Спосіб оцінки ефективності впливу низькоінтенсивного ультразвукового випромінювання на руйнування первинних біоплівок та попередження формування вторинних біоплівок мікроорганізмами

Реферат: Спосіб оцінки ефективності впливу низькоінтенсивного ультразвукового випромінювання на руйнування первинних біоплівок та попередження формування вторинних біоплівок мікроорганізмами включає створення моделі бактеріальної біоплівки in vitro, ультразвукове опромінювання, реєстрацію і оцінювання руйнівного ефекту. Біоплівки мікроорганізмів in vitro відтворюють на поверхні 96-коміркової полістиролової панелі з використанням мікробних 2 клітин, які безперервно опромінюють ультразвуком низької інтенсивності від 2 до 3 Вт/см ; з частотою коливань 26,5 кГц; амплітудою коливань від 50 до 80 мкм протягом 10 хвилин. Руйнівний та попереджувальний ефект оцінюють вимірюванням оптичної щільності змивів здобутих культур суспензійними середовищами. Оптичну щільність вимірюють до дії ультразвуком та після неї, при цьому кількісним вираженням ступеня руйнації цілісності біоплівки й попередження здатності до утворення нових біоплівок планктонними клітинами є значення оптичної щільності при довжині хвилі спектрофотометрії 540 нм. UA 81485 U (12) UA 81485 U UA 81485 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до експериментально-клінічної медицини, а саме до мікробіології, і може бути використаною для оцінки ефективності руйнівної здатності низькоінтенсивного ультразвукового випромінювання на біоплівки ізолятів - збудників гнійно-запальних процесів, а також оцінки ефективності попереджувальної здатності низькоінтенсивного ультразвукового випромінювання на формування вторинних біоплівок мікроорганізмами. Науковці в усьому світі проводять дослідження щодо пошуку засобів, які зможуть блокувати формування біоплівок збудників гнійно-запальних процесів та попередження формування вторинних біоплівок мікроорганізмами. Особливого значення надають впливу ультразвукового випромінювання на руйнування біоплівок та попередження формування біоплівок мікроорганізмами in vitro. Встановлено, що ефект впливу ультразвуку на біомакромолекули (нуклеопротеїди, нуклеїнові кислоти, ліпопротеїди та інші) полягає в процесі деградації біомакромолекул, що викликає пригнічення їх біокаталітичної активності. Дані процеси супроводжуються зниженням в'язкості розчинів цих речовин. Здатність ультразвуку руйнувати первинні біоплівки широко використовують у повсякденному житті. Виявлено позитивні результати дезінфекції води за допомогою ультразвукових коливань протягом 5 хвилин вдається досягти повної стерилізації води без застосування будь-яких хімічних реагентів. Відзначається також позитивний ефект застосування ультразвукових коливань для стерилізації консервів і соків. З'ясовано, що при дії ультразвуку підвищується чутливість мікроорганізмів до дезінфікуючих речовин. Стерилізуючий ефект при обробці водних суспензій бактерій кишкової палички (Escherichia coli), які попередньо піддавалися дії ультразвуку, був досягнутий при значно менших концентраціях хлору, формаліну та інших дезінфікуючих речовин. Це обумовлено зміною макромолекулярних структур, що входять до складу оболонки мікроорганізмів, що призводить до порушення проникності оболонок і мембран живих клітин. Майже всі мікроскопічні рослини і організми гинуть, якщо піддати їх дії ультразвуку високої інтенсивності. Цей факт в даний час розглядається як альтернативний, безпечний шлях до очищення води і продуктів харчування. Особливості дії низькоінтенсивного ультразвукового випромінювання на збудники гнійнозапальних процесів використовують також в медицині. Руйнуються ультразвуком кишкова (Е. соlі), черевнотифозна (S. typhi), дифтерійна (С. diphtheriae), сінна (В. subtilis) палички, правця (С. tetani), сальмонели (Salmonella), коки (Staphylococcus), тріпаносоми (Trypanosoma), трихомонади (Trichomonas). Ультразвук високої інтенсивності чинить руйнівну дію на віруси тютюнової мозаїки, енцефаліту, висипнотифозні, грипу. Бактеріофаги великих розмірів також чутливі до дії ультразвуку. Стерилізуючу дію ультразвуку на мікроорганізми виявляється на частотах 20 кГц і вище, при інтенсивності більше 2 0,5 Вт/см в кавітаційному режимі опромінення [Ультразвук и биологические системы / Электронный ресурс [http://u-sonic.ru/book/export/html; http://b6405.h 16.ru]. Здатність ультразвуку руйнувати біоплівки мікроорганізмів обумовлює необхідність оцінки ефективності цієї дії. Так, наприклад, відомий спосіб оцінки ефективності антимікробного впливу антибіотиків та ультразвукового випромінювання на патогенні бактерії, що існують у формі біоплівки [Пат. № 2457254, RU, МПК C12Q 1/04, C12N 13/00. Способ оценки эффективности антимикробного воздействия антибиотиков и ультразвукового излучения на патогенные бактерии, существующие в форме биопленки / Сазыкин И.С., Сазыкина М.А., Чистяков В.А., Лысенко В.С; заявитель и патентообладатель Российская Федерация, в лице которой выступает Министерство образования и науки Российской Федерации, ФГАОУ ВПО "Южный федеральный университет".-3. № 2011106708/10; Заявл. 22.02.2011; Опубл. 