Действие химических веществ на вирусы

Влияние температуры. Различные группы микроорга­ низмов развиваются при определенных диапазонах температур. Бактерии, растущие при низкой температуре, называют психрофилами, при средней (около 37 °С) — мезофилами, при вы­ сокой — термофилами.К психрофильным микроорганизмам относится боль­ шая группа сапрофитов — обитателей почвы, морей, пресных водоемов и сточных вод (железобактерии, псевдомонады, све­ тящиеся бактерии, бациллы). Некоторые из них могут вызывать порчу продуктов питания на холоде. Способностью расти при низких температурах обладают и некоторые патогенные бакте­ рии (возбудитель псевдотуберкулеза размножается при темпера­ туре 4 °С). В зависимости от температуры культивирования свой­ ства бактерий меняются. Интервал температур, при кото­ ром возможен рост психрофильных бактерий, колеблется от -10 до 40 °С, а температурный оптимум — от 15 до 40 °С, прибли­ жаясь к температурному оптимуму мезофильных бактерий.Мезофилы включают основную группу патогенных и услов­ но-патогенных бактерий. Они растут в диапазоне температур 10— 47 °С; оптимум роста для большинства из них 37 °С.При более высоких температурах (от 40 до 90 °С) развива­ ются термофильные бактерии. На дне океана в горячих сульфидных водах живут бактерии, развивающиеся при темпе­ ратуре 250—300 °С и давлении 262 атм.Термофилы обитают в горячих источниках, участвуют в процессах самонагревания на­ воза, зерна, сена. Наличие большого количества термофилов в почве свидетельствует о ее загрязненности навозом и компос­ том. Поскольку навоз наиболее богат термофилами, их рассмат­ ривают как показатель загрязненности почвы.

Хорошо выдерживают микроорганизмы действие низких тем­ ператур. Поэтому их можно долго хранить в замороженном со­ стоянии, в том числе при температуре жидкого газа (—173 °С).

Высушивание. Обезвоживание вызывает нарушение функ­ ций большинства микроорганизмов. Наиболее чувствительны к высушиванию патогенные микроорганизмы (возбудители гоно­ реи, менингита, холеры, брюшного тифа, дизентерии и др.). Более устойчивыми являются микроорганизмы, защищенные слизью мокроты.

Высушивание под вакуумом из замороженного состояния — лиофилизацию — используют для продления жизнеспособнос­ ти, консервирования микроорганизмов. Лиофилизированные культуры микроорганизмов и иммунобиологические препараты дли­ тельно (в течение нескольких лет) сохраняются, не изменяя своих первоначальных свойств.

Действие излучения. Неионизирующее излучение — уль­ трафиолетовые и инфракрасные лучи солнечного света, а также ионизирующее излучение — гамма-излучение радиоактивных ве­ ществ и электроны высоких энергий губительно действуют на микроорганизмы через короткий промежуток времени. УФ-лучи применяют для обеззараживания воздуха и различных предме­ тов в больницах, родильных домах, микробиологических лабо­ раториях. С этой целью используют бактерицидные лампы УФ-излучения с длиной волны 200—450 нм.

Ионизирующее излучение применяют для стерилизации од­ норазовой пластиковой микробиологической посуды, питатель­ ных сред, перевязочных материалов, лекарственных препаратов и др. Однако имеются бактерии, устойчивые к действию иони­ зирующих излучений, например Micrococcusradiodurans была вы­ делена из ядерного реактора.

Действие химических веществ. Химические вещества могут ока­ зывать различное действие на микроорганизмы: служить источ­ никами питания; не оказывать какого-либо влияния; стимулировать или подавлять рост. Химические вещества, уничтожающие микроорганизмы в окружающей среде, называются дезинфи­ цирующими. Антимикробные хи­ мические вещества могут обладать бактерицидным, вирулицидным, фунгицидным действием и т.д.

Химические вещества, используемые для дезинфекции, отно­ сятся к различным группам, среди которых наиболее широко представлены вещества, относящиеся к хлор-, йод- и бромсодержащим соединениям и окислителям.

Антимикробным действием обладают также кислоты и их соли (оксолиновая, салициловая, борная); щелочи (аммиак и его соли).

Стерилизация – предполагает полную инактивацию микробов в объектах, подвергшихся обработке.

