A cavitação no meio ambiente é a principal causa do efeito destrutivo do ultrassom sobre os microrganismos. Se a formação de bolhas fosse suprimida pelo aumento da pressão externa, o efeito destrutivo sobre os protozoários diminuía. A ruptura quase instantânea de objetos no campo do ultrassom foi causada por bolhas de ar ou dióxido de carbono em células vegetais aprisionadas dentro desses organismos.
Isso mostra que grandes diferenças de pressão que surgem durante a cavitação levam à ruptura das membranas celulares e pequenos organismos inteiros. O efeito do ultra-som em vários tipos de fungos foi estudado muitas vezes. Portanto, o ultrassom é usado com sucesso na fitopatologia. Em sementes de beterraba sacarina infectadas naturalmente com Phoma betae, Cercospora beticola, Alternaria sp. ou Fusarium sp., foi possível destruir esses fungos e bactérias muito melhor por irradiação de curto prazo com ultra-som em água do que foi possível fazer com ataque ácido. A irradiação de sementes com ultra-som durante a corrosão aumenta significativamente o efeito de uma substância fungicida ou bactericida. A razão, aparentemente, é que as vibrações sonoras aumentam a taxa de difusão da água e das substâncias dissolvidas nela através das membranas das células vegetais,que atinge uma ação mais rápida sobre fungos e bactérias.
O ultrassom também tem um efeito negativo nas células individuais de organismos superiores. Ao irradiar células vermelhas do sangue (eritrócitos), observou-se o seguinte: elas perderam sua forma original e esticaram; neste caso, ocorreu sua descoloração (por hemólise). Com mais irradiação, eles finalmente explodiram e se desintegraram em muitas pequenas bolas separadas.
Já em 1928, ficou estabelecido que as bactérias luminosas são destruídas pelo ultrassom. Nos anos subsequentes, um grande número de trabalhos foi publicado sobre o efeito das ondas ultrassônicas em bactérias e vírus. Ao mesmo tempo, descobriu-se que os resultados poderiam ser muito diversos: por um lado, houve aumento da aglutinação, perda de virulência ou morte completa da bactéria, por outro lado, o efeito oposto também foi observado - um aumento no número de indivíduos viáveis. Este último ocorre com especial frequência após irradiação de curta duração e pode ser explicado pelo fato de que durante a irradiação de curta duração, em primeiro lugar, há uma separação mecânica dos acúmulos de células bacterianas, devido ao qual cada célula individual dá origem a uma nova colônia.
Verificou-se que os bastonetes tifóide são completamente mortos por ultrassom com uma frequência de 4,6 MHz, enquanto os estafilococos e estreptococos são danificados apenas parcialmente. Quando as bactérias morrem, sua dissolução ocorre simultaneamente, ou seja, a destruição das estruturas morfológicas, de forma que após a ação do ultrassom, não só o número de colônias em uma dada cultura diminui, mas a contagem do número de indivíduos revela uma diminuição nas formas morfologicamente preservadas de bactérias. Quando irradiadas com ultrassom a uma frequência de 960 kHz, as bactérias com um tamanho de 20–75 µm são destruídas muito mais rápido e mais completamente do que as bactérias com um tamanho de 8–12 µm [23].
No Instituto Central de Pesquisa Científica de Traumatologia e Ortopedia de Moscou, em homenagem a V. I. NN Priorov conduziu uma pesquisa [24] sobre o efeito da cavitação ultrassônica de baixa freqüência na atividade vital de várias cepas de estafilococos. Em experiências in vitro, foram obtidos os seguintes resultados. A sonicação foi realizada a uma temperatura de 32 ° C usando um desintegrador ultrassônico da MSE (Grã-Bretanha) com os seguintes parâmetros técnicos: potência 150 W, frequência de vibração 20 kHz, amplitude 55 μm. O tempo de exposição foi de 1, 2, 5 "7, 10 minutos. Para cada exposição, foram utilizados frascos separados com 5 ml de suspensão de microrganismos contendo 2500 corpos microbianos em 1 ml de líquido. Os resultados da pesquisa mostraram queque a capacidade dos microrganismos de se multiplicar ao semeá-los em meio nutriente sólido imediatamente após o tratamento ultrassônico não apenas não é enfraquecida, mas com algumas exposições de sonicação (1-3 min) ela aumenta até ligeiramente. Ao mesmo tempo, quando o estafilococo foi sonicado por 5, 7 e 10 minutos, as mudanças no número de colônias crescidas na superfície do ágar em placas de Petri foram insignificantes e quase não diferiram do controle. O efeito do ultrassom sobre os microrganismos pode se manifestar não imediatamente, mas após um certo tempo, necessário para o desenvolvimento de distúrbios metabólicos nas células, portanto, a semeadura de estafilococos em meio nutriente sólido foi estudada 24, 36 e 48 horas após o tratamento ultrassônico. Antes do plaqueamento em placas de Petri, as cepas de estafilococos sonicadas foram cultivadas em tubos de ensaio com caldo em um termostato a 37 ° C. Foi encontrado,que em 24 e 36 horas após o tratamento ultrassônico, o número de colônias crescidas de estafilococos em comparação com o controle diminui, a taxa de semeadura de estafilococos é inversamente proporcional ao tempo de sondagem dos microrganismos. Após 7 a 10 minutos de sonicação, a semeadura não deu qualquer crescimento ou colônias únicas não típicas de estafilococos cresceram em placas de Petri. Após 48 horas, o efeito inibitório do ultrassom foi mais pronunciado e se manifestou em uma redução adicional na disseminação de microrganismos em todas as exposições. Após 7 a 10 minutos de sonicação, a semeadura não deu qualquer crescimento ou colônias únicas não típicas de estafilococos cresceram em placas de Petri. Após 48 horas, o efeito inibitório do ultrassom foi mais pronunciado e se manifestou em uma redução adicional na disseminação de microrganismos em todas as exposições. Após 7 a 10 minutos de sonicação, a semeadura não deu qualquer crescimento ou colônias únicas não típicas de estafilococos cresceram em placas de Petri. Após 48 horas, o efeito inibitório do ultrassom foi mais pronunciado e se manifestou em uma redução adicional na disseminação de microrganismos em todas as exposições.
Um estudo da sensibilidade de microrganismos sondados à ação de alguns antibióticos e antissépticos mostrou que em 8 de 13 medicamentos usados, a concentração inibitória mínima após tratamento ultrassônico de estafilococos diminuiu 2 a 4 vezes. Isso indica a conveniência do uso combinado de vibrações ultrassônicas de baixa frequência e soluções antibacterianas para um impacto mais efetivo na célula microbiana [7, 10].
O efeito destrutivo das ondas ultrassônicas depende da concentração da suspensão bacteriana. Em uma suspensão muito espessa e, portanto, muito viscosa, nenhuma destruição de bactérias é observada, mas apenas o aquecimento pode ser notado. Diferentes cepas da mesma espécie bacteriana podem ter atitudes completamente diferentes em relação à irradiação de ultrassom [11].
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Assim, podemos concluir que o efeito do ultrassom no biomaterial em geral e nos microrganismos em particular depende de muitos fatores ambientais e do estado da matéria viva, sendo, na realidade, bastante difícil de prever.
Experimentos de limpeza ultrassônica de implantes dentários intraósseos de titânio em várias soluções de trabalho foram realizados no departamento da SSTU.
A limpeza dos produtos é tanto mais eficiente quanto mais próximos estão da superfície emissora do emissor. Com a distância do emissor, a intensidade das vibrações ultrassônicas muda ao longo de uma curva idealizada. O melhor resultado foi obtido com uma intensidade de 16 W / cm2 em água da torneira e industrial a 50 + 5 ° C com uma concentração de sulfanol de 0,25% com um tempo de sonicação de 5-10 minutos (Fig. 2.1). Os produtos sonicados estavam a uma distância de não mais do que 10 mm da superfície radiante.
Figura: 2.1. Gráfico da dependência da contaminação dos produtos com o tempo de sondagem na intensidade de vibração de 16 W / cm2
Assim, de acordo com os experimentos, um aumento na intensidade de 0,4 para 16 W / cm2 proporciona uma melhoria na qualidade da limpeza (Fig. 2.2), mas a esterilização de 100% dos produtos não é alcançada em nenhum modo.
Figura: 2.2. Um gráfico da dependência do efeito esterilizante do ultrassom na intensidade do ultrassom.
