CC BY
83
Сорбционная активность различных форм оксида алюминия в отношении возбудителей паразитарных кишечных инфекций
Карамышева Ю.С.1, Комаров А.И.2, Гудков В.Г.1, Орда Д.В.2, Искандарова Д.О.2
Республиканский научно-практический центр эпидемиологии и микробиологии, Минск, Беларусь 2Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси, Минск
Karamyshava YS.1, Komarov A.I.2, Gudkov V.G.1, Orda D.V.2, Iskandarova D.O.2
'Republican Research and Practical Centre for Epidemiology and Microbiology, Minsk, Belarus Joint Institute of Mechanical Engineering of the National Academy of Sciences of Belarus, Minsk
Sorbtion activity of various aluminum oxide forms in regarding to intestinal parasitic infections etiologic agents
Резюме. Исследована сорбционная активность различных форм сорбента - оксида алюминия в отношении цист лямблии и яиц аскариды. Показано, что наибольшая сорбционная способность проявляется у сорбента с микроплазменным покрытием. Это, вероятно, обусловлено повышенной активной поверхностью, сформированной вследствие увеличения концентрации Na2SiO3 в электролите и введения в него углерода. Формирование комбинированной поверхности, включающей наплавленные фрагменты различного размера, углубления и поры, обеспечивает наиболее эффективное улавливание микрочастиц патогенов. Присутствие углерода в покрытии повышает его эффективность при использовании в качестве сорбента. Сыпучие формы сорбента (порошок и гранулы) оказались значительно менее эффективными, среди них наиболее действенными были гранулы с диаметром 0,4-0,8 мм. Ключевые слова: микроплазменное покрытие, оксид алюминия, сорбент, цисты лямблии, яйца аскариды.
Медицинские новости. - 2019. - №12. - С. 70-74. Summary. The sorbtion activity of various forms of the sorbent - aluminum oxide in regarding to Lamblia cysts and Ascaris eggs was studied. It was shown that the highest sorbtion activity was manifested in the sorbent with a microplasma coating. This is probably due to the active surface formed by using high concentration of Na2SiO3 in the electrolyte and the carbon introduction into it. The formation of a combined surface, including surfaced fragments of various sizes, cavities, and pores, provides the most efficient capture of pathogen micro particles. The presence of carbon in the coating increases its effectiveness when used as a sorbent. Powdered and granulated forms of the sorbent were significantly less effective, among them the most effective were granules with a diameter of 0.4-0.8 mm. Keywords: microplasma coating, oxide aluminum, sorbent, Lamblia cysts, Ascaris eggs. Meditsinskie novosti. - 2019. - N12. - P. 70-74.
Лабораторная диагностика ряда паразитарных заболеваний нередко базируется на выявлении и идентификации их возбудителей - яиц гельминтов и цист простейших. Аналогичный подход используется при лабораторном контроле за контаминацией этими патогенными биологическими агентами (ПБА) эпидемиологически значимых объектов внешней среды, таких как вода, почва, продукты питания, предметы обихода в детских организованных коллективах и др.
Идентификация указанных ПБА осуществляется различными методами, однако чаще всего яйца гельминтов и цисты простейших выявляются путем микроскопии этих объектов. С целью повышения эффективности обнаружения возбудителей заболеваний в процессе пробоподготовки исследуемого материала осуществляется очистка и концентрирование содержащихся в нем ПБА для последующей идентификации. Одним из наиболее распространенных методов пробоподготовки исследуемого материала является сорбционный метод, при котором используются различные по
своей природе сорбирующие материалы. Пожалуй, А1203 (оксид алюминия, окись алюминия) является одним из наиболее известных и часто использующихся с этой целью в лабораторной практике сорбентов [1-4]. Он широко применяется при выделении яиц гельминтов и цист простейших из различных исследуемых объектов [5-7]. Существуют также зарегистрированный в установленном порядке и широко применяющийся набор для обнаружения яиц гельминтов и цист простейших производства РНПЦ эпидемиологии и микробиологии (Республика Беларусь), в составе которого в качестве сорбента содержится оксид алюминия [8-9].
