Действие ультразвука на вирусы

Обновлено: 28.03.2024

13.08.2014 23:02
дата обновления страницы


















Приведем несколько наиболее занимательных и познавательных на мой взгляд статей из книги: Ультразвуковые процессы и аппараты в биологии и медицине". Учебное пособие для студентов специальности 190500, под редакцией профессора В.Н. Лясникова (СГТУ, Саратов 2005 г. тираж 100 экземпляров), данную книгу можно взять в городской библиотеке г. Саратова на ул. академика Зарубина и ознакомится с ней более подробно.

Кавитация в среде является основной причиной разрушающего действия ультразвука на микроорганизмы. Если образование пузырьков подавлялось путем повышения внешнего давления, то разрушающее действие на простейших уменьшалось. Почти мгновенный разрыв объектов в поле ультразвука вызывался заключенными внутри этих организмов пузырьками воздуха или находящегося в растительных клетках углекислого газа. Это показывает, что возникающие при кавитации большие разности давлений приводят к разрыву клеточных оболочек и целых маленьких организмов. Многократно изучалось действие ультразвука на различные виды грибов. Так, ультразвук успешно применяют в фитопатологии. На семенах сахарной свеклы, зараженных естественным путем Phoma betae, Cercospora beticola, Alternaria sp. или Fusarium sp., удалось гораздо лучше уничтожить эти грибы и бактерии путем кратковременного облучения ультразвуком в воде, чем это удавалось до сих пор при помощи протравления. Облучение семян ультразвуком во время протравления значительно усиливает действие фунгицидного или бактерицидного вещества. Причина, по-видимому, заключается в том, что звуковые колебания увеличивают скорость диффузии воды и растворенных в ней веществ через оболочки растительных клеток, чем достигается более быстрое действие на грибы и бактерии