Экологическая микробиология Влияние физических и химических факторов на

Экологическая микробиология. Влияние физических и химических факторов на микроорганизмы. Стерилизация. Дезинфекция. Консерванты.

Экологическая микробиология изучает взаимоотношения микроорганизмов и макроорганизмов, совместно обитающих в биотопах. Это часть общей экологии - науки, изучающей взаимоотношения животных, растений, микроорганизмов между собой и с окружающей средой.

Биотоп – территориально ограниченный участок биосферы с относительно однородными условиями жизни. Популяция – совокупность особей одного вида, обитающих в пределах биотопа. Микробиоценоз – сообщество микроорганизмов, обитающих в определенном биотопе. Экосистема – система, состоящая из биоценоза и биотопа. Биосфера – живая оболочка планеты.

В зависимости от среды обитания микроорганизмы разделяют на свободноживущие и симбионты. Свободноживущие заселяют почву, воду, воздух и различные объекты внешней среды.

Характеризуя микромфлору почвы, воздуха и воды, целесообразно придерживаться определенного плана: • постоянная микрофлора данной среды; • значение данной среды как фактора передачи возбудителей заболеваний; • определение микробной флоры.

При исследовании объектов внешней среды методами санитарной микробиологии определяются количественные показатели общее количество микроогранизмов в определенном объеме.

Важной задачей исследования объектов внешней среды является обнаружение патогенных микроорганизмов и их токсинов. Однако непосредственное их выявление представляет значительные трудности. Причина в том, что патогенные микроорганизмы встречаются во внешней среде непостоянно, обычно в небольших количествах, их трудно культивировать на питательных средах, некоторые из них вообще не культивируются на искусственных питательных средах. Поэтому возможное загрязнение внешней среды патогенными микробами определяют по косвенному показателю- обнаружению санитарно-показательных микроорганизмов.

Санитарно-показательные микроорганизмы являются постоянными обитателями организма человека и показателями загрязнения теми выделениями человека и животных, которые могут содержать патогенные микроорганизмы.

Свойства санитарно-показательных микроорганизмов • являются представителями нормальной микрофлоры. • постоянно выделяются из организма в больших количествах. • не имеют других мест обитания. • сохраняются во внешней среде в те же сроки, что и патогенные. • не размножаются вне организма.

Микрофлора почвы Почва является основной средой обитания многих микроорганизмов, которые вместе с растениями и животными составляют разнообразные биогеоценозы. Состав микробиоценозов почвы зависит от многих внешних факторов, в том числе от агротехнических мероприятий. Видовой состав почвенной микрофлоры весьма разнообразен: анаэробные и аэробные бактерии, грибы, вирусы.

Значение микрофлоры почвы для круговорота веществ в природе микробы осуществляют разложение и минерализацию органических животных и растительных остатков, попадающих в почву; • осуществляют очищение от нечистот и отбросов. •

Микроорганизмы, для которых почва является постоянным местом обитания 1 группа- возбудители ботулизма, актиномицеты, и грибы- возбудители микозов; 2 группа- спорообразующие бациллы и кломтридии, которые попадают в почву свыделениями человека и могут длительно здесь сохранятьсяв виде спор (возбудители сибирской язвы, клостридии столбняка и газовой анаэробной инфекции); 3 группа- неспорообразующие бактерии вирусы, попадающие в почву с выделениями чекловека и животных и сохраняющиеся в почве несколько дней и месяцев.

Характеристика микрофлоры почвы Общее микробное число - общая численность сапрофитных термофильных и нитрифицирующих бактерий в 1 г почвы. Показатели давности загрязнения почвы Escherichia coli, Streptococcus faecalis – загрязнение почвы не более чем 2 -недельной давности. Citrobacter, Enterobacter – загрязнение почвы не более чем 2 -месячной давности. Clostridium perfringens – загрязнение почвы не менее, чем 2 месяца назад.

