Influence des ultrasons sur les cellules animales et végétales

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-16 16:04

La cavitation dans l'environnement est la principale raison de l'effet destructeur des ultrasons sur les micro-organismes. Si la formation de bulles était supprimée en augmentant la pression externe, l'effet destructeur sur les protozoaires diminuait. La rupture quasi instantanée des objets dans le champ ultrasonore a été provoquée par des bulles d'air ou du dioxyde de carbone dans les cellules végétales piégées à l'intérieur de ces organismes.

Cela montre que les grandes différences de pression apparaissant pendant la cavitation conduisent à la rupture des membranes cellulaires et des petits organismes entiers. L'effet des ultrasons sur divers types de champignons a été étudié à plusieurs reprises. Ainsi, l'échographie est utilisée avec succès en phytopathologie. Sur des semences de betterave sucrière infectées naturellement par Phoma betae, Cercospora beticola, Alternaria sp. ou Fusarium sp., il a été possible de détruire ces champignons et bactéries bien mieux par irradiation à court terme avec des ultrasons dans l'eau qu'il n'a été possible de le faire par gravure. L'irradiation des graines par ultrasons lors de l'habillage renforce considérablement l'effet d'une substance fongicide ou bactéricide. La raison, apparemment, est que les vibrations sonores augmentent le taux de diffusion de l'eau et des substances qui y sont dissoutes à travers les membranes des cellules végétales, ce qui a un effet plus rapide sur les champignons et les bactéries.

L'échographie a également un effet négatif sur les cellules individuelles des organismes supérieurs. Lors de l'irradiation de globules rouges (érythrocytes), on a observé ce qui suit: ils ont perdu leur forme d'origine et se sont étirés; en même temps, leur décoloration s'est produite (à la suite d'une hémolyse). Après une irradiation supplémentaire, ils se sont finalement rompus et se sont désintégrés en de nombreuses petites boules séparées.

Déjà en 1928, il était établi que les bactéries lumineuses étaient détruites par les ultrasons. Au cours des années suivantes, un grand nombre de travaux ont été publiés sur l'effet des ondes ultrasonores sur les bactéries et les virus. Parallèlement, il s'est avéré que les résultats pouvaient être très divers: d'une part, une agglutination accrue, une perte de virulence ou une mort complète des bactéries ont été observées, d'autre part, l'effet inverse a également été constaté - une augmentation de le nombre d'individus viables. Ce dernier se produit particulièrement souvent après une irradiation à court terme et peut s'expliquer par le fait que lors d'une irradiation à court terme, il se produit tout d'abord une séparation mécanique des accumulations de cellules bactériennes, grâce à laquelle chaque cellule individuelle donne naissance à une nouvelle colonie.

Il a été constaté que les bâtonnets typhoïdes sont complètement tués par les ultrasons avec une fréquence de 4, 6 MHz, tandis que les staphylocoques et les streptocoques ne sont que partiellement endommagés. Avec la mort des bactéries, leur dissolution se produit simultanément, c'est-à-dire la destruction des structures morphologiques, de sorte qu'après l'action des ultrasons, non seulement le nombre de colonies dans une culture donnée diminue, mais le comptage du nombre d'individus révèle une diminution de formes de bactéries morphologiquement préservées. Lorsqu'elles sont irradiées avec des ultrasons à une fréquence de 960 kHz, les bactéries d'une taille de 20 à 75 µm sont détruites beaucoup plus rapidement et plus complètement que les bactéries d'une taille de 8 à 12 µm [23].

