La cavitation dans l'environnement est la principale raison de l'effet destructeur des ultrasons sur les micro-organismes. Si la formation de bulles était supprimée en augmentant la pression externe, l'effet destructeur sur les protozoaires diminuait. La rupture quasi instantanée d'objets dans le champ ultrasonore a été causée par des bulles d'air ou du dioxyde de carbone dans des cellules végétales piégées à l'intérieur de ces organismes.
Cela montre que de grandes différences de pression survenant pendant la cavitation conduisent à la rupture des membranes cellulaires et de petits organismes entiers. L'effet des ultrasons sur divers types de champignons a été étudié à plusieurs reprises. Ainsi, l'échographie est utilisée avec succès en phytopathologie. Sur les graines de betterave sucrière infectées naturellement par Phoma betae, Cercospora beticola, Alternaria sp. ou Fusarium sp., il a été possible de détruire ces champignons et bactéries beaucoup mieux par irradiation à court terme avec des ultrasons dans l'eau que cela n'a été possible avec la gravure. L'irradiation des graines avec des ultrasons pendant la gravure augmente considérablement l'effet d'une substance fongicide ou bactéricide. La raison, apparemment, est que les vibrations sonores augmentent le taux de diffusion de l'eau et des substances qui y sont dissoutes à travers les membranes des cellules végétales,qui réalise une action plus rapide sur les champignons et les bactéries.
L'échographie a également un effet négatif sur les cellules individuelles des organismes supérieurs. Lors de l'irradiation des globules rouges (érythrocytes), on a observé ce qui suit: ils ont perdu leur forme d'origine et se sont étirés; dans ce cas, leur décoloration s'est produite (à la suite d'une hémolyse). Avec une irradiation supplémentaire, ils ont finalement éclaté et se sont désintégrés en de nombreuses petites boules séparées.
Déjà en 1928, il a été établi que les bactéries lumineuses sont détruites par ultrasons. Au cours des années suivantes, un grand nombre de travaux ont été publiés sur l'effet des ondes ultrasonores sur les bactéries et les virus. Dans le même temps, il s'est avéré que les résultats pouvaient être très divers: d'une part, il y avait une augmentation de l'agglutination, une perte de virulence ou la mort complète des bactéries, d'autre part, l'effet inverse a également été noté - une augmentation du nombre d'individus viables. Ce dernier survient particulièrement souvent après une irradiation à court terme et peut s'expliquer par le fait que, lors d'une irradiation à court terme, il y a tout d'abord une séparation mécanique des accumulations de cellules bactériennes, en raison de laquelle chaque cellule individuelle donne naissance à une nouvelle colonie.
Il a été constaté que les bâtonnets typhoïdes sont complètement tués par échographie à une fréquence de 4,6 MHz, tandis que les staphylocoques et les streptocoques ne sont que partiellement endommagés. Lorsque les bactéries meurent, leur dissolution se produit simultanément, c'est-à-dire la destruction des structures morphologiques, de sorte qu'après l'action des ultrasons, non seulement le nombre de colonies dans une culture donnée diminue, mais le comptage du nombre d'individus révèle une diminution des formes de bactéries morphologiquement conservées. Lorsqu'elles sont irradiées avec des ultrasons à une fréquence de 960 kHz, les bactéries d'une taille de 20 à 75 µm sont détruites beaucoup plus rapidement et plus complètement que les bactéries d'une taille de 8 à 12 µm [23].