Дезинфекция — процедура, пре­ дусматривающая обработку загрязненного микробами предмета с целью их уничтоже­ ния до такой степени, чтобы они не смогли вызвать инфекцию при использовании дан­ ного предмета. Как правило, при дезинфек­ ции погибает большая часть микробов (в том числе все патогенные), однако споры и некоторые резистентные вирусы могут остаться в жизнеспособном состоянии.

Асептика – комплекс мер, направленных на предупреждение попадания возбудителя инфекции в рану, органы больного при операциях, лечебных и диагностических процедурах. Методы асептики применяют для борьбы с экзогенной инфекцией, источниками которой являются больные и бактерионосители.

Антисептика – совокупность мер, направленных на уничтожение микробов в ране, патологическом очаге или организме в целом, на предупреждение или ликвидацию воспалительного процесса.

34. методы концентрации и очистки вирусов Очистку и концентрацию вирусов обычно осуществляют путем дифференциального ультрацентрифугирования с последующим центрифугированием в градиентах концентраций или плотности. Для очистки вирусов применяют иммунологические методы, ионно-обменную хроматографию, иммуносорбенты и т.д

35 черты сходства и различия вирусной и клеточной оргинизации Основное отличие прокариотических клеток от эукариотических заключается в том, что их ДНК не организована в хромосомы и не окружена ядерной оболочкой. Эукариотические клетки устроены значительно сложнее. Их ДНК, связанная с белком, организована в хромосомы, которые располагаются в особом образовании, по сути самом крупном органоиде клетки - ядре. Кроме того, внеядерное активное содержимое такой клетки разделено на отдельные отсеки с помощью эндоплазматической сети, образованной элементарной мембраной. Эукариотические клетки обычно крупнее прокариотических. Их размеры варьируют от 10 до 100 мкм, тогда как размеры клеток прокариот (различных бактерий, цианобактерий - сине- зеленых водорослей и некоторых других организмов), как правило, не превышают 10 мкм, часто составляя 2-3 мкм. В эукариотической клетке носители генов - хромосомы - находятся в морфологически оформленном ядре, отграниченном от остальной клетки мембраной. В исключительно тонких, прозрачных препаратах живые хромосомы можно видеть с помощью светового микроскопа. Чаще же их изучают на фиксированных и окрашенных препаратах. Хромосомы состоят из ДНК, которая находится в комплексе с белками- гистонами, богатыми аминокислотами аргинином и лизином. Гистоны составляют значительную часть массы хромосом. Эукариотическая клетка имеет разнообразные постоянные внутриклеточные структуры - органоиды (органеллы), отсутствующие в прокариотической клетке. Прокариотические клетки могут делиться на равные части перетяжкой или почковаться, т.е. образовывать дочернюю клетку меньшего размера, чем материнская, но никогда не делятся путем митоза. Клетки эукариотических организмов, напротив, делятся путем митоза (исключая некоторые очень архаичные группы). Хромосомы при этом "расщепляются" продольно (точнее, каждая нить ДНК воспроизводит около себя свое подобие), и их "половинки" - хроматиды (полноценные копии нити ДНК) расходятся группами к противоположным полюсам клетки. Каждая из образующихся затем клеток получает одинаковый набор хромосом. Рибосомы прокариотической клетки резко отличаются от рибосом эукариот по величине. Ряд процессов, свойственных цитоплазме многих эукариотических клеток, - фагоцитоз, пиноцитоз и циклоз (вращательное движение цитоплазмы) - у прокариот не обнаружен. Прокариотической клетке в процессе обмена веществ не требуется аскорбиновая кислота, но эукариотические не могут без нее обходиться. Существенно различаются подвижные формы прокариотических и эукариотических клеток. Прокариоты имеют двигательные приспособления в виде жгутиков или ресничек, состоящих из белка флагеллина. Двигательные приспособления подвижных эукариотических клеток получили название ундулиподиев, закрепляющихся в клетке с помощью особых телец кинетосом. Электронная микроскопия выявила структурное сходство всех ундулиподиев эукариотических организмов и резкие их отличия от жгутиков прокариот

36. нуклеиновые кислоты вирусов и их особенности Функция вирусных нуклеиновых кислот независимо от их типа состоит в хранении и передаче генетической информации. Вирусные ДНК могут быть линейными (как у эукариотов) или кольцевыми (как у прокариотов), однако в отличие от ДНК тех и других она может быть представлена однонитевой молекулой. Вирусные РНК имеют разную организацию (линейные, кольцевые, фрагментированные, однонитевые и двунитевые), они могут быть представлены плюс- или минус-нитями.