Характер микрофлоры воды зависит от многих причин, и в особенности от загрязнения стоками ливневых, фекальных и промышленных нечистот. По мере удаления от населенных пунктов число микробов постепенно уменьшается. Наиболее чистыми являются воды глубоких артезианских скважин и родников.

Микробиологические нормативы питьевой воды Показатели Единицы измерения Нормативы Термофильные колиформные бактерии Число бактерий в 100 мл Отсутствуют Общие колиформные бактерии Число бактерий в 100 мл Отсутствуют Общее микробное число Число образующих Не более 50 колонии бактерий в 1 мл

Микрофлора воздуха В воздухе микробы попадают из почвы с поверхности растений и животных, а также с промышленными отходами некоторых предприятий. В отличие от воды и почвы, где микробы могут размножаться, в воздухе они только сохраняются в течение некоторого времени, а затем гибнут вследствие высыхания и влияния солнечных лучей. Споры грибов, бактерий, сарцины и другие кокки, образующие пигменты- могут долго сохраняться в воздухе.

Воздух может служить фактором передачи патогенных микробов: • стафилоккоков; • стрептококков: • палочек дифтерии; • кокклюша; • туберкулеза; • вирусов кори и гриппа. Передача аэрогенным механизмом почти всегда происходит в закрытых помещениях и редко на открытом воздухе.

Показатели, характеризующие микробную чистоту воздуха Общее микробное число – количество микроорганизмов в 1 м 3 воздуха (определяется при помощи следующих методов: естественной седиментации, принудительной седиментации и фильтрационного метода). Индекс санитарно-показательных микроорганизмов в воздухе (санитарно-показательными микроорганизмами для воздуха являются представители микрофлоры дыхательных путей - гемолитический и зеленящий стрептококки, золотистый стафилококк).

ФИЗИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ • • • ТЕМПЕРАТУРА ВЫСУШИВАНИЕ ЛУЧИСТАЯ ЭНЕРГИЯ УЛЬТРАЗВУК ДАВЛЕНИЕ

ТЕМПЕРАТУРА • Высокая температура вызывает коагуляцию структурных белков и ферментов микроорганизмов. Большинство вегетативных форм гибнет при температуре 60°С в течение 30 мин, а при 80 -100°С – через 1 мин. • Споры бактерий устойчивы к температуре 100°С, гибнут при 130°С и более при длительной экспозиции. • Для сохранения жизнеспособности относительно благоприятны низкие температуры. Бактерии выживают при температуре ниже – 100°С; споры бактерий и вирусы годами сохраняются в жидком азоте (до – 250°С).

Классификация микроорганизмов по отношению к температуре Группы Температурные константы (0 С) Патогенные представимаксимум тели минимум оптимум Психрофилы 0 -5 10 -15 25 -30 Йерсинии, лептоспиры Мезофилы 15 -20 35 -37 43 -45 Большинство патогенных микробов Термофилы 45 50 -60 75 Легионеллы

ВЫСУШИВАНИЕ Высушивание приводит к обезвоживанию цитоплазмы, нарушается целостность цитоплазматической мембраны, что ведет к гибели клетки. При относительной влажности окружающей среды ниже 30% жизнедеятельность большинства бактерий прекращается. Время их отмирания при высушивании различно. Особой устойчивостью обладают споры бактерий.

ЛУЧИСТАЯ ЭНЕРГИЯ Солнечный свет губительно действует на микроорганизмы. Наибольший бактерицидный эффект оказывает коротковолновые УФ-лучи. Они инактивируют ферменты клетки и разрушают ДНК. Энергию излучения используют для дезинфекции, а также для стерилизации термолабильных материалов.

УЛЬТРАЗВУК Ультразвук вызывает поражение клетки. Под действием ультразвука внутри клетки возникает очень высокое давление. Это приводит к разрыву клеточной стенки и гибели клетки. Ультразвук используют для стерилизации и хранения стерильных материалов.