À l'Institut central de recherche scientifique de Moscou en traumatologie et en orthopédie nommé d'après V. I. NN Priorov a mené des recherches [24] sur l'effet de la cavitation ultrasonique à basse fréquence sur l'activité vitale de diverses souches de staphylocoques. Dans des expériences in vitro, les résultats suivants ont été obtenus. La sonication a été réalisée à une température de 32 ° C à l'aide d'un désintégrateur ultrasonique de MSE (Grande-Bretagne) avec les paramètres techniques suivants: puissance 150 W, fréquence de vibration 20 kHz, amplitude 55 µm. Le temps d'exposition était de 1, 2, 5 "7, 10 minutes. Pour chaque exposition, des flacons séparés contenant 5 ml de suspension de micro-organismes contenant 2500 corps microbiens dans 1 ml de liquide ont été utilisés. Les résultats de la recherche ont montré queque la capacité des micro-organismes à se multiplier lors de leur semis sur des milieux nutritifs solides immédiatement après le traitement par ultrasons n'est pas seulement affaiblie, mais avec certaines expositions aux ultrasons (1-3 min), elle augmente même légèrement. Dans le même temps, lorsque le staphylocoque était soniqué pendant 5, 7 et 10 minutes, les changements du nombre de colonies cultivées sur la surface de la gélose dans des boîtes de Pétri étaient insignifiants et ne différaient presque pas du témoin. L'effet des ultrasons sur les micro-organismes peut apparaître non pas immédiatement, mais après un certain temps, nécessaire au développement de troubles métaboliques dans les cellules. Par conséquent, l'inoculation du staphylocoque sur des milieux nutritifs solides a été étudiée 24, 36 et 48 heures après le traitement par ultrasons. Avant placage sur boîtes de Pétri, les souches de staphylocoques soniquées ont été cultivées dans des tubes à essai avec du bouillon dans un thermostat à 37 ° C. A été trouvé,qu'en 24 et 36 heures après le traitement par ultrasons, le nombre de colonies de staphylocoques cultivées par rapport au témoin diminue, le taux d'ensemencement du staphylocoque est inversement proportionnel au temps de sondage des micro-organismes. Après 7 à 10 minutes de sonication, l'ensemencement n'a donné aucune croissance, ou des colonies uniques non typiques pour le staphylocoque se sont développées sur des boîtes de Pétri. Après 48 heures, l'effet inhibiteur des ultrasons était plus prononcé et se manifestait par une nouvelle diminution de l'ensemencement de micro-organismes à toutes les expositions. Après 7 à 10 minutes de sonication, l'ensemencement n'a donné aucune croissance, ou des colonies uniques non typiques pour le staphylocoque se sont développées sur des boîtes de Pétri. Après 48 heures, l'effet inhibiteur des ultrasons était plus prononcé et se manifestait par une nouvelle diminution de l'ensemencement de micro-organismes à toutes les expositions. Après 7 à 10 minutes de sonication, l'ensemencement n'a donné aucune croissance, ou des colonies uniques non typiques pour le staphylocoque se sont développées sur des boîtes de Pétri. Après 48 heures, l'effet inhibiteur des ultrasons était plus prononcé et se manifestait par une nouvelle diminution de l'ensemencement de micro-organismes à toutes les expositions.
Une étude de la sensibilité des micro-organismes sondés à l'action de certains antibiotiques et antiseptiques a montré que dans 8 des 13 médicaments utilisés, la concentration minimale inhibitrice après traitement ultrasonique du staphylocoque diminuait de 2 à 4 fois. Cela indique la faisabilité de l'utilisation combinée de vibrations ultrasonores basse fréquence et de solutions antibactériennes pour un effet plus efficace sur la cellule microbienne [7, 10].
L'effet destructeur des ondes ultrasonores dépend de la concentration de la suspension bactérienne. Dans une suspension trop épaisse et donc très visqueuse, aucune destruction de bactéries n'est observée, mais seul un échauffement peut être noté. Différentes souches de la même espèce bactérienne peuvent avoir des attitudes complètement différentes vis-à-vis de l'irradiation par ultrasons [11].
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Ainsi, nous pouvons conclure que l'effet des ultrasons sur le biomatériau en général et les microorganismes en particulier dépend de nombreux facteurs environnementaux et de l'état de la matière vivante, et en réalité il est assez difficile à prévoir.
Des expériences de nettoyage par ultrasons d'implants dentaires intra-osseux en titane dans diverses solutions de travail ont été réalisées au département de la SSTU.
Le nettoyage des produits est d'autant plus efficace qu'ils sont proches de la surface émettrice de l'émetteur. Avec la distance de l'émetteur, l'intensité des vibrations ultrasonores change le long d'une courbe idéalisée. Le meilleur résultat a été obtenu à une intensité de 16 W / cm2 dans de l'eau du robinet et de l'eau industrielle à 50 + 5 ° C avec une concentration en sulfanol de 0,25% avec un temps de sonication de 5 à 10 minutes (figure 2.1). Les produits soniqués étaient à une distance ne dépassant pas 10 mm de la surface rayonnante.
Figure: 2.1. Graphique de la dépendance de la contamination des produits sur le temps de sondage à une intensité de vibration de 16 W / cm2
Ainsi, selon les expériences, une augmentation de l'intensité de 0,4 à 16 W / cm2 donne une amélioration de la qualité du nettoyage (Fig. 2.2), mais une stérilisation à 100% des produits n'est obtenue dans aucun mode.
Figure: 2.2. Graphique de la dépendance de l'effet stérilisant des ultrasons sur l'intensité des ultrasons.
