CC BY
88
ПРИМЕНЕНИЕ НЕРАВНОВЕСНОЙ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ СТЕРИЛИЗАЦИИ БАКТЕРИЙ
Ю.С.Акишев', М.Е.Грушин', В.Б.Каральник', Н.И.Трушкин1, В.П.Холоденко2, В.А.Чугунов2, Н.А.Жиркова2, И.А.Ирхина2, Е.Н.Кобзев2 'ГНЦ РФ ТРИНИТИ, Троицк, Московская обл.
E-mail: [email protected] 2ГНЦ ПМ, Оболенск, Московская обл.
The results of experimental investigations on sterilization of different kinds of bacteria by using of non-thermal plasma at atmospheric pressure are presented.
Низкотемпературная плазма (НТП) представляет большой научный и
практический интерес вследствие ее сильной термодинамической неравновесности.
Наличие в НТП энергичных электронов приводит к интенсивным процессам
образования химически и биологически активных частиц в окружающем газе,
остающемся при комнатной температуре. Отмеченное обстоятельство делает НТП
весьма привлекательным, технически несложным, энергетически дешевым и
экологически безопасным инструментом для холодной стерилизации различных
микроорганизмов на поверхностях, в газах и в жидкостях. В данной работе
исследовались различные источники НТП при атмосферном давлении для
стерилизации бактерий. Разрушение бактерий на поверхности агара проводилось
импульсно-периодической струей холодной плазмы. Обработка бактерий в
физиологическом растворе осуществлялась разрядом, создаваемым в газовых
пузырьках, вводимых в жидкость. В экспериментах с плазменной струей
исследовалось также разрушение биопленок на металлических и пластмассовых
поверхностях. Были выполнены эксперименты по разрушению бактерий в
аэрозолях в воздухе. Установлено, что плазма, создаваемая в газовых пузырьках
внутри физиологического раствора, является эффективным инструментом
инактивации микроорганизмов в жидкой среде. Так, вегетативные клетки удается
полностью уничтожить в течение нескольких минут. Воздействие струи НТП на
поверхность бактериального газона также оказалось весьма эффективным.
Обработка плазмой микроорганизмов приводила к формированию на поверхности
округлых зон поражения, диаметр которых намного превосходил диаметр
плазменной струи. Исследования показали, что зоны поражения микроорганизмов
от плазменной струи, действующей несколько десятков секунд, оказались
сходными с зонами поражения, образующимися при точечном, но длительном
(часы) воздействии на бактериальный газон химических биоцидов или
антибиотиков. Высокоэффективной является воздействие струи плазмы на
биопленки: :в сравнении с многочасовой стерилизацией химическими биоцидами,
микроорганизмы биопленки погибали после 20-секундной (!) обработки струей
НТП, а 30-секундная обработка приводила к полной стерилизации купона.
Разрушение бактерий, вводимых воздушным потоком в зону разряда внутри мелких
капелек физиологического раствора, оказалось чрезвычайно эффективным по
интенсивности. В экспериментах по инактивации В. subtilis происходило снижение
количества клеток с 3,0-104 кл./мл до 1,3-103 кл./мл за время пролета аэрозоля через 2 6 зону разряда (2,0-10" с), т.е. интенсивность разрушения -1,5-10 кл./мл сек. Высокая
интенсивность разрушения клеток связана с зарядкой и поляризацией капелек в
зоне разряда и их последующим разрывом. При этом бактерии оказываются в
газовой фазе в окружении активных и заряженных частиц НТП, а также под
действием сильного электрического поля, способного осуществить электропорацию
клеточной стенки. Объединение всех указанных поражающих факторов обладает
синергетическим действием, что и обуславливает высокую интенсивность
разрушения бактерий в аэрозоле.