À l'Institut central de recherche de traumatologie et d'orthopédie de Moscou, nommé d'après V. I. NN Priorov a mené des recherches [24] sur l'effet de la cavitation ultrasonore à basse fréquence sur l'activité vitale de diverses souches de staphylocoques. Dans des expériences in vitro, les résultats suivants ont été obtenus. Le traitement par ultrasons a été réalisé à une température de 32°C à l'aide d'un désintégrateur à ultrasons de la société MSE (Grande-Bretagne), qui présente les paramètres techniques suivants: puissance 150 W, fréquence de vibration 20 kHz, amplitude 55 µm. Le temps d'exposition était de 1, 2, 5 "7, 10 minutes. Pour chaque exposition, des flacons séparés avec 5 ml de suspension de micro-organismes contenant 2500 corps microbiens dans 1 ml de liquide ont été utilisés. du milieu immédiatement après le traitement aux ultrasons non seulement ne affaiblir, mais à certaines expositions de sondage (1-3 min), il s'intensifie même légèrement. étaient insignifiants et ne différaient presque pas du contrôle. L'effet des ultrasons sur les micro-organismes peut apparaître ^ pas immédiatement, mais après un certain temps, nécessaire pour le développement de troubles métaboliques dans les cellules, par conséquent, l'inoculation de staphylocoques sur des milieux nutritifs solides a été étudiée 24, 36 et 48 heures après l'échographie Avant de semer sur des boîtes de Pétri, les souches de staphylocoques soniquées ont été cultivées et dans des tubes à essai avec du bouillon dans un thermostat à 37°C. Il a été constaté qu'après 24 et 36 heures après le traitement aux ultrasons, le nombre de colonies de staphylocoques cultivées par rapport au témoin diminue, le taux d'ensemencement des staphylocoques est inversement proportionnel au temps de sondage des micro-organismes. Après 7 à 10 minutes de sonication, l'ensemencement n'a donné aucune croissance, ou des colonies uniques non typiques pour le staphylocoque se sont développées sur des boîtes de Pétri. Après 48 heures, l'effet inhibiteur des ultrasons était plus prononcé et se manifestait par une nouvelle diminution de l'ensemencement des micro-organismes à toutes les expositions.

Une étude de la sensibilité des micro-organismes sonores à l'action de certains antibiotiques et antiseptiques a montré que dans 8 médicaments sur 13 utilisés, la concentration minimale inhibitrice après traitement par ultrasons du staphylocoque a diminué de 2 à 4 fois. Cela indique la faisabilité de l'utilisation combinée de vibrations ultrasonores à basse fréquence et de solutions antibactériennes pour un effet plus efficace sur la cellule microbienne [7, 10].

L'effet destructeur des ondes ultrasonores dépend de la concentration de la suspension bactérienne. Dans une suspension trop épaisse et donc très visqueuse, aucune destruction de bactéries n'est observée, mais seul un échauffement peut être noté. Différentes souches de la même espèce bactérienne peuvent avoir des attitudes complètement différentes vis-à-vis de l'irradiation par ultrasons [11].

Ainsi, on peut conclure que l'effet des ultrasons sur les biomatériaux en général et les microorganismes en particulier, dépend de nombreux facteurs environnementaux et de l'état de la matière vivante, et en réalité il est assez difficile à prévoir.

Des expériences sur le nettoyage par ultrasons des implants dentaires intra-osseux en titane dans diverses solutions de travail ont été menées au département de la SSTU.

Le nettoyage des produits est d'autant plus efficace qu'ils sont proches de la surface émettrice de l'émetteur. Avec la distance de l'émetteur, l'intensité des vibrations ultrasonores change le long d'une courbe idéalisée. Le meilleur résultat a été obtenu à une intensité de 16 W/cm2 dans l'eau du robinet et industrielle à 50 + 5 °C avec une concentration en sulfanol de 0,25% avec un temps de sonication de 5-10 minutes (Fig. 2.1). Les produits soniqués étaient situés à une distance ne dépassant pas 10 mm de la surface émettrice.

Ainsi, selon les expériences, une augmentation de l'intensité de 0,4 à 16 W / cm2 améliore la qualité du nettoyage (Fig. 2.2), mais la stérilisation à 100% des produits n'est atteinte dans aucun mode.