CC BY
43
УДК 616.9-084:615.849.11
ВЫСОКО- И НИЗКОИНТЕНСИВНЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ИЗЛУЧЕНИЯ КАК СРЕДСТВО ПРОФИЛАКТИКИ ВНУТРИБОЛЬНИЧНЫХ ИНФЕКЦИЙ, ВЫЗЫВАЕМЫХ МИКРОМИЦЕТАМИ-БИОДЕСТРУКТОРАМИ
Д.В. Кряжев1, А.А. Ичеткина2, Е.С. Мухина2, С.В. Трофимова2, И.П. Иванова3, В.Ф. Смирнов2,
1ФГУН «Нижегородский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. акад. И.Н. Блохиной»,
2ГОУ ВПО «Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»,
3ГОУ ВПО «Нижегородская государственная медицинская академия»
Кряжев Дмитрий Валерьевич - e-mail: [email protected]
В работе проводилась сравнительная оценка биоцидного действия различных видов
электромагнитного излучения: крайне высокой частоты (КВЧ), ультрафиолетового (УФО), некогерентного импульсного (НКИИ) на зародышевые структуры микромицетов-деструкторов больничных зданий. Показано, что КВЧ- и НКИИ излучения по своему действию на микромицеты не уступают УФО; сочетанное применение КВЧ- и УФ-излучений весьма эффективно инактивирует зародышевые структуры микромицетов; сочетанное применение КВЧ- и НКИИ излучений с дезсредствами в низких концентрациях позволит весьма эффективно осуществлять дезинфекционные мероприятия при очистке от условно-патогенной микофлоры.
Ключевые слова: биоповреждения, условно-патогенные микромицеты,
электромагнитное излучение, дезинфекция.
At work the comparative estimation of biocidal action of various kinds of electromagnetic radiation: the extra high frequency (EHF), ultra-violet (UV), incoherent pulse radiance (IPR) on germinal structures of microscopic fungi - destructors of hospital buildings was spent. It was shown that EHF and IPR radiations
on the action on microscopic fungi don't concede UV; combined application of EHF and UV radiations inactivates germinal structures of microscopic fungi rather effectively; combined application of EHF and IPR radiations with disinfectants in low concentration will allow to carry out disinfection actions at clearing from opportunistic pathogenic mycoflora rather effectively.
Key words: biodeterioration, opportunistic pathogenic microscopic fungi,
electromagnetic radiation, disinfection.
Введение
Подавляющее большинство промышленных материалов
способно подвергаться биоповреждениям. Процесс биоповреждения сопровождается интенсивным размножением микроорганизмов, повышением их концентрации на (в) пораженных материалах, воздухе. До 60% микробов-биодеструкторов потенциально опасны для человека. Из них первое место принадлежит повсеместно распространенным микромицетам [1].
В создаваемых человеком сооружениях и местах массовых поселений также формируется и свойственная поселениям микробная среда со своими особенностями, - преобладанием грибковой биоты над бактериальной. В искусственных условиях, наиболее отвечающих потребностям человека, выживают лишь отдельные штаммы микроорганизмов. Они не патогенны для человека, но в то же время обладают способностью вызывать лизис макромолекул, поэтому при некоторых условиях могут разрушать не только мертвый биосубстрат, но и живые ткани, то есть приобретать патогенные свойства [2]. На состояние человека также могут оказывать влияние различные метаболиты микромицетов [3]. Следовательно, микромицеты внутри помещений оказывают прямые негативные воздействия на здоровье находящихся там людей, вступая в антибиоз с человеком.
Все вышеизложенное особенно актуально для лечебнопрофилактических учреждений (ЛПУ). Если человек попадает на стационарное лечение, то он проводит в помещении до 100% времени. При этом он может испытать неблагоприятное воздействие здания больницы, если оно контамини-ровано биодеструкторами. Для развития грибкового заболевания, вызываемого условно патогенными грибами, необходимы два ведущих компонента эпидемического процесса: возбудитель и благоприятная для него среда обитания. Больницы и палаты представляют собой потенциальные антропогенные очаги заболеваний, обусловленных данной экосистемой [4]. Следовательно, защита больничных помещений от микробиологических повреждений одновременно является и защитой человека от воздействия этого опасного фактора среды.