Плюс-нити функционально тождественны и-РНК, т. е. способны транслировать закодированную в них генетическую информацию на рибосомы клетки хозяина.

Минус-нити не могут функционировать как и-РНК, и для трансляции содержащейся в них генетической информации необходим синтез комплементарной плюс-нити.

РНК плюс-нитевых вирусов в отличие от РНК минус-нитевых имеют специфические образования, необходимые для узнавания рибосомами. У двунитевых как ДНК-, так и РНК-содержащих вирусов, информация обычно записана только в одной цепи, чем достигается экономия генетического материала.

38.белки вирусов. белки, входящие в состав вирусной частицы или выполняющие иную, неструктурную функцию в вирусе. Структурные белки формируют вирусную оболочку и капсид. Кроме того, существуют вирусные неструктурные белки и вирусные регуляторные и дополнительные белки.

39. ди-частицы Способность к интерференции заключается в том, что дефектные интерферирующие частицы препятствуют размножению инфекционного гомологичного вируса, который для них служит вирусом-помощником. ДИ-частицы используют для своей репродукции продукты генов инфекционного вируса и тем самым специфически подавляют его репродукцию. Способность ДИ-частиц к самообогащению особенно отчетливо проявляется при серийном пассировании вируса с высокой множественностью заражения. Использование неразведенного вирусного инокулята при серийных пассажах in vivo или in vitro является лучшим методом для накопления ДИ-частиц, а применение разведенных инокулятов позволяет снизить их концентрацию до минимального уровня и повысить выход инфекционного вируса.

40. тельца-включения Вирусные тельца-включения – образования, состоящие или из скоплений вирусных частиц (вирионов), или из клеточного материала. Они встречаются при многих вирусных инфекциях и представляют собой овальные оксифильные тельца величиной1-10мкм, периферически окруженные светлой зоной – мантией. Их классифицируют по локализации в клетке (внутриядерные, цитоплазматические), составу нуклеиновой кислоты (ДНК-, РНК-содержащие), тинкториальным свойствам (базофильные, оксифильные), гомогенности (аморфные, зернистые и т.д.). Тельца включения локализуются избирательно. При оспе всех видов животных, в том числе птиц, бешенстве, гриппе , парагриппе, чуме крупного рогатого скота, пситтакозе и других болезнях, как правило, развиваются цитоплазматические тельца-включения; при болезни Борна, ринотрахеите крупного рогатого скота, ринопневмонии лошадей, везикулярном стоматите, ларинготрахеите птиц, аденовирусной инфекции и других – ядерные Большинство телец – включений содержит ДНК, что является специфичным для ДНК – содержащих вирусов. Хорошо изучены включения при следующих вирусных болезнях животных: оспе птиц (тельца Боллингера), бешенстве (тельца Бабеша - Негри), болезни Борна (тельца Дегена и Оста), чуме собак (тельца Лектура), инфекционном ларинготрахеите птиц (тельца Зейфрида), инфекционном гепатите собак,

При одной и той же болезни характер вирусных включений различен, Так при кори накопление цитоплазматических включений кореллирует с накоплением вируса, а внутриядерных – с реакцией клетки на вирус.

41. патогенез вирусных болезней на уровне организма. Проникновение вируса в организм. Основные входные ворота для возбудителей вирусных инфекции человека — дыхательные пути и ЖКТ, реже — кожные покровы. В некоторых случаях развиваются локальные поражения, но чаще в месте проникновения не возникает каких-либо проявлений или они носят стёртый характер, а возбудитель мигрирует в чувствительные ткани. Распространение возбудителя в организме может носить локальный или системный характер.

Сайт СТУДОПЕДИЯ проводит ОПРОС! Прими участие :) - нам важно ваше мнение.

Температура оказывает наиболее губительное действие на вирусы. Большинство их гибнет при температуре 50-60 C° через 30 минут. Бактериофаги и вирусы растений более устойчивы к повышению температуры.

Вирусы хорошо переносят обезвоживание и долго могут оставаться в высушенном состоянии. Это используют при их консервировании.

[ Н + ] - существенно влияет на их выживаемость. Так, вирус оспы теряет активность при pH 5-3.

Инактивация вирусов происходит при облучении их ультрафиолетовыми лучами. Рентгеновские лучи не влияют на вирусы.