27.07.2012], що полягає у створенні моделі бактеріальної біоплівки, вирощеної з біолюмінесцентних бактерій Vibrio fischeri, підборі доз впливу антибіотиків та ультразвукового випромінювання на бактеріальну біоплівку, реєстрації та оцінюванні антимікробного ефекту. Причому реєстрацію антимікробного ефекту проводять шляхом визначення інтенсивності світіння біолюмінесцентних бактерій Vibrio fischeri, a антимікробний ефект оцінюють за ступенем пригнічення інтенсивності світіння у порівнянні з контролем. Даний спосіб оцінки ефективності впливу низькоінтенсивного ультразвукового випромінювання на руйнування первинних біоплівок та попередження формування вторинних біоплівок мікроорганізмами є найбільш близьким до того, що заявляється, за технічною суттю і результатом, який може бути досягнутим, тому його вибрано за найближчий аналог. 1 UA 81485 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 В основу корисної моделі поставлено задачу розширення арсеналу способів оцінки ефективності впливу низькоінтенсивного ультразвукового випромінювання на руйнування первинних біоплівок та попередження формування вторинних біоплівок мікроорганізмами. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі оцінки ефективності впливу низькоінтенсивного ультразвукового випромінювання на руйнування первинних біоплівок та попередження формування вторинних біоплівок мікроорганізмами, який включає створення моделі бактеріальної біоплівки in vitro, ультразвукове опромінювання та реєстрацію і оцінювання руйнівного ефекту, згідно з корисною моделлю, біоплівки мікроорганізмів in vitro відтворюють на поверхні 96-коміркової полістиролової панелі з використанням мікробних клітин, 2 які безперервно опромінюють ультразвуком низької інтенсивності від 2 до 3 Вт/см ; з частотою коливань 26,5 кГц; амплітудою коливань від 50 до 80 мкм протягом 10 хвилин, а руйнівний та попереджувальний ефект оцінюють вимірюванням оптичної щільності змивів здобутих культур суспензійними середовищами, яку вимірюють до дії ультразвуком та після неї, при цьому кількісним вираженням ступеня руйнації цілісності біоплівки й попередження здатності до утворення нових біоплівок планктонними клітинами є значення оптичної щільності при довжині хвилі спектрофотометрії 540 нм. Технічний ефект корисної моделі обумовлений синергізмом особливостей умов вирощування біоплівок, технологічних параметрів ультразвукової дії та способів реєстрації і оцінювання руйнівного і попереджувального ефектів. Спосіб виконують наступним чином: біоплівки мікроорганізмів in vitro відтворюють на поверхні 96-коміркової полістиролової панелі з використанням планктонних мікробних клітин, які 2 опромінюють ультразвуком низької інтенсивності від 2 до 3 Вт/см ; з частотою коливань 26,5 кГц; амплітудою коливань від 50 до 80 мкм протягом 10 хвилин, а руйнівний та попереджувальний ефект оцінюють вимірюванням оптичної щільності змивів здобутих культур суспензійними середовищами, яку вимірюють до дії ультразвуком та після неї, при цьому кількісним вираженням ступеня руйнації цілісності біоплівки й здатності до утворення нових біоплівок клітинами мікроорганізмів є значення оптичної щільності при довжині хвилі спектрофотометрії 540 нм. Спосіб ілюструє наступний приклад. Приклад. Досліджували вплив випромінювання ультразвуком in vitro на сформовані біоплівки ізолятів Е.соlі та S.aureus. У результаті проведених досліджень було встановлено, що після опромінення сформованих біоплівок Е.соlі протягом 10 хвилин ультразвуковими хвилями 2 інтенсивністю 3 Вт/см ; робочою частотою коливань 26,5 кГц з амплітудою коливань 60 мкм спостерігалось зниження оптичної щільності біоплівки у 2,8 рази порівняно з оптичною щільністю біоплівки Е.соlі до опромінення (0,39±0,03 й 1,1±0,01 од.о.щ. відповідно) при довжині хвилі спектрофотометрії 540 нм, що свідчить про порушення цілісності сформованих біоплівок ізолятів. При дії ультразвуку протягом 10 хвилин на сформовані добові біоплівки S.aureus: зафіксовано зниження показника оптичної щільності у 4,5 рази порівняно з таким до опромінення (0,25±0,07 й 1,12±0,03 од.о.щ. відповідно) при довжині хвилі спектрофотометрії 540 нм. Здатність до повторного біоплівкоутворення планктонними клітинами Е.соli та S.aureus, які залишились після дії безперервного низькоінтенсивного ультразвукового випромінювання була перевірена через 24 години. Оптична щільність мала наступні значення: 0,068±0,01 й 0,08±0,02од.о.щ. відповідно. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб оцінки ефективності впливу низькоінтенсивного ультразвукового випромінювання на руйнування первинних біоплівок та попередження формування вторинних біоплівок мікроорганізмами, який включає створення моделі бактеріальної біоплівки in vitro, ультразвукове опромінювання та реєстрацію і оцінювання руйнівного ефекту, який відрізняється тим, що біоплівки мікроорганізмів in vitro відтворюють на поверхні 96-коміркової полістиролової панелі з використанням мікробних клітин, які безперервно опромінюють 2 ультразвуком низької інтенсивності від 2 до 3 Вт/см ; з частотою коливань 26,5 кГц; амплітудою коливань від 50 до 80 мкм протягом 10 хвилин, а руйнівний та попереджувальний ефект оцінюють вимірюванням оптичної щільності змивів здобутих культур суспензійними середовищами, яку вимірюють до дії ультразвуком та після неї, при цьому кількісним вираженням ступеня руйнації цілісності біоплівки й попередження здатності до утворення нових біоплівок планктонними клітинами є значення оптичної щільності при довжині хвилі спектрофотометрії 540 нм. 2 UA 81485 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3