Основным средством противодействия биоповреждениям является использование биоцидов, однако их применение неоднозначно влияет на живые организмы, в том числе на человека. Химические растворы оказывают угнетающее влияние на все формы белковой жизни всегда вне зависимости от их концентрации в организме. Кроме того существует и другая опасность применения стойких химических веществ. После использования по назначению биоцидные растворы попадают в окружающую среду. Затем в процессе
ЭПИДЕМИОЛОГИЯ
ЭПИДЕМИОЛОГИЯ
МЕДИЦИНСКИЙ
АЛЬМАНАХ
естественной биодеградации и рассеивания эти химические вещества вступают в контакт с огромным числом микроорганизмов, изменяя приспособительные реакции и усиливая механизмы адаптации к внешним неблагоприятным воздействиям. Таким образом, появляются новые виды, обладающие повышенным сопротивлением к воздействию биоцид-ных растворов [5]. Подобная ситуация ставит перед специалистами задачу разработки и реализации безопасных и эффективных технологических санитарных мероприятий по снижению заселенности микроорганизмами больничных помещений. Одним из возможных способов защиты от микоповреждений являются физические методы, предполагающие использование различных физических факторов, в том числе электромагнитного излучения различных диапазонов.
Целью настоящего исследования являлось изучение действия ряда электромагнитных излучений - высокой: ультрафиолетовое (УФО), некогерентное импульсное излучение (НКИИ), и низкой интенсивности: волны крайне высокой частоты миллиметрового диапазона (КВЧ-излучение), - на зародышевые структуры ряда условно патогенных микромицетов - типичных представителей микофлоры больничных зданий. Также для нас представляло интерес оценить синергический биоцидный эффект от совместного воздействия вышеуказанных излучений и предельно низких (сублетальных) концентраций антимикробных препаратов на зародышевые структуры вышеуказанных микромицетов. С этой целью нами был проведен скрининг фунгицидной активности препаратов-дезинфектантов, использующихся в ЛПУ; было отобрано средство дезинфицирующее с моющим эффектом «Авансепт» (Производитель ООО «МК ВИТА-ПУЛ», Россия), для которого была подобрана сублетальная (вызывающая гибель не более 50% зародышевых структур тест-культур микромицетов) концентрация, составившая
0,5%.
Материал и методы
В качестве тест-культур использовались следующие штаммы микромицетов из Всероссийской коллекции микроорганизмов:
1. АБрегдШыБ п1дег ВКМ Р-1119.
2. А^егпапа а11:егпа1:а ВКМ Р-1120.
3. СЬае1от1ит дЫэоБит ВКМ Р-109.
4. РиБапит топНИЪгте ВКМ Р-136.
5. РетсННит сЬгуБодепит ВКМ Р-245.
Источником КВЧ-волн служил диод Ганна, выполненный на основе нанокристаллов арсенида галлия, генерирующий КВЧ-излучение с широкополосным шумовым спектром Ганна от 42 до 100 ГГц, длина волны 9,677-8,333 мм, плотность потока импульсной мощности 5х10-1° Вт/см2хс, частота импульсов излучения 9 Гц. Доза КВЧ-излучения в нашем эксперименте составляла 0,009 мДж/см2.
Источником ультрафиолетового излучения служил облучатель ультрафиолетовый кварцевый ОУФК-01 «Солнышко», производимый ОАО «ГЗАС им. А.С. Попова» (Нижний Новгород). Эффективный спектральный диапазон излучения: 230-400 нм. Облученность в эффективном спектральном диапазоне: 1,0 Вт/м2. Доза УФО в нашем эксперименте составляла 60,0 мДж/см2.
Формирование импульсного искрового разряда, генерирующего НКИИ, осуществляли с помощью эксперименталь-
ного устройства. Устройство разработано в ФГУП РФЯЦ Всероссийского НИИ экспериментальной физики (Саров). Энергия, подводимая к разрядному промежутку составляла 4 Дж в 1 импульсе, длительность импульса 1 - 10 микросекунд. Полный поток излучения 75 кВт/м2 распределялся по диапазонам излучения в следующих пропорциях: ультрафиолетовый диапазон (310-380 н.м.) - 17% от полного потока излучения; видимый диапазон (600-700 н.м.) - 49%; инфракрасный диапазон (более 700 н.м.) - 33%. Доза НКИИ в нашем эксперименте составляла 13,5 мДж/см2.
По методике Хабриева [6] готовились два варианта (контроль и опыт) суспензий спор микромицетов одинаковой мутности (с равным количеством грибковых тел), во всех контрольных вариантах проводилась имитация облучения контактом с неработающим излучателем, в опытных вариантах осуществляли воздействие излучениями и излучениями и 0,5% раствором «Авансепта», согласно методике количественного определения микроорганизмов [7]. Затем контрольные и опытные суспензии высевались на поверхность твердой питательной среды и культивировались в термостате при 28±2°С с последующим подсчетом колониеобразующих единиц (КОЕ). Подсчет выросших колоний производился в счетчике колоний микроорганизмов «СКМ-1. Эффект биоцидного действия электромагнитного излучения в процентах рассчитывали по формуле:
% =———х100,
^0
где % - эффект биоцидного действия в процентах; 10 - количество КОЕ в контроле; 1 - количество КОЕ в опыте.
Результаты экспериментов представлены в таблице 1. Все измерения проводились в нормальных лабораторных условиях. Полученные данные были обработаны с использованием методов математической статистики с помощью компьютерной программы Б1а11Б11са 6.0. Оценка достоверности различий изучаемых показателей проводилась с использованием парного 1-критерия Стьюдента при уровне значимости Р<0,05. Опыты проводили как минимум в трёх биологических повторностях. В таблицах представлены средние арифметические значения и их среднеквадратичные отклонения.
Результаты и их обсуждение
Анализ результатов, представленных в таблице 1 показывает, что ингибирующее действие КВЧ-излучения на зародышевые структуры микромицетов нельзя признать удовлетворительным, - ингибируется от 50 до 60% зародышевых структур тест-культур. Однако в сочетании с 0,5% раствором «Авансепта» данный вид излучения показывает высокий биоцидный эффект (от 83 до 100%). Также следует отметить, что на тест-культуры А^егпапа а11егпа1а и СЬае1от1ит дЫэоБит КВЧ-излучение в условиях нашего эксперимента оказало более высокое ингибирующее действие (62% на А. а11:егпа1:а и 53% на СИ. дЬЬоБит), чем УФО (56 и 42% соответственно). Следовательно, сочетанное применение КВЧ и УФО позволит существенно повысить эффективность профилактических мероприятий, направленных на очистку больничных помещений и медицинских принадлежностей от представителей условно-патогенной микофлоры. Данные по совместному действию данных видов электромагнитного излучения на тест-культуры микромицетов,
представленные в таблице 2, подтверждают данное предположение, - сочетанное применение КВЧ и УФ-излучений за счет синергического эффекта от их совместного действия позволяет инактивировать жизнеспособность большого количества зародышевых структур тест-культур микромице-тов от 67% у A. alternata до 100% у Fusarium moniliforme, что существенно выше, чем при их раздельном применении.
УФО оказывает на зародышевые структуры ряда тест-культур (Aspergillus niger, F. moniliforme, Penicillium chrysogenum) высокое ингибирующее действие. Аналогично КВЧ-излучению эффективность УФО в сочетании с 0,5% раствором дезсредства существенно возрастает, однако ни у одной тест-культуры 100% инактивации зародышевых структур не наблюдается.
НКИИ также как и УФО способно эффективно подавлять жизнеспособность ряда тест-культур микромицетов (A. alternata, F. moniliforme, P. chrysogenum). В сочетании с 0,5% раствором дезсредства биоцидная активность данного вида излучения также существенно возрастает по отношению ко всем тест-культурам (за исключением A. niger) и достигает 100% у F. moniliforme и P. chrysogenum.
Выводы
1. КВЧ- и НКИИ излучения по своему действию на условно патогенные микромицеты не только не уступают УФО, но и
по действию на ряд тест-культур превосходят его.
2. Сочетанное применение КВЧ- и УФ-излучений позволит весьма эффективно инактивировать зародышевые структуры условно-патогенных микромицетов.
3. Сочетанное применение КВЧ- и НКИИ излучений с дезсредствами в низких концентрациях позволит весьма эффективно осуществлять дезинфекционные мероприятия при очистке атмосферного воздуха, поверхностей, белья а также медицинских принадлежностей в ЛПУ от условнопатогенной микофлоры.
4. Учитывая, что в естественных условиях микромицеты не подвергаются воздействию КВЧ- и НКИИ излучений и, следовательно, не имеют специфических механизмов резистентности к ним; применение данных видов излучения, в
ТАБЛИЦА 1.
Раздельное и совместное с 0,5% раствором препарата «Авансепт» ингибирующее действие КВЧ-излучения, УФО и НКИИ на зародышевые структуры микромицетов
Вид гриба КОЕ/мл
КВЧ КВЧ + 0,5% «Аансепт» УФО УФО + 0,5% «Аансепт» НКИИ НКИИ + 0,5% «Аансепт»
К1 О2 %3 К О % К О % К О % К О % К О %
Aspergillus niger 25+2 12+3 52 108+7 18+2 83 180+7 51+11 72 180+7 1+1 98 74+13 25+3 66 118+2 43+9 64
Alternaria alternata 37+2 14+3 62 27+2 1+1 96 59+8 2б+4 56 59+8 41+10 63 32+б 3+1 91 б8+2 3+1 96
Chaetomium globosum 49+2 23+2 53 17+б 0+0 100 24+3 14+4 42 24+3 1+1 99 148+5 бб+10 55 74+4 22+2 70
Fusarium moniliforme 74+5 33+1 55 54+4 0+0 100 131+7 2+2 98 131+7 1+1 99 178+15 42+2 76 б9+4 0+0 100
Penicillium chrysogenum 24+4 12+4 50 227+3 0+0 100 121+14 21+б 83 121+14 3+1 98 108+11 17+4 84 127+б 0+0 100
Примечание: p<0,05; n=3; t=4,303. 1 - контроль, 2 - опыт, 3 - эффект биоцидного действия в процентах.
дезинфекционном деле представляется весьма перспективным и экологически безопасным.
ТАБЛИЦА 2.
Обработка спор микромицетов УФО, КВЧ-излучением, сочетанным действием УФО и КВЧ-излучения
Вид гриба Число КОЕ/мл
КВЧ 0,009 мДж/ см2 УФО 60 мДж/см2 КВЧ 0,009 мВт/см2 + УФО 60 мДж/см2
контроль опыт %1 контроль опыт %1 контроль опыт %1
Aspergillus niger 25+2 12+3 52 180+7 51+11 72 142+2 27+8 81
Alternaria alternata 37+2 14+3 б2 59+8 2б+4 5б 4б+3 15+1 б7
Chaetomium globosum 49+2 23+2 53 24+3 14+4 42 б2+3 5+3 92
Fusarium moniliforme 74+5 33+1 55 131+7 2+2 98 104+12 0+0 100
Penirillium chrysogenum 24+4 12+4 50 121+14 21+б 83 149+9 2+1 99
ассоциативная культура 1б8+3 8б+3 49 1б2+22 91+5 44 211+4 20+3 91
Примечание: p<0,05; n = 3; t = 4,303. 1 - эффект биоцидного действия в процентах.
ЛИТЕРАТУРА
1. Сухаревич В.И., Кузикова И.Л., Медведева Н.Г. Защита от биоповреждений, вызываемых грибами. СПб: «ЭЛБИ-СПБ», 2009. 206 с.
2.Марфенина. О.Е. Антропогенная экология почвенных грибов. М.: Наука, 2005. 196 с.
3.Старцев С.А. Синдром больного здания. Проблемы мед. микологии 2002. № 2. С. 74-79.
4. Биоповреждения больничных зданий и их влия—ние на здоровье человека. Под ред. А.П. Щербо и В.Б. Антонова. С.-Пб.: МАПО, 2008. 232 с.
5.Кулешова Л.И., Пустоветова Е.В. Инфекционная безопасность в лечебнопрофилактических учреждениях. Ростов-на-Дону: «Феникс», 2006. 316 с.
6.Хабриев Р.У. Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ. Москва: Наука, 2005. 827 с.
7. Сливкин А.И., Семменев В.Ф., Суховерхова Е.А. Физико-химические и
биологические методы оценки качества лекарственных средств. Воронеж: Изд-во Воронежского госуниверситета, 1999. 368 с. |г 1
ЭПИДЕМИОЛОГИЯ