Следует отметить, что, несмотря на одинаковую химическую формулу оксида алюминия (А1203), этот сорбент может иметь различные физические формы, например, порошок, гранулы, пластины с различной молекулярной и морфологической структурой, что, вероятно, может сказаться на выраженности его сорбирующих свойств в отношении ПБА. Использование сорбента в виде по-
рошка или гранул, помещаемых в пакет из водопроницаемого материала, как это делается при изготовлении указанных выше наборов, сопряжено с рядом недостатков. Так, материал пакетика затрудняет проникновение относительно крупных ПБА паразитарной природы, а через крупные поры порошок и даже мелкие гранулы высыпаются. Несмотря на относительно большие размеры пакетика (5х5 см), реальная площадь контакта сорбента с жидкой средой ограничивается весьма небольшой поверхностью образовавшегося комочка сорбента. Немаловажно, что остатки порошка и мелкой взвеси гранулированного оксида алюминия уменьшают видимость препарата и затрудняют идентификацию искомых агентов при микроскопии этих препаратов. В качестве более удобной альтернативы распространенным сыпучим сорбентам могут рассматриваться компактные оксидные материалы с высокой удельной поверхностью. Такими свойствами обладают алюмооксидные покрытия, получаемые на алюминиевых сплавах методом
ЛШ1П Характеристики образцов сорбента
Образец № Форма и размер (мм) Состав и свойства поверхности
1 Порошок А1203, ТУ 2163-004-81279372-11
2 Гранулы, шарик D=0,4-1,2 А1203, ТУ 2163-004-81279372-11; уд. поверхность м2/г=358, масса — 1,0 г общий объем пор см3/г = 0,6
3 Гранулы, шарик D=1,0—1,6 А1203, ТУ 2161-007-73028101-16; уд. поверхность м2/г=280, масса — 1,0 г бщий объем пор см3/г = 0,4
4 Гранулы, шарик D=3,0—5,0 А1203, ТУ 2163-00481279372; уд. поверхность м2/г=265, масса — 1,0 г общий объем пор см3/г = 0,6
5 Гранулы, шарик D=4,0—6,0 А1203, ТУ 2161-007-73028101; уд. поверхность м2/г=358, масса — 1,0 г общий объем пор см3/г = 0,6
6 Цилиндр D=330 мкм Al203+2Al202+3Si02; микроплазменное покрытие, шлифование ^а 2,5)
Таблица 2 | Характеристика тест-объектов ПБА
№п/п Тест-объект ПБА Характеристика ПБА Рабочая взвесь ПБА в воде
1 Цисты Giardia lamblia Размеры: 12—14х6—10 мкм Морфология: Контуры оболочек цист четкие, без видимых повреждений, ядра визуализируются, четко очерчены аксостили, жгутиковый аппарат 22 500±107 цист лямблий в 1 л воды, рН 7,5
2. Яйца Ascaris lumbricoides Размеры: 50—100х40—60 мкм Морфология: Оболочка яиц двойная, контуры четкие, без видимых повреждений, внутренняя структура характерна для оплодотворенного яйца аскариды (личинка визуализируется) 19 750±510 яиц аскарид в 1 л воды, рН 7,5
микродугового оксидирования [10, 11]. Этот метод позволяет формировать покрытия толщиной до 300 микрон и более, при этом возможность варьирования технологическими параметрами процесса позволяет целенаправленно создавать оптимальную морфологическую структуру и пористость покрытий. Разработка подобных микроплазменных покрытий осуществляется в ГНУ «Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси».
Цель исследования — изучение эффективности различных форм сорбентов на основе оксида алюминия для выделения цист простейших и яиц гельминтов из водной суспензии.
Материалы и методы
В работе использовались 6 образцов сорбентов на основе оксида алюминия.
Основные характеристики этих образцов представлены в таблице 1.
Образцы №№ 1-5 представляли собой коммерческие продукты оксида алюминия сыпучей формы (порошок, гранулы различных размеров).
