Сибирский государственный медицинский университет, г. Томск
Кафедра микробиологии и вирусологии
   

Эта работа опубликована в сборнике статей по материалам Международной 68-й научной итоговой студенческой конференции им. Н.И. Пирогова (г.Томск, 20-22 апреля, 2009 год); под реакцией академика РАМН В.В. Новицкого, член. корр. РАМН Л.М. Огородовой

Посмотреть титульный лист сборника

Скачать сборник целиком (1,5 мб)

 

   Содержащиеся в воде патогенные бактерии, вирусы, токсины являются причиной ряда заболеваний человека, передающихся алиментарным путем. Несмотря на меры, принимаемые для обеспечения микробиологической безопасности питьевой воды, поступающая вода из водопровода и других водных источников представляет существенную опасность для людей.
Для очистки от микробной загрязненности довольно широко используются фильтры различной природы (керамика, стекловолокно, целлюлоза, синтетические материалы), приготовленные с определенным размером пор [1]. Такие фильтры имеют свои отрицательные качества, каждый раз для очистки приходится применять мембраны с различными размерами пор. В последние годы в России и за рубежом разработано и продолжает разрабатываться новое поколение фильтров принципиально отличающихся от созданных ранее. Отличие современных фильтров заключается в том, что фильтровальный материал с большим размером пор задерживает частицы меньшие размером. Механизм эффективной адсорбции микроорганизмов на фильтре заключается в том, что материал имеет положительный электрокинетический потенциал [2]. Известно, что большинство встречающихся биологических объектов, в том числе и микроорганизмы, имеют электрический заряд, что позволяет задерживать их на фильтре за счет разницы поверхностных зарядов.
   В ИФПМ СО РАН разработан процесс синтеза нановолокон оксидногидроксидных  фаз алюминия. Характерной особенностью таких волокон является способность создавать значительный электрический потенциал (до 500 мВ), что обеспечивает быструю и прочную адсорбцию микроорганизмов на нановолокнах [3].
   Для оценки качества предлагаемых фильтров на кафедре микробиологии и вирусологии СибГМУ совместно с ИФПМ СО РАН проводились исследования по установлению задерживающей способности (селективность) и производительности данных фильтров в зависимости от различных условий фильтрации жидкостей, содержащих различные виды микроорганизмов.
   Целью исследований было изучение возможности использования фильтровальных материалов на основе нановолокон для стерилизующей фильтрации и определение селективности и производительности данных фильтровальных материалов. Для данных целей были использованы водные микробные взвеси Escherichia coli, Staphylococcus albus и Bacillus pseudoanthracis. Исходная концентрация микробных взвесей готовилась по международному стандарту мутности. Испытания проводились на образцах фильтровальных материалов, изготовленных в ИФПМ СО РАН. Микрофильтрацию проводили на экспериментальной установке фирмы «Millipore» методом тупиковой фильтрации. Фильтровальные материалы использовались однократно после предварительной стерилизации при t = 121° C, давлении 2 атм в течение 30 минут. Питательные среды готовились в условиях лаборатории и стандартных сухих питательных сред промышленного производства. Определение общего количества микроорганизмов в образцах проводилось через 24 часа путем подсчета колоний и выражалось числом КОЕ в 1 мл образца.
Производительность (P) определяли путем подсчета по формуле:

 P=V1/(V2*r),

где V1-объем фильтрата (мл); V2 - объем фильтровального материала (см3); τ -продолжительность процесса фильтрации в минутах. 
На первом этапе исследований изучали эффективность и производительность фильтровального материала при фильтрации водных растворов, обсемененных различными видами микроорганизмов (Escherichia coli и Staphylococcus albus), приготовленных при стандартной мутности с исходной концентрацией 105  КОЕ в 1 мл. В качестве растворителя для приготовления микробной взвеси использовали дистиллированную воду.
   Результаты исследований показали, что эффективность фильтровального материала составила 100% при всех видах использованных микроорганизмов. Производительность по E. сoli составила 13,28 мл/(см3×мин), по Staphylococcus albus – 17.94 мл/(см3×мин).
На втором этапе исследований была изучена эффективность и производительность фильтровального материала в зависимости от исходной концентрации микроорганизмов.     Результаты исследований показали, что эффективность очистки при концентрациях E. сoli 2,5×108, 12,5×107 и 2,5×106  составила 100%; Staphylococcus albus 25×106 составила 100%.
На основании проведенных исследований было установлено, что фильтровальный материал на основе нановолокон стопроцентно задерживает используемые микроорганизмы с производительностью равной 13,28 мл/(см3×мин) при использовании E. сoli и  17.94 мл/(см3×мин) -  при Staphylococcus albus.
   Результатом данных исследований является вывод о том, что предложенный фильтровальный материал на основе нановолокон на 100% эффективен при фильтрации водных растворов. В соответствии с данными выводами, необходимо дальнейшее углубление и развитие исследований в данной области с целью усовершенствования и повсеместного внедрения нового поколения фильтров.

Список литературы:
1.    Разумовский, Э. С. Очистка и обеззараживание сточных вод населенных пунктов / Э. С. Разумовский, Г. Л. Недриш, В. А. Казарян. – М.: Стройиздат, 1986. – 173 с.
2.    Биологически активный сорбент с модифицированным зарядом / В. Н. Лисецкий, Т. А. Лисецкая, Л. Н. Меркушева и др // Биотехнология. – 2004. -  №5. – С. 57-63.
3.    Особенности формирования нановолокон оксигидроксида алюминия на микроволокнах различного состава / М. И. Лернер, Н. В. Сваровская, А. С. Ложкомоев и др // Физическая мезомеханика. – 2006. -  №9. – С. 201-204.