Научная статья на тему 'Новый способ консервации биоматериала'

Новый способ консервации биоматериала Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
1530
339
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по промышленным биотехнологиям , автор научной работы — О О. Зайцева, С П. Ашихмин, О Б. Жданова, П Г. Распутин, А А. Грухин

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

NEW WAY OF BIOMATERIAL CONSERVATION

Solutions of sodium azide is recommended for embalming of carcasses of rare animals and birds, for preserving educa tional and museum preparations, at Departments of Zoology, for normal and pathological anatomy. Investigations on using this way of conservation for dressing skins are quite reasonable.

Текст научной работы на тему «Новый способ консервации биоматериала»

НОВЫЙ СПОСОБ КОНСЕРВАЦИИ БИОМАТЕРИАЛА

О.О.Зайцева, С.П.Ашихмин,О.Б.Жданова1, П.Г.Распутин, А.А.Грухин

Кировская государственная медицинская академия, г. Киров 1Вятская государственная сельскохозяйственная академия, г. Киров

5

s-я su а.

-е-

к

Si

Потребность сохранения биомассы после смерти диктуется многообразными потребностями. В биологии в настоящее время выделяют восемь уровней: молекулярный, клеточный, тканевой, органный, организменный, попу-ляционный, биогеоценотический и биосферный (Илларионов, 2001). Изучение первых пяти уровней предполагает не только прижизненные, но и по-стмортальные исследования, а также сохранение биологических объектов в музеях и на кафедрах учебных заведений биологического профиля. Известно, что после наступления биологической смерти начинаются естественные процессы разложения мягких тканей, которые протекают по типу ранних и поздних трупных изменений. Различные способы консервации известны с давних времен (Привес, 1956; Привес и др., 1966). В Древнем Риме профессиональные бальзамировщики натирали тело умершего кедровым маслом, солью и медом, которые, по словам Плиния, «на века сохраняют тела умерших нетронутыми тлением». Древние персы, сирийцы и вавилоняне погружали мертвых в кувшины с медом и воском. Методы бальзамирования, использовавшиеся древними египтянами, всегда включали натриевую соду, смолу деревьев и битум. В арабском способе бальзамирования тело умершего натирали порошком, состоящим из ароматических веществ, квасцов и соли, после чего тело обертывали спа-родрапом, пропитанным воском и терпентином (Кузнецов и др., 1999).

В начале XVIII столетия в России был создан первый естественнонаучный музей, так называемая кунсткамера (Вишневский, Жиров, 1934). Для консервации экспонируемых препаратов употребляли спирт, настоянный на черном перце и разбавленный до 750. На протяжении всего XIX века было предложено множество различных способов, основанных на бальзамировании сулемой, мышьяком, хлористым цинком, глицерином, карболовой кислотой.

В 90-х годах XIX века в практику консервации анатомических объектов был введен формалин, представляющий собой 37%-ный водный раствор формальдегида СН2О. Формалин быстро получил всеобщее признание и широко используется до нашего времени (Уокер, 1957). Это стало возможным благодаря его бактерицидной активности, относительной дешевизне и удобству хранения и транспортировки. Однако формалину присущ ряд негативных качеств, отражающихся на организме работающих с ним людей (Бек-темирова, Меркурьева, 1990). Он, ток-

сичен, так как угнетает обмен веществ, в первую очередь витамина С, инакти-вирует ферменты в органах и тканях; формалин кроме того летуч, имеет резкий запах, пары которого вызывают раздражение и сухость слизистых оболочек. Он обладает мутагенным свойством, так как при взаимодействии с концевой - NH2 группой белков происходит реакция, которая приводит к изменению вторичной, третичной и четвертичной структуры белка. При наличии адекватной реакции иммунной системы появляются аутоантитела, что ведет к ал-лергизации организма. Биологические объекты, зафиксированные формалином, значительно теряют эластичность и меняют прижизненную окраску из-за перехода гемоглобина крови в метгемоглобин. Длительное хранение в растворе формалина вызывает на фиксируемых органах появление плесени. Содержание примесей в формалине также накладывает определенные ограничения в выборе методик фиксации биологического материала и обусловливает необходимость соблюдения целого ряда мер безопасности при работе с данными веществами. Формалин следует хранить в защищенных от света коричневых стеклянных емкостях и при температуре не ниже 90С, иначе постепенно образуется белый осадок.

