработки равном 5 сек, диаметр инактивированной поверхности составил 10 мм, как и в первой экспериментальной группе. С увеличением времени обработки отмечалось увеличение диаметра чистой поверхности (12 и 15 мм, соответственно времени).
Исследование P.aeruginosa показало его повышенную резистентность по сравнению со всеми исследованными культурами.
При сравнительном анализе влияния неравновесной плазмы на вышеперечисленные микроорганизмы выявляется четкая зависимость увеличения диаметра инактивированной поверхности от времени обработки. Это связано с распространением активных составляющих плазмы в результате разности давлений между центром плазмы и периферией. Также прослеживается зависимость устойчивости и патогенности микроорганизмов к воздействию неравновесной плазмой.
В результате проведенного исследования in vitro было показано эффективное антибактериальное воздействие неравновесной плазмы на St.aureus, P.aeruginosa, E.coli, P.vulgaris, K.pneumoniae -возбудителей гнойно-воспалительных процессов.
Проведенные исследования доказывают, что источник холодной плазмы при атмосферном давлении может найти широкое применение в медицине, а именно в гнойной хирургии, в стоматологии, гинекологии, педиатрии и бактериологии; в сфере защиты промышленных материалов от биоповреждений и биокоррозии, дезинфекции пищевых продуктов и продовольственного сырья, очистке систем водоподачи от патогенных микроорганизмов, обработке тканей, полимерных плёнок, почтовых конвертов, пластиковых карточек (как часть антитеррористических программ) и в других областях.
Список литературы:
1. Roth J, Nourgostar S, Bonds A. The One Atmospheric Uniform Glow Discharge Plasma. – A Platform Technology for the 21st Century // IEEE Transactions on Plasma Science. – 2007. – Vol.35, №2. – P. 233-250.
2. Kelly-Winterberg K, Montie T.C, Brikman C., Roth J.R., Room temperature Sterilization of Surfaces and Fabrics with a One Atmosphere Uniform Glow Discharge plasma.//J. IND. Microbiol. – 1998. – Vol. 20. – Р. 69-74.
3. Larousi M., Alexeff I., Kang W. Biological Decontamination by Nonthermal Plasmas.// IEEE Transactions on Plasma Science. – 2000. – Vol.28, №1. – P.184-188.
4. Namihira T., Tsukamoto S., Wang D., Katsuki S., Hackam R., Okamoto K., Akiyama H. Production of Nitric Monoxide Using Pulsed Discharges for a medical Application.// IEEE Transactions on Plasma Science. – 2000. –Vol.2, №1. – P.109-114.
5. Laroussi М.. Nonthermal decontamination of biological media by atmospheric-pressure plasmas: review, analysis and prospects. IEEE Transactions on plasma science. – V.30, №.4. – 2002. – Р.1409-1415