Многие химические вещества разрушают вирусы: фенол, формалин, KMnO₄, HCl, ацетон, хлороформ, эфир и другие.

В свободном состоянии вирусы не проявляют активности, но, встретившись с чувствительными к ним клетками, они активируются и вступают с ними во взаимодействие. В зависимости от свойств вируса и поражаемой клетки, а также условий внешней среды можно наблюдать три основных типа последствий взаимодействия вируса с клеткой хозяином:

1. Размножение вируса приводит к гибели клетку - продуктивная инфекция;

2. Клетка выживает, а зрелые вирусы не образуются - абортивная инфекция;

3. Геном вируса объединяется с геномом клетки и передаётся дочерней клетке. В последующих поколениях, в клетках может начаться размножение вируса, приводящее их к гибели - вирогения.

Самые простые взаимодействия вируса с клеткой происходят в несколько фаз, протекающих последовательно:

1. адсорбция вируса на поверхности клетки;

2. проникновение вируса в клетку;

3. скрытый период (эклипс);

4. репродукция вируса;

5. освобождение зрелого вирусного потомства из клетки.

Адсорбция: происходит благодаря взаимодействию клеточных и вирусных рецепторов. Капсид разрушается под действием клеточных протеаз и НК освобождается. У животных освобождение НК происходит в клетке, после проникновения вируса путём пиноцитоза.

Фитопатогенные вирусы проникают через повреждения в клеточной стенке, после чего адсорбируются на внутренних клеточных рецепторах и высвобождают НК.

Проникновение вируса в клетку

В клетки вирусы могут проникать разными путями. Так, у вируса гриппа этот проникновение связано с явлением пиноцитоза (вироренсиса). Возможно и прямое проникновение этого вируса. В случае пиноцитоза происходит образование вакуоли, которая погружает вирус в цитоплазму, где он расцепляется на НК и белок. Во втором случае, после адсорбции на поверхности клеточной стенки, под влиянием ее ферментов происходит расщепление вирусной частицы на НК и белок. Внутрь клетки поступает только НК.

Скрытый период - эклипс ( греч. исчезновение).

На этой стадии вирус как бы исчезает из клетки. Предпологают, что НК вируса проникает в ядро и встраивается в НК клетки. Механизм не изучен. Длительность фазы: грипп 5-9 часов ; E. coli - 15 минут.

Репродукция вируса. Компоненты вируса синтезируются в различных частях клетки - поэтому сам процесс размножения получил название репродукции. Этот сложный процесс условно делят на 3 стадии:

2. синтез компонентов вибриона;

3. формирование полноценного инфекционного вибриона;

4. освобождения вирусного потомства.

1. Подготовительная стадия.

НК вируса встраивается в НК клетки и нарушается нормальное функционирование ее генетического аппарата. На этой стадии вирус максимально использует компоненты клетки и энергетические ресурсы.

У разных вирусов этот процесс имеет свои особенности. У вирусов, содержащих РНК, в подготовительной стадии происходит синтез белков самой клеткой. РНК вируса, освободившись от белка, соединяется с рибосомами клетки и образует рибосомальные комплексы, которые выполняют роль и-РНК.

РНК вируса полиомелита выполняет роль особого фермента вирусной полимеразы и одновременно является матрицей для новых молекул РНК вируса.

У вирусов человека и животных, которые содержат ДНК, в меньшей степени выражен признак блокирования клеточного метаболизма и более длительно идет процесс накопления ферментов, участвующих в подготовке и репликации ДНК. Используя РНК - полимеразу клетки, на вирусной ДНК строится и - РНК которая и осуществляет синтез вирусных белков..

2. Синтез компонентов вириона.

Синтез НК и белков происходит в различных частях клетки, но эти процессы тесно связаны и протекают в определенной последовательности.

У вирусов, содержащих РНК или ДНК эти процессы имеют свои особенности. Синтез вирусных ДНК происходит по принципу комлементарности. Субстратом для синтеза служат те же 4 нуклеотида, которые имеются в клетке. Ферменты, необходимые для синтеза формируются на и-РНК, как на матрице. В синтезе могут участвовать ферменты самой клетки. Синтез вирусной ДНК может осуществляться в цитоплазме и ядре.