ВЫСОКОЕ ДАВЛЕНИЕ К атмосферному давлению бактерии, а особенно споры, очень устойчивы. Сочетанное действие повышенных температур и повышенного давления используется в паровых стерилизаторах для стерилизации паром под давлением.

ХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ В малых концентрациях химическое вещество может являться питанием для бактерий, а в больших — оказывать на них губительное действие. Способность ряда химических веществ подавлять жизнедеятельность микроорганизмов зависит от концентрации химических веществ и времени контакта с микробом.

Дезинфекция – мероприятия, направленные на уничтожение патогенных и условнопатогенных микроорганизмов во внешней среде. Дезинфектанты – химические вещества с широким спектром микробицидного действия.

Методы дезинфекции Физические: механические (вытряхивание, выколачивание, обработка пылесосом, чистка, мытьё, вентиляция, фильтрация); тепловые (кипячение, сжигание, действие сухого или влажного горячего воздуха, водяного пара); лучистая энергия (ионизирующее излучение, УФ-излучение, ультразвук). Биологические (фильтрация воды на водопроводных станциях, обезвреживание сточных фекальных вод, обезвреживание твердых органических отбросов - компостирование, биотермические камеры. Химические (использование химических веществ – дезинфектантов).

ТРЕБОВАНИЯ К ДЕЗИНФЕКТАНТАМ ДЕЗИНФЕКТАНТЫ должны обладать: • широким спектром действия; • микробицидным эффектом; • хорошо растворяться в воде и образовывать стойкие активные растворы; • обладать низкой токсичностью и аллергенностью; • сохранять активность в обеззараживаемой среде; • не повреждать обеззараживаемые объекты; • не иметь неприятного запаха; • быть экологически чистыми.

Классификация дезинфицирующих средств • Галоидсодержащие (имеют в своем составе хлор, йод, бром) – обладают широким спектром противомикробного действия; • Кислородсодержащие (действующим веществом является кислород в составе перекиси водорода, перекисных соединений, надкислот) - обладают широким спектром противомикробного действия, не имеют резких запахов, экологичны; • Поверхностно-активные (подразделяются на анионные, катионные и неиногенные) – значительные преимущества: моющие свойства, отсутствие резких запахов и низкий уровень токсичности; • Альдегидсодержащие (действующее начало – глутаровый или янтарный альдегид); • Гуанидины – активны в отношении грамположительных и грамотрица-тельных микроорганизмов, но не активны в отношении вирусов, грибов, спор; • Спирты (препараты на основе этанола, пропанола, изопропанола); • Фенолы.

Механизм действия дезинфицирующих веществ на микроорганизмы Группы веществ Вещества Механизм действия Поверхностно-активные вещества (ПВА) Детергенты, жирные кислоты, мыла Меняют заряд «-» на «+» , функционально повреждают клеточную стенку Фенол, крезол и их производные Повреждают клеточную стенку и белки клетки Красители Риванол, тринафлавин, бриллиантовый зелёный Задерживают рост бактерий, повреждают нуклеиновые кислоты Соли тяжёлых металлов Соли Ag, Pb, Cu, Zn, Hg Вызывают коагуляцию белков клетки Металлы Ag, Pb, Cu, Zn, Sn Обладают олигодинамическим действием Окислители Хлорная известь, Cl, KMn. O 4, настойка йода, хлорамин, H 2 O 2 Действуют на сульфгидрильные группы активных белков Формальдегид Формалин Вызывает денатурацию белков, присоединяя их аминогруппы

Факторы, влияющие на эффективность дезинфекции Физико-химические свойства дезинфектанта – способность воздействовать на микроорганизмы, концентрация, растворимость в воде, температура, р. Н и т. д. Биологическая устойчивость микроорганизмов к различным дезинфектантам. Особенности обрабатываемых объектов – качество материалов, конструктивные особенности, массивность загрязнения органическими веществами. Массивность микробного обсеменения объектов, подлежащих дезинфекции. Способы дезинфекционной обработки – крупнокапель- ное или аэрозольное орошение, протирание или погружение в раствор. Время воздействия препарата (экспозиция).