Образец № 6 был изготовлен в лаборатории технологий модифицирования конструкционных материалов Объединенного института машиностроения Национальной академии наук Беларуси методом микродугового оксидирования на матрице из сплава АМг6. С целью формирования керамического микроплазменного покрытия с повышенной пористостью оксидирование образца проводилось в электролитах, модифицированных углеродными частицами и с повышенным содержанием Na2SiO3, по технологиче-
ским режимам согласно патенту [12]. Введение углерода в структуру покрытия осуществлялось для повышения его сорбционных свойств.
Структурно-фазовое состояние поверхностного слоя покрытия исследовалось методами рентгеноструктурного и металлографического анализов. Рент-геноструктурные исследования образцов проводились на автоматизированном комплексе на базе дифрактометра ДРОН-3М в CuKa-излучении с применением вторичной монохроматизации рентгеновского пучка, металлографические - с использованием микроскопов XJM300 и МИМ-8. Проводилась также сканирующая электронная микроскопия.
Паразитологические исследования осуществляли с использованием двух тест-объектов ПБА: цист Giardia lamblia (возбудителя лямблиоза) и яиц Ascaris lumbricoides (возбудителя аскаридоза) из рабочей коллекции РНПЦ эпидемиологии и микробиологии.
Подготовка исследуемых проб тест-объектов ПБА. Водопроводная вода в объеме 1 л (для каждого вида возбудителя отдельно) контаминировалась исходной взвесью ПБА из расчета 1 мл взвеси на 1 л воды. Характеристика использовавшихся тест-объектов ПБА приводится в таблице 2.
Десорбентом служил 0,08% раствор соляной кислоты, аналогичный десорбент используется в коммерческом наборе [9]. При проведении исследований использовалось рутинное лабораторное оборудование и инструментарий, условия выполнения работ соответствовали требованиям ТНПА.
Дизайн исследования принципиально соответствовал методике, изложенной в инструкции по применению указанного выше набора и включал 2 основные стадии: по одному циклу сорбции обоих ПБА с помощью каждого из исследуемых сорбентов и десорбции патогенов с помощью указанного десорбента.
Образцы №№ 1-5 сорбирующих материалов (см. табл. 1) помещались в пористые водопроницаемые пакеты из нетканого материала размером 5х5 см, фиксировались на леске и погружались в емкости с рабочей взвесью каждого тест-объекта ПБА на 60 мин при температуре 18-24°С и постоянном помешивании для обеспечения контакта сорбента со всем объемом рабочей
взвеси тест-объекта ПБА. Образец № 6 с микроплазменным покрытием фиксировался на леске и исследовался таким же образом, как образцы №№ 1-5.
По истечении времени сорбции образцы материалов извлекались и помещались в стеклянные стаканы с 5,0 мл десорбента каждый при полном покрытии им поверхности сорбирующего материала и постоянном помешивании в течение 5 минут для десорбции ПБА.
Затем взвесь тест-объекта ПБА в десорбенте переносилась в чистую пробирку, сорбирующие материалы тщательно ополаскивались таким же объемом (5,0 мл) дистиллированной воды, который затем переносился
в соответствующие пробирки с взвесью ПБА в десорбенте и после перемешивания стеклянной палочкой полученный объем взвеси (10 мл) центрифугировался в течение 5 мин при 1500 об/мин.
Надосадочная жидкость удалялась, осадок тщательно гомогенизировался пипетированием, из полученного гомогенизата осадка на предметном стекле готовились два препарата для микроскопии: нативный и окрашенный раствором Люголя и определялась концентрация ПБА в камере Горяева.
Учет результатов. С целью идентификации ПБА препараты просматривались под микроскопом при 100-600-кратном увеличении
(объективы - х10, х40, окуляры -х10, х15) сухой оптической системы. Концентрация яиц аскариды и цист лямблии определялась в камере Горяева согласно инструкции по ее применению.