Синтез вирусной РНК в РНК - содержащих вирусах происходит на самой вирусной РНК в качестве матрицы (при участии РНК- полимеразы). Субстратом синтеза являются нуклеотиды пораженной клетки. Синтез РНК осуществляется как в цитоплазме, так и ядре.

Субстратом для синтеза вирусных белков являются аминокислоты белков пораженной клетки. Полагают, что синтез вирусных белков происходит в цитоплазме клетки.

3. Формирование зрелых частиц.

В процессе сборки вируса из НК и белка принимает участие сама клетка. У более сложных вирусов, которые имеют оболочки, происходит включение в вирусную частицу кроме белков липидных и углеводных компонентов самой клетки.

4. Освобождения вирусного потомства.

Выход вирусного потомстваиз клетки проходит неодинаково у разных вирусов. Так, при входе наружу вирусы Герпеса, полиомелита полностью разрушают пораженную клетку.

Скорость размножения вирусов может быть велика: через несколько минут может образовываться 50-100 вирусных частиц.

В настоящее время вирусы культивируют и в лабораторных условиях, главным образом в курином эмбрионе или однослойной тканевой культуре. В 1955 г. американские учёные Х. Френкель - Конрат и Р. Уильямс произвели реконструкцию табачной вируса мозаики из белка и НК. В СССР реконструирован вирус желтухи дубового шелкопряда. Сейчас реконструируют смешанные вирусы. Белок от штамма А, а НК от штампа В. Изучение вирусов имеет большое практическое значение, так как 2/3 инфекционных заболеваний являются вирусными.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Китайский вирус, которым, по последним данным, заразились более 82 тыс. человек по всему миру, массово до России пока не добрался. Тем не менее и у нас в стране соблюдаются повышенные меры безопасности. Медицинские маски, антисептические средства, противовирусные препараты – пожалуй, одни из самых продаваемых товаров сегодня. В перечне помощников в борьбе с вирусом – также воздухоочистители. Речь идет о системах очистки воздуха, которые работают на основе фотокатализа. Их фильтры способны справиться с 99% бактерий и вирусов, в том числе могут стать действенным способом борьбы со злополучным COVID-2019.

В России подобные устройства выпускаются на предприятии КРЭТ. Концерн уже заявил, что готов к массовым поставкам систем очистки воздуха в медицинские учреждения, вокзалы, аэропорты, а также на промышленные и другие объекты для защиты от эпидемий.

Поймать и обезвредить

Сегодня воздухоочистители с функцией фотокатализа считаются самыми современными и эффективными. Фотокаталитические фильтры можно встретить не только в системах для больниц и промышленных предприятий, но даже в бытовых очистителях. Спрос на такие устройства растет с каждым днем, что совсем неудивительно. В больших городах воздух загрязнен выхлопами огромного количества автомобилей, выбросами промышленных предприятий, часто регистрируется превышение нормы угарного газа, окислов азота и других небезопасных соединений. По мнению многих экспертов, в помещении воздух хуже в несколько раз по сравнению с тем, чем мы дышим на улице. Все это, конечно же, отражается на общем состоянии организма, зачастую становится причиной аллергических проявлений и общей утомляемости.

Фотокаталитические очистители уничтожают частицы размером до 0,001 мкм. Это значит, что им под силу справиться с газообразными веществами минимального размера, такими как табачный дым, формальдегид, угарный газ. Кроме того, особую роль они играют в борьбе с вирусами. Основное преимущество таких приборов в том, что вирусы не скапливаются в них – очистители их уничтожают, разлагая до безопасных молекул. Поэтому воздухоочистители с функцией фотокатализа незаменимы в медицинских учреждениях, где находится на лечении большое количество ослабленных пациентов. К сожалению, сегодня это актуально как никогда. В связи с эпидемией коронавируса Китай в срочном порядке заказывает крупные партии таких устройств для строящихся больниц.

Один из ведущих российских производителей подобных систем – Раменский приборостроительный завод, входящий в КРЭТ. Концерн уже заявил, что готов к массовым поставкам систем очистки воздуха для защиты от вирусных эпидемий. КРЭТ планирует обратиться в Министерство здравоохранения РФ с предложением дооснастить крупнейшие медицинские учреждения и места массового скопления людей современными системами фотокаталитического обеззараживания воздуха собственного производства – TIOKRAFT. При этом линейка приборов позволяет использовать их не только на стационарных объектах, но и в малогабаритных замкнутых пространствах, например на самолетах или морских судах.