СТЕРИЛИЗАЦИЯ полное освобождение объектов окружающей среды от микроорганизмов и их спор.

МЕТОДЫ СТЕРИЛИЗАЦИИ, РАЗРЕШЕННЫЕ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В ЛПУ Тип метода Стерилизующий агент Паровой Физический (термический) Метод Водяной насыщенный пар под избыточным давлением Воздушный Сухой горячий воздух Инфракрасный Инфракрасное излучение Гласперленовый Среда нагретых стеклянных шариков

В бактериологических лабораториях используется следующие методы стерилизации: ü прокаливание ( этот способ применяют для обеззараживания бактериологических петель и шпателей. Для прокаливания над огнем используют спиртовки или газовые горелки); ü паровая и суховоздушная стерилизация ( чаще всего в бактериологических лабораториях используются).

ПАРОВАЯ СТЕРИЛИЗАЦИЯ: Автоклавирование — это обработка паром под давлением, которая проводится в специальных приборах — автоклавах. Паром под давлением стерилизуют питательные среды, патологический биоматериал, инструментарий, белье и т. д. В паровой стерилизации существует зависимость между температурой нагрева объекта и продолжительностью выдержки. Иногда применяют дробную стерилизацию (тиндализацию, текучим паром).

СУХОВОЗДУШНАЯ СТЕРИЛИЗАЦИЯ проводится в сухожаровом шкафу. Сухим жаром стерилизуют, в основном, лабораторную посуду.

МЕТОДЫ СТЕРИЛИЗАЦИИ, РАЗРЕШЕННЫЕ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В ЛПУ. Газовый Окись этилена Плазменный Пары перекиси водорода в сочетании с их низкотемпературной плазмой Жидкостный Растворы химических средств (альдегид-, кислород- и хлорсодержащие) Химический

КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СТЕРИЛИЗАЦИИ Физический метод (температура, давление). Термический — 2 раза в месяц максимальным термометром во время стерилизации проводят замер температуры в контрольных точках, которая должна достичь заданных параметров

КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СТЕРИЛИЗАЦИИ Химический метод: химические тесты (вещества, изменяющие свое агрегатное состояние при нагревании, например, антипирин, резорцин, сера, бензойная кислота); термохимические индикаторы (полоска бумаги с нанесённой на нее термоиндикаторной краской, которая изменяет свой цвет при достижении определённой температуры).

КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СТЕРИЛИЗАЦИИ Бактериологический способ (применение тест-культур спор Bacillus stearothermophilus для контроля работы паровых стерилизаторов и Bacillus licheniformis B-6 – для воздушных стерилизаторов). Контроль стерилизации биологическим способом проводят 2 раза в год. В контрольных точках помещают биотесты с термоустойчивой споровой культурой.

Контроль стерилизации (биологический метод) Bacillus stearothermophilus для влажного тепла Clostridium sporogenes Bacillus subtilis Bacillus licheniformis для сухого тепла и газовой стерилизации Bacillus pumilus – для ионизирующей радиации Serratia marcescens для фильтрования через Pseudomonas diminuta бактериальные фильтры

Методы консервации медицинских препаратов К консервации лекарственных средств прибегают в тех случаях, когда невозможна стерилизация лекарственного средства или невозможно изготовление их в упаковке одноразового использования.

Требования к консервантам • фармакологическая индифферентность; • широкий спектр антимикробной активности; • химическая индифферентность (не способность взаимодействовать с лекарственными веществами); • поддержание стерильности в течении всего времени применения.

Классификация консервантов по химической природе • неорганические соединения ( соли тяжелых металлов серебра и ртути); • металлоорганические соединения ( мертиолат, фенилртутные соли, метафан(моносепт); • органические соединения: спирты; хлорбутанолгидрат; фенолы, трихлоркрезол, сорбиновая кислота, парабены - нипагин, нипазол, бутабен; поверхностно-активные соли четвертичных аммониевых оснований.