Другим часто используемым консервирующим средством в настоящее время является 40-70%-ный спирт, обладающий хорошим бактерицидным действием и сохраняющий естественный цвет тканей и органов. Спирт относится к дорогостоящим консервантам и нередко используется не по назначению.

В 1996 г., спустя 128 лет после открытия формалина, стали применять тром-болитик COMPLICAD, который обладает огромным восстанавливающим действием на трупы, находящиеся в сильной стадии гнилостного разложения. Он полностью исключает применение формалина, превосходит по своим действиям его 10%-ный раствор, повышает качество биологического материала, является экологически чистым продуктом, но авторы не раскрывают его состав и поэтому COMPLICAD не может быть использован нами на данном этапе.

В последнее время активно, особенно в Германии, используется метод пластинации для предохранения скоропортящихся биологических образцов, особенно таких мягких, как сердце, печень, легкие, почки и мозг. Для пластинации используется полимерная смола под общим названием БИОДАР, а сам метод выполняется в несколько этапов: фиксация, дегидратация, форсированное пропитывание и консервация. Пластинация не исключает применение формальдегида и требует специального технического оборудования.

С нашей точки зрения оптимальное сохранение трупного материала должен обеспечить консервант, обладающий способностью ингибировать ферментативную активность протеаз не только клеток консервируемых объектов для предотвращения аутолиза, но и ферментных систем микроорганизмов для предупреждения бактериальной инвазии. С такой точки зрения появляется неочевидный путь её решения - ингибирование ферментных систем микроорганизмов и самих ферментов при помощи катионов тяжелых металлов, таких, как Hg, Cu и т. д., либо анионов, например, с использованием цианидов, азидов. Сущность предлагаемой разработки состоит в том, что в качестве фиксатора предлагается использовать водный раствор солей и катионов I группы главной подгруппы периодической системы Менделеева (NaN3, KN3, RbN3, CsN3). Водные растворы азидов абсолютно не летучи, минимально токсичны, дешевы, обладают высокой антибактериальной способностью (Нени-цеску, 1968), сохраняют прижизненную структуру и окраску фиксированных органов. Использование этих препаратов в качестве фиксаторов ранее отмечено не было. Цель исследования: изучение бактерицидного действия азид-ных производных в сравнении с другими фиксаторами биологических тканей.

Исследовали материал некоторых органов человека, животных, смерть которых наступила не более суток назад. При консервации использовали следующие растворы: 10%-ный формалин, физиологический раствор с содержанием Cu+2, физиологический раствор с содержанием Cr+3, физиологический раствор с содержанием Hg+2, физиологический раствор с содержанием азидных производных в следующем процентном содержании: 0,05%, 0,1%, 0,3% и 0,5% растворы. При оценке качества консервации учитывались изменения консистенции, прочности и цвета тканей, гистологической структуры, рост микроорганизмов в консерванте. Сроки консервации в данных растворах - 30, 60, 90 и 120 дней без замены растворов. Окончательные сроки консервации не определены.

Результаты сравнительного анализа приведены в таблице, свойства оценивались как нормальные и недостаточные.

Se а о, i

о

к £

к

к

О i

« §

8.

а

I

1 «

с

§

Таблица

Сравнительная оценка эффективности растворов с содержанием азидных производных различной концентрации

Критерии Концентрация фиксирующего раствора, в %%

0,05 0,1 0,3 0,5

Сохранность структуры Нормальная Нормальная Нормальная Нормальная

Сохранность цвета Недостаточная Недостаточная Нормальная Нормальная

Сохранность консистенции Нормальная Нормальная Нормальная Нормальная

<8

I !?

Л

¡1

Й Л

ж

¡5

а,

£

Из анализа таблицы можно сделать следующее заключение. Растворы с концентрацией 0,05% и 0,1% не обеспечивают удовлетворительной фиксации биоматериала. Наиболее оптимальными следует считать 0,3%- и 0,5%-ные растворы.

Органы из 10%-ного раствора нейтрального формалина значительно изменили прижизненный цвет ткани из-за перехода гемоглобина крови в мет-гемоглобин; имели очень плотную консистенцию из-за наличия дубящих свойств раствора; при механическом воздействии ткань крошилась.

Органы из раствора, содержащего Си2+, имели плотную консистенцию, грязно-серый цвет с голубым оттенком, умеренную прочность при механическом воздействии уже на седьмой день фиксации. Через 120 дней других изменений с органами не произошло.