Фотокаталитическая история

Если вспомнить историю создания этих приборов у нас в стране, то можно с уверенностью сказать, что это один из удачных примеров конверсии отечественных оборонных разработок. Изначально технология очистки воздуха на основе фотокатализа разрабатывалась в интересах защиты населения от химического и бактериологического оружия. В конце прошлого века в Институте катализа им. Г.К. Борескова Cибирского отделения РАН проводились исследования фотокаталитического разрушения веществ, имитирующих боевые отравляющие вещества. В результате экспериментов было установлено, что фотокаталитическое окисление на диоксиде титана (TiO₂) может применяться для разрушения боевых газов.

Тем не менее это крайне важное достижение науки в области очистки и обеззараживания воздуха имеет более долгую историю. Одно из самых ранних упоминаний о фотокатализе датируется 1910 годом и связано с именем русского фотохимика Ивана Плотникова. Но исследования в этой области развивались неактивно и практически прекратились из-за отсутствия потенциального практического применения. Прорыв произошел в 1972 году, когда аспирант Токийского университета Акира Фудзисима и его научный руководитель профессор Кениши Хонда занялись поиском новых технологий получения водорода. В результате им удалось обнаружить электрохимический фотолиз воды, или процесс разложения воды на поверхности кристаллов диоксида титана (TiO₂) под действием солнечного света. Сегодня этот метод известен как метод Fuishima-Honda.

Исследования и разработки в области фотокатализа, особенно в сфере электрохимического фотолиза воды, продолжаются и сегодня. Как считают многие ученые, фотокатализ в ХХI веке может претендовать на роль основного метода молекулярной очистки воздуха. Многочисленные исследования свидетельствуют, что такие воздухоочистители во многом эффективнее популярных бактерицидных ламп и рециркуляторов. Фотокаталитический фильтр не задерживает вредных примесей и микроорганизмов – они просто распадаются на безопасные молекулы воды и углекислого газа.

Разрушение светом: фотокатализ в действии

Кстати, фотокатализ можно назвать естественным методом очистки воздуха – он играет важнейшую роль в живой природе. Так, процесс фотосинтеза, обеспечивающий жизнь на Земле, – фотокаталитический. В роли фотокатализатора здесь выступает хлорофилл.

В воздухоочистительных системах, созданных человеком, в качестве фотокатализатора используют исключительно диоксид титана (ТiO₂). В обычном своем состоянии ТiO₂ не отличается особой химической активностью. Кстати, одна из областей его широчайшего применения – использование в качестве пищевой добавки Е171. Это белый краситель-отбеливатель, который часто применяется при производстве сухого молока и быстрых завтраков. При воздействии интенсивным лучом ультрафиолетового спектра диоксид титана становится мощнейшим окислителем.

Одним из важных свойств окислителей является их способность разлагать органические вещества на воду и углекислый газ. Дело в том, что подавляющее большинство находящихся в воздухе загрязнений имеют органическую природу. Фотокатализаторы действуют не только на мертвую органику, но и на живую – бактерии, споры грибов и вирусы.

Конструктивно любой фотокаталитический фильтр представляет собой пористый носитель, на поверхность которого нанесен слой диоксида титана молекулярной толщины. Размер здесь имеет значение – именно в таком состоянии катализатор ТiO₂ высокоактивен и имеет максимальную поверхность для реакции. К примеру, в очистителях TIOKRAFT производства КРЭТ применяется катализатор в виде ультрадисперсного порошка.

Требования к материалу самого носителя также весьма суровые – он не может быть сделан из органических материалов, так как под действием ультрафиолета любое органическое вещество разлагается; он должен пропускать ультрафиолет, а значит должен быть прозрачен; при малых размерах он должен иметь огромную поверхность для контакта катализатора и воздуха. В приборах TIOKRAFT носители представляют собой пластины или трубки из спеченных кварцевых шариков диаметром 1 мм.

Принцип действия такого фильтра также достаточно прост: задержанные порами стекла микрочастички органики в среде диоксида титана под действием ультрафиолетового излучения распадаются на углекислый газ и воду. Простота устройства и работы очистителей воздуха с функцией фотокатализа дает отличные перспективы использования этого метода на практике, в том числе и в целях превентивных мер защиты от вирусных эпидемий. Конечно, в борьбе с вирусами требуется комплексный подход. Это и новые дезинфицирующие средства, и новые медикаменты, и вакцинация. Внедрение новых технологий очистки и обеззараживания воздуха внесет свой немалый вклад в эту вечную борьбу.

