Kavitacija v okolju je glavni razlog za uničevalni učinek ultrazvoka na mikroorganizme. Če je nastajanje mehurčkov zatrlo s povečanjem zunanjega tlaka, se je takrat uničevalni učinek na protozoe zmanjšal. Skoraj takojšnjo rupturo predmetov na ultrazvočnem polju so povzročili zračni mehurčki ali ogljikov dioksid v rastlinskih celicah, ujetih znotraj teh organizmov.
To kaže, da velike razlike v tlaku, ki nastanejo med kavitacijo, vodijo do razpada celičnih membran in celih majhnih organizmov. Vpliv ultrazvoka na različne vrste gliv so preučevali že večkrat. Torej, ultrazvok se uspešno uporablja v fitopatologiji. Na seme sladkorne pese, okužene naravno s Phoma betae, Cercospora beticola, Alternaria sp. ali Fusarium sp., je bilo mogoče te glive in bakterije veliko bolje uničiti s kratkotrajnim obsevanjem z ultrazvokom v vodi, kot je bilo mogoče z jedkanjem. Obsevanje semen z ultrazvokom med jedkanjem znatno poveča učinek fungicidne ali baktericidne snovi. Očitno je razlog v tem, da zvočne vibracije povečajo hitrost difuzije vode in snovi, ki se v njej raztopijo skozi membrane rastlinskih celic,kar doseže hitrejše delovanje na glive in bakterije.
Ultrazvok negativno vpliva tudi na posamezne celice višjih organizmov. Pri obsevanju rdečih krvnih celic (eritrocitov) so opazili naslednje: izgubili so prvotno obliko in se raztegnili; v tem primeru je prišlo do njihove spremembe barve (kot posledica hemolize). Z nadaljnjim obsevanjem so končno počili in razpadli na številne ločene majhne kroglice.
Že leta 1928 so ugotovili, da se svetlobne bakterije uničijo z ultrazvokom. V naslednjih letih je bilo objavljeno veliko število del o vplivu ultrazvočnih valov na bakterije in viruse. Hkrati se je izkazalo, da so lahko rezultati zelo raznoliki: na eni strani je prišlo do povečane aglutinacije, izgube virulence ali popolne smrti bakterij, na drugi strani pa so opazili tudi nasprotni učinek - povečanje števila sposobnih posameznikov. Slednje se pojavlja zlasti pogosto po kratkotrajnem obsevanju in ga je mogoče razložiti z dejstvom, da med kratkotrajnim obsevanjem najprej pride do mehanske ločitve kopičenja bakterijskih celic, zaradi katere vsaka posamezna celica ustvari novo kolonijo.
Ugotovljeno je bilo, da tifus palice popolnoma ubije z ultrazvokom s frekvenco 4,6 MHz, stafilokoki in streptokoki pa so le delno poškodovani. Ko bakterije umrejo, pride do njihovega raztapljanja hkrati, to je uničenja morfoloških struktur, tako da se po delovanju ultrazvoka ne zmanjša samo število kolonij v določeni kulturi, ampak štetje števila posameznikov razkrije zmanjšanje morfološko ohranjenih oblik bakterij. Ob obsevanju z ultrazvokom s frekvenco 960 kHz se bakterije velikosti 20–75 μm uničijo veliko hitreje in bolj kot bakterije z velikostjo 8–12 µm [23].