Эффективность испытанных сорбирующих материалов для обнаружения возбудителей кишечных паразитарных болезней рассчитывалась по формуле:
с = — х 100,
п
где С - эффективность выделения (%); т - количество возбудителей, обнаруженных после взаимодействия с сорбирующим материалом, определяемое как произведение концентрации ПБА в 1 мл на объем гомогенизированного осадка; п -количество возбудителей в рабочей взвеси тест-объекта ПБА, использованных для взаимодействия с сорбирующим материалом.
Статистическая обработка проводилась общепринятыми методами вариационной статистики.
Результаты и обсуждение
Согласно данным сканирующей электронной микроскопии порошкообразный материал состоит из смеси частиц размером от 2 до 100 мкм (рис. 1в, г). Мелкие частицы представляют собой призма-видные кристаллы (рис. 1г), а крупные, имеющие глобулярную форму, образованы их компактированием (рис. 1в). При этом кристаллы выступают над поверхностью сформированных частиц, что должно способствовать повышению их сорбционной способности (рис. 1в).
3 Структура поверхности (а) и фрагмент дифрактограммы (б) покрытия, полученного на образце из сплава АМг6
Шш 6 < <$ S ï <S гч , Г1 I < Л < О « , J ■S1 JB il fJ "Ч * « < Î ï « А
HMW WP.Î< ТЕ.5САМ ¡'t 11 SCHUUl HOl ChgrW Мкгщсору IT.»ainfl ХА а 25 30 35 40 45 50 55 б
Анализ морфологии используемых сорбционных материалов показал, что их гранулированная разновидность состоит из округлых, близких к сферической форме гранул размером около 1 мм (рис. 1а, б). Поверхность гранул имеет сложный рельеф, образованный спеченными частицами чешуйчатой формы (рис. 1б). Такой характер рельефа формирует развитую поверхность гранул, повышающую их сорбционную способность. Следует отметить, что пористость материала отсутствует, что свидетельствует о плотном компакти-ровании порошка в процессе спекания.
Рентгеноструктурный анализ показал, что гранулы представляют собой разупорядоченные аморфизированные формы оксида алюминия (рис. 2а). В то же время, порошковая форма сорбента представлена оксидом алюминия в двух модификациях а-А1203 и у-А12Оэ. Согласно проведенной оценке, объемное содержание этих составляющих в порошке примерно равное, однако размер частиц у-А1203 значительно меньше частиц а-А1203.
Микроплазменное покрытие, полученное на образце из сплава АМг6, как следует из данных рентгенофа-зового анализа, полностью состоит из оксида алюминия и представлено модификациями у-А1203 и а-А1203 (рис. 3б). Оно имеет шероховатую развитую поверхность, образованную выступающими оплавленными фрагментами и порами, возникшими в результате выхода газов в процессе формирования покрытия (рис. 3а). Такая морфология поверхности является благоприятным фактором для использования этого покрытия в качестве сорбента.
Результаты паразитологических исследований представлены в таблице 3.
Все использовавшиеся формы сорбента на основе оксида алюминия обладали сорбирующими свойствами по отношению к тест-объектам ПБА и после десорбции позволяли концентрировать и выделять ПБА из водной взвеси, однако эффективность сорбентов оказалась неодинаковой.
ЛИЦаЗ Сравнительная эффективность образцов сорбирующих материалов
Образец № Тест-объекты ПБА
Яйца аскариды в 1л рабочей взвеси (19 750±510 ед.) Цисты лямблий в 1 л рабочей взвеси (22 500±107 ед.)
Кол-во яиц в 1 мл осадка Объемо-садка (мл) Выделенные ПБА (%) Кол-во цист в 1 мл осадка Объем осадка (мл) Выделенные ПБА (%)
1 968±20 1,0 4,90 1021±74 1,0 4,53
2 7000±170 1,0 35,44 10698±125 1,0 47,54
3 2001±310 1,0 10,13 2126±112 1,0 9,45
4 751±60 1,0 3,80 850±58 1,0 3,77
5 250±6 1,0 1,26 301±11 1,0 1,34
6 17085±232 1,0 86,50 12415±270 1,0 55,18
Наиболее эффективным по результатам выделения обоих ПБА из водной суспензии оказался образец № 6, представляющий собой микроплазменную поверхность с наплавленными фрагментами различного размера, углублениями и порами. Доля выделенных с помощью образца № 6 яиц аскариды составила 86,50% что существенно (р<0,05) больше аналогичного показателя для этого ПБА, выделенного с помощью всех других образцов сорбента. Наиболее близким показатель выделения этого патогена (35,44%) был у образца № 2, представляющего собой мелкие гранулы оксида алюминия.