Органы из раствора, содержащего СГ3, имели плотную консистенцию, серо-фиолетовую окраску, непрочность при механическом воздействии. На поверхности раствора наблюдали рост плесени на 14-й день, которая сохранялась и на более поздних сроках фиксации. Органы незначительно уменьшились в размерах.

Органы из раствора, содержащего Нд+2, имели обычную плотность, бледно-коричневую окраску с розовым оттенком, на поверхности раствора наблюдали рост плесени на 14-й день. Через 40 дней плесень практически отсутствовала, но раствор оставался мутным и через 3 месяца фиксации.

В то же время проводили гистологическое исследование. После промывки обезвоженные кусочки ткани заливали в парафин. Срезы после депа-рафинизации окрашивали гематоксилином и эозином. Фиксация в водных растворах предлагаемых солей сохраняла структуру препаратов и тинктари-альные свойства гистологических препаратов: ядра прокрашивались базо-фильно, цитоплазма оксифильно, четко выявлялась плазмолемма. Аналогичное качество в сохранности структуры и интенсивности окраски наблюдалось в препаратах, приготовленных после

фиксации в формалине. Таким образом, можно говорить о высокой способности предложенных фиксаторов сохранять прижизненную морфологию органа и нашу методику.

Проводили микробиологический посев раститрованных стандартных культур кишечной палочки Е.ооН, протея и золотистого стафилококка в контрольном и опытных растворах (по 4,5 мл). Применяли среды Эндо, Плоскирева, ЖСА, скошенный агар МПА, помещали в термостат на 12 часов при температуре 370С. Результаты оценивали ежедневно. Рост колониеобразующих бактерий не наблюдали в малых и средних разведениях. В разведениях от 102 до 105 в контрольном растворе (стерильный физиологический раствор) рост колониеобразующих бактерий (кишечной палочки) преобладает в десятки и сотни раз над ростом этих же бактерий в опытном растворе (0,5%-ном растворе предлагаемых солей). Таким образом, наиболее ярко наличие дезинфицирующих и антибактериальных способностей азидных производных подтвердилось в 0,5%-ном растворе.

В результате проведенных исследований установлено, что азидные производные обладают достаточными дезинфицирующими и антибактериальными свойствами, обусловленными взаимодействием анионов и катионов тяжелых металлов на кофакторы ферментов протеаз клеток микроорганизмов с образованием устойчивых комплексов. Противомикробное же действие формалина объясняется тем, что он присоединяется к аминогруппам белков и вызывает их денатурацию. Кроме этого, растворы азидных производных не летучи, при непосредственном контакте с кожей рук не оказывают дубящего эффекта в отличие от формалина. Кроме того, азидные производные могут транспортироваться в сухом виде.

Следовательно, полученные данные позволяют рекомендовать растворы азидов в качестве наиболее эффективных консервантов биологического материала и менее опасных для здоровья человека. Предлагаемые растворы могут использоваться для бальзамирования трупов редких животных, для хранения учебных и музейных препаратов, на кафедрах зоологии, нормальной и патологической анатомии. Вполне оправданы также исследования по применению данного способа консервации для выделки шкур. На сегодняшний день цена 1 литра раствора солей и катионов I группы главной подгруппы периодической системы Менделеева в 17-18 раз дешевле, чем цена 1 литра 37%-ного формальдегида; в 27-28 раз дешевле, чем цена 1 литра 70%-ного спирта и в 100 раз дешевле, чем цена 1 литра глицерина.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Бектемирова Р. М., Меркурьева Р. В. 1990. Отдаленные эффекты формальдегида // Гигиена и санитария. №4. С. 36-39.

Вишневский Б. Н., Жиров Е. В. 1934. Анатомические коллекции кунсткамеры. - Л.

Илларионов В.Е. 2001. Современные основы естествознания. 189 с.

Кузнецов Л. Е., Хохлов В. В., Фадеев С. П., Шигеев В. Б. 1999. Бальзамирование и реставрация трупов: Руководство. - М. 496 с.

Неницеску К. 1968. Общая химия. - М.: «Мир».

Привес М. Г. 1956. Методы консервации анатомических препаратов. - Л.: Медгиз. 50 с.

Привес М. Г., Гильбо И. С., Крылова В. М. 1966. О дальнейшем развитии метода консервирования анатомических препаратов для открытого хранения в естественном виде (техника консервирования целого трупа) // Арх. анат. №9. С. 99.

Уокер Д.Ф. 1957. Формальдегид. - М.: ГСНТИ. 608 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.