Озон – газообразное вещество; образуется при действии электрического разряда, а также ультрафиолетового света на кислород. Благодаря своей реактивности, озон быстро возвращается в исходное состояние – кислород. За последние годы во всем мире возросло применение озона, в связи с увеличением обеспокоенности из-за использования вредных химических веществ, дезинфицирующих средств. Известно, что при введении в среду, этот газ выполняет четыре основных действия: бактерицидное, дезодорирующее, дезинфицирующее и окислительное. Благодаря очень высокой окислительной и дезинфицирующей способности его стали использовать во всем мире, главным образом, в различных технологиях очистки воды, воздуха и устранения запахов, и, таким образом, его применение медленно завоевало господствующее положение в технологиях, ведущих к благополучию человека, благосостоянию флоры и фауны.

Для окружающей среды его использование имеет большие преимущества: из-за применения в малых дозах не обнаруживается побочных эффектов, поэтому озон не загрязняет окружающую среду, а является мощным дезинфектором. Применение озона может сократить и ограничить уже традиционное использование химических веществ, применяемых для дезинфекции, в силу проявления большего эффекта, а также результата в борьбе с загрязнениями окружающей среды при использовании его в качестве стерилизующего и дезинфицирующего средства. По сравнению с хлорсодержащими продуктами озон имеет ряд преимуществ, например, при использовании его в процессах производства продуктов питания; огромные преимущества озона проявляются при санитарной обработке и дезинфекции требующих того продуктов, материалов, поверхностей, инструментов, оборудования, трубопроводов, контейнеров и практически любой области или поверхности. Одна молекула озона по своему действию эквивалентна от 3000 до 10000 молекулам хлора, она убивает патогенные микроорганизмы в 3500 раз быстрее, чем молекула хлора.

Озон в силу своего мощного дезинфицирующего действия используется для очистки воды и воздуха от микроорганизмов (реакция носит название озонирования), многие из которых являются патогенными. Ввиду своего образа жизни бактерии научились приспосабливаться к любым условиям, что создает некоторые трудности, например, в медицине, при лечении многих заболеваний, вызванных патогенными штаммами микроорганизмов.

Бактерии – одноклеточные микроорганизмы, имеющие относительно простую структуру. Бактериальная клетка окружена оболочкой, которая состоит из клеточной стенки, периплазмы и плазматической мембраны. Клеточная стенка включает поверхностный слой, граничащий с наружной средой, наружную мембрану (у грамотрицательных бактерий) и пептидогликановый слой, обеспечивающий форму клетки и ее целостность. Пространство между наружной и плазматической мембранами – периплазма – содержит множество белков; плазматическая мембрана ограничивает цитоплазму.

Озон действует на клеточную стенку бактерий путем окисления входящих в ее состав липидов и липопротеинов, имеющих большое количество химических связей между атомами, что в результате приводит к формированию новых угловых конфигураций, не совместимых с жизнеспособностью клеток. Существует исследование, в ходе которого было доказано взаимодействие озона с белками. В эксперименте по изучению влияния озона на E. coli было продемонстрировано его проникновение через клеточную мембрану, реакция с содержимым цитоплазмы, разрушение кольцевой плазмиды ДНК и предотвращение тем самым дальнейшего деление клетки. Высшие организмы выработали систему защиты ДНК и РНК от пагубного воздействия озона, а также специальные системы репарации, что частично объясняет, почему при клиническом использовании озона в рекомендуемых дозах он не влияет на пациента.

Примерный механизм действия:

Рис. 1. Здоровые бактериальные клетки (палочки), грамотрицательная бактерия.
Рис. 2. Молекула озона (синяя) вступает в контакт с клеточной стенкой (увеличенное изображение). Клеточная стенка является жизненно важной для бактерий, так как она позволяет организму сохранять свою форму.
Рис. 3. Как только молекула озона проконтактировала с клеточной стенкой, в ней образуется разрыв благодаря окислению фосфолипидов и липопротеинов, что приводит к образованию пероксидов; реакция называется окислительным взрывом.
Рис. 4. Созданные в результате действия озона отверстия (пробоины) в клеточной стенке травмируют (приводят к стрессу) клетку бактерии.
Рис. 5. Бактериальная клетка постепенно теряет свою форму, в то время как молекулы озона продолжают разрушать клеточную стенку.
Рис. 6. После воздействия озона на бактериальную клетку в течение нескольких секунд, клеточная стенка бактерий больше не способна поддерживать свою форму и клетка погибает.