Na moskovskem Centralnem znanstvenoraziskovalnem inštitutu za travmatologijo in ortopedijo po imenu V. I. NN Priorov je izvedel raziskave [24] o vplivu nizkofrekvenčne ultrazvočne kavitacije na vitalno aktivnost različnih sevov stafilokoka. V poskusih in vitro smo dobili naslednje rezultate. Ultrazvočna obdelava je bila izvedena pri temperaturi 32 ° C z uporabo ultrazvočnega dezintegratorja iz MSE (Velika Britanija) z naslednjimi tehničnimi parametri: moč 150 W, vibracijska frekvenca 20 kHz, amplituda 55 μm. Čas izpostavljenosti je bil 1, 2, 5 "7, 10 minut. Za vsako izpostavljenost smo uporabili ločene viale s 5 ml suspenzije mikroorganizmov, ki vsebujejo 2500 mikrobnih teles v 1 ml tekočine. Rezultati raziskav so pokazali, dada sposobnost mikroorganizmov, da se razmnožujejo pri setvi na trdne hranilne medije takoj po ultrazvočni obdelavi, ne samo, da ne oslabi, ampak se pri nekaterih izpostavljenostih soniciranju (1-3 min) celo nekoliko poveča. Hkrati, ko je bil stafilokok soniziran 5, 7 in 10 minut, so bile spremembe števila gojenih kolonij na površini agarja v Petrijevih posodah nepomembne in se skoraj niso razlikovale od nadzora. Vpliv ultrazvoka na mikroorganizme se lahko manifestira ^ ne takoj, ampak čez nekaj časa, kar je potrebno za razvoj presnovnih motenj v celicah, zato smo sejanje stafilokoka na trdne hranilne medije preučili 24, 36 in 48 ur po ultrazvočnem zdravljenju. Pred nanosom na Petrijeve posode smo sonirani soje stafilokoka gojili v epruvetah z juho v termostatu pri 37 ° C. Ugotovljeno je bilo,da se v 24 in 36 urah po ultrazvočnem zdravljenju zmanjša število gojenih kolonij stafilokokov v primerjavi s kontrolo, je hitrost sejanja stafilokoka obratno sorazmerna s časom sondiranih mikroorganizmov. Po 7-10 minutah zvočenja seme bodisi ni dalo nobenega porasta, ali pa so na petrijevkah rastele posamezne kolonije, značilne za stafilokok. Po 48 urah je bil inhibitorni učinek ultrazvoka izrazitejši in se je pokazal v nadaljnjem zmanjšanju sejanja mikroorganizmov pri vseh izpostavljenosti. Po 7-10 minutah zvočenja seme bodisi ni dalo nobenega porasta, ali pa so na petrijevkah rastele posamezne kolonije, značilne za stafilokok. Po 48 urah je bil inhibitorni učinek ultrazvoka izrazitejši in se je pokazal v nadaljnjem zmanjšanju sejanja mikroorganizmov pri vseh izpostavljenosti. Po 7-10 minutah zvočenja seme bodisi ni dalo nobenega porasta, ali pa so na petrijevkah rastele posamezne kolonije, značilne za stafilokok. Po 48 urah je bil inhibitorni učinek ultrazvoka izrazitejši in se je pokazal v nadaljnjem zmanjšanju sejanja mikroorganizmov pri vseh izpostavljenosti.
Študija občutljivosti zvenečih mikroorganizmov na delovanje nekaterih antibiotikov in antiseptikov je pokazala, da se je pri 8 od 13 uporabljenih zdravil najmanjša zaviralna koncentracija po ultrazvočnem zdravljenju stafilokoka zmanjšala za 2-4 krat. To kaže na priporočljivost kombinirane uporabe nizkofrekvenčnih ultrazvočnih vibracij in antibakterijskih raztopin za učinkovitejši vpliv na mikrobno celico [7, 10].
Uničevalni učinek ultrazvočnih valov je odvisen od koncentracije bakterijske suspenzije. Pri preveč debeli in zato zelo viskozni suspenziji ne opazimo uničenja bakterij, opazimo lahko le segrevanje. Različni sevi iste vrste bakterij imajo lahko popolnoma drugačen odnos do ultrazvočnega obsevanja [11].
Promocijski video:
Tako lahko sklepamo, da je vpliv ultrazvoka na biomaterial na splošno in zlasti na mikroorganizme odvisen od številnih okoljskih dejavnikov in stanja žive snovi, v resnici pa je precej težko predvideti.
Na oddelku SSTU so izvedli poskuse ultrazvočnega čiščenja titanovih intraozasnih zobnih vsadkov v različnih delovnih raztopinah.
Čiščenje izdelkov je učinkovitejše, bližje je oddajni površini sevalnika. Z oddaljenostjo od emiterja se intenziteta ultrazvočnih vibracij spreminja vzdolž idealizirane krivulje. Najboljši rezultat je bil dosežen pri intenzivnosti 16 W / cm2 v vodni in industrijski vodi pri 50 + 5 ° C s koncentracijo sulfanola 0,25% s časom zvočne obdelave 5-10 minut (slika 2.1). Sonicirani izdelki so bili na razdalji največ 10 mm od sevalne površine.
Slika: 2.1. Graf odvisnosti kontaminacije proizvodov od časa zvoka pri jakosti vibracij 16 W / cm
Tako po eksperimentih povečanje intenzivnosti z 0,4 na 16 W / cm2 izboljša izboljšanje kakovosti čiščenja (slika 2.2), vendar 100% sterilizacija izdelkov ni dosežena v nobenem načinu.
Slika: 2.2. Graf odvisnosti sterilizacijskega učinka ultrazvoka od intenzitete ultrazvoka.