Принципиально схожая картина отмечалась и при выделении цист лямблий. Наиболее эффективными оказались образцы № 6 (55,18%) и № 2 (47,54%), при этом различия между этими показателями были существенными (р<0,05).
Заключение
Исследована эффективность выделения яиц Ascaris lumbricoides и цист Giardia lamblia с помощью 6 образцов сорбента на основе оксида алюминия, представленных сыпучими (порошок, гранулы различных размеров) и оригинальной компактной формой с микроплазменным покрытием на алюминиевом сплаве АМг6 (образец № 6).
Показано, что наибольшая сорб-ционная способность в отношении яиц Ascaris lumbricoides и цист Giardia lamblia проявляется у сорбента с микроплазменным покрытием. Это, вероятно, обусловлено повышенной активной поверхностью, сформированной вследствие увеличения концентрации Na2SiO3 в электролите и введения в него углерода. Формирование комбинированной поверхности, включающей наплавленные фрагменты различного размера, углубления и поры, обеспечивает наиболее эффективное улавливание микрочастиц. Кроме того, присутствие углерода в покрытии повышает его эффективность при использовании в качестве сорбента.
Сыпучие формы сорбента оказались значительно менее эффективными для выделения использованных ПБА,
среди них наиболее действенными оказались гранулы с диаметром
0.4.0,8 мм.
Полученные результаты свидетельствуют о перспективе дальнейшей разработки как технологии изготовления, так и методики практического применения новых форм сорбентов на основе оксида алюминия.
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. Сорбент на основе оксида алюминия и способ его получения [Электронный ресурс]: пат. RU 2087186 / М.С. Зибарт, Ж.В. Виккман, М.Д. Хэйгер, С. Плеча. - Режим доступа: https:// findpatent.ru/patent/208/2087186.html. - Дата доступа: 09.10.2019.
2. Сорбент на основе оксида алюминия: пат. RU 2026734 / С.Ю. Бурылин, Л.Н. Рачковская,
И.И. Фролова, В.Н. Коротких, Н.С. Исайкина. -Опубл. 20.01.1995.
3. Материалы на основе оксида алюминия в качестве сорбентов кишечных вирусов и носителей культур клеток / В.Г. Гудков [и др.] // Принципы и перспективы диагностики новых и вновь появляющихся инфекционных заболеваний: ст. и тез. докл. междунар. науч.-практ. конф. - Минск, 1997. - С.78-79.
4. Очистка воды и концентрация вируса гепатита А с помощью оксида алюминия / В.Г. Гудков [и др.] // Глобальный контроль за вирусными гепатитами: тез. докл. 1-й междунар. конф. по вирусным гепатитам: эпидемиология, диагностика, профилактика, лечение. - Минск, 1997. - С.58-59.
5. Скрипова Л.В. // Мед. паразитология и парази-тар. болезни. - 2005. - №1. - С.46-47.
6. Скрипова Л.В. // Здравоохранение. - 2011. -№12. - С.66-67.
7. Методы паразитологического исследования биологического материала с использованием седиментации: Инструкция по применению:
утв. М-вом здравоохранения Респ. Беларусь
25.03.2014, рег. № 019-1213.
8. Скрипова Л.В. Современные проблемы общей, медицинской и ветеринарной паразитологии: Труды IV междунар. науч. конф. / Под ред. О.-Я.Л. Бекиша. - Витебск, 2004. - С.223-225.
9. Набор для обнаружения возбудителей кишечных паразитарных болезней. ТУ BY 100558032.189-2010.
10. Плазменно-электролитическое модифицирование поверхности металлов и сплавов / И. Суми-нов [и др.]. - М., 2011. - Т.2. - 512 с.
11. Витязь П.А., Комаров А.И., Комарова В.И. // Коррозия: материалы, защита. - 2011. - №5. -С.42-46.
12. Электролит для микродугового оксидирования алюминия и его сплавов: пат. BY 19595 / А.И. Комаров, П.А. Витязь, В.И. Комарова. - Опубл.
30.10.2015.
Поступила 19.08.2019 г.
Морфологические особенности пейеровых бляшек при экспериментальном гелиотринном гепатите
Отажанова А.Н., Азизова Ф.Х., Салимова Н.Д., Назарова М.М., Утепова Н.Б.
Ташкентская медицинская академия, Узбекистан
Otazhanova A.N., Azizova FKh., Salimova N.D., Nazarova M.M., Utepova N.B.
Tashkent Medical Academy, Uzbekistan
Morphological features of peyer's plaques in experimental heliotrine hepatitis
Резюме. В динамике развития хронического гелиотринного гепатита отмечалось нарастающее развитие прогрессирующего дисбаланса между В- и Т-зависимыми зонами пейеровых бляшек, что проявлялось в виде гипоплазии Т-зависимых зон, обусловленной усилением деструкции клеток, при неизмененной или сниженной их пролиферативной активности, в то время как в В-зависимых зонах усиливалась пролиферация клеток с последующей их гиперплазией и гипертрофией. Ключевые слова: пейеровы бляшки, хронический гепатит.
Медицинские новости. - 2019. - №12. - С.74-75. Summary. In the dynamics of hCG development, an increasing development of a progressive imbalance between B- and T-dependent zones of peyer's plaques was observed, which manifested itself in the form of hypoplasia of T-dependent zones, due to increased cell destruction, with unchanged or decreased proliferative activity; while in B-dependent zones, cell proliferation increased, followed by their hyperplasia and hypertrophy. Keywords: peyer's plaques, chronic hepatitis.
Meditsinskie novosti. - 2019. - N12. - P. 74-75.
Иммунная система человека и животных является одной из наиболее чувствительных систем организма, быстро реагирующей на контакт с повреждающими агентами (химические вещества) на самых ранних этапах. Постоянное воздействие токсических веществ на организм приводит к нарушению иммунного статуса и возникновению многих заболеваний, в том числе хронических гепатитов и циррозов печени. Нарушение в иммунной системе при гепатитах вирусной этиологии, особенно типов В, С и D, приводит к образованию аутоантител и иммунных комплексов, которые, тем самым способствуют хронизации процесса и развитию фиброза печени [4, 5].
Многие исследования последних лет свидетельствуют о развитии дисбаланса между Т- и В-системами иммунитета и изменениях в соотношениях между субпопуляциями лимфоцитов при гепатитах вирусной и другой этиологии, рассматриваются многочисленные данные о ведущей роли иммунитета в течении и исходах токсических и вирусных гепатитов. В крови у больных наблюдаются высокий титр иммуноглобулинов, появление антител против гепатоцитов, нарушение соотношения Т- и В-лимфоцитов, а также дисбаланс между Т-киллерами и Т-супрессорами. Данные исследования убедительно доказывают, что хронический гепатит с полной уверенностью можно
отнести к вторичным иммунодефицитным заболеваниям. Хроническое заболевание печени, в том числе хронический активный гепатит, а также развивающийся в его исходе цирроз печени, сопровождается нарушением как Т-клеточного, так и гуморального иммунитета. Дефицит Т-клеточного звена иммунитета, а также нарушение соотношения регуляторных Т-хелперов и Т-супрессоров по современным представлениям является ключевым моментом в развитии иммуногенеза хронических заболеваний печени [3-5].
Для изучения механизма нарушений иммунной системы при острых и хронических гепатитах был разработан ряд экспериментальных моделей с ис-