Озон очень эффективен при действии на штаммы микроорганизмов, устойчивых к антибиотикам: исследование 107 пациентов с диабетическими язвами - причина плохого кровообращения и нейропатии – обнаружило причину – развитие бактериальных культур E. coli, Klebsiella , Pseudomonas, Proteus, Enterobacter , Clostridium perfringens, Bacteroides, Prevotella и Peptostreptococcus. Антибиотики часто не имеют возможности проникнуть достаточно глубоко в рану и нередко вызывают вторичные дерматиты. Кроме того, антибиотик может воздействовать только на часть спектра инфекционных микроорганизмов раны в силу формирования резистентных штаммов, например, метициллин-резистентный золотистый стафилококк.

Антимикробная активность озона увеличивается в жидкой среде при кислых pH. Озон влияет на клеточный и гуморальный иммунитет человека: он стимулирует пролиферацию иммунокомпетентных клеток и синтез иммуноглобулинов, активирует макрофагов и повышает чувствительность микроорганизмов к фагоцитозу. Болезнетворные микроорганизмы, населяющие организм человека, в большинстве своем - анаэробы; озон приводит к росту парциального давления O ₂ в тканях и улучшает транспортировку кислорода в крови, что в результате приводит к изменению клеточного метаболизма – активизации аэробных процессов (гликолиз, цикл Кребса, окисление жирных кислот), а, следовательно, к гибели анаэробных микроорганизмов.

Кожа человека является домом для многих патогенных микроорганизмов, не проявляющих своей патогенности при ее нормальном состоянии. В поврежденной же ткани эти микроорганизмы проявляют свою инвазийность; в плохозаживающих ранах в глубоких слоях дермы анаэробные микроорганизмы (например, Bacteroides, Clostridium ) могут вызывать нагноения, в силу того, что удалены от антимикробного действия кислорода воздуха. Аэробные микроорганизмы, такие как Staphylococcus epidermis, Corynebacteria, и Propionobacteria, которые, как правило, также обитающие на коже человека, способны вызывать поражение кожи в случае нарушения ее целостности.

При достаточном времени воздействия и концентрации озона любой вид бактерий, за исключением, пожалуй, самых выносливых, например, Deinococcus radiodurans, всегда поддаются его воздействию. К озон-чувствительным бактериям относятся бактерии семейства Enterobacteriaceae – большая группа грамотрицательных микроорганизмов - естественные обитатели желудочно-кишечного тракта человека, включающая Escherichia coli, Salmonella, Enterobacter, Shigella , Klebsiella, Serratia. К другим озон-чувствительным микроорганизмам относятся стрептококки, стафилококки, Legionella, Pseudomonas , Yersinia, Campylobacteri, Mycobacteria. Группа ученых из Индии провела исследование по влиянию озонирования на патогенные микроорганизмы, в качестве объекта исследования использовались Escherichia coli, Pseudomonas fluorescens, Salmonella typhi и Klebsiella pneumoniae. В ходе данного эксперимента были произведены высевы микроорганизмов на скошенный агар и уколом, затем они инкубировались в течение 18-24 ч при 37 , после чего проводились биохимические тесты: утилизация цитрата, на индол, уреазный, утилизацию трех сахаров, на образование ацетоина, а также определялась подвижность и грам-принадлежность. Перед воздействием озона на культуру измерялась оптическая плотность на спектрофотометре при нм. Бактериальные культуры были подвергнуты действию озона через разные промежутки времени с последующим высевом на среды. В результате обнаружилось, что после воздействия озона оптическая плотность постепенно уменьшалась; по сравнению с другими видами бактерий наиболее чувствительным оказался штамм E. coli ; действие озона подавляет рост кишечной палочки и Pseudomonas fluorescens.

Непосредственное воздействие озона на микроорганизм с целью его разрушения для разных микроорганизмов отличается как временем воздействия, так и концентрацией (см. таблица 1)

Таблица 1. Примеры действия озона на различные микроорганизмы

Микроорганизм

Результат действия

Клетки разрушаются при действии озона (c=0,2 мг/л) в течение 30 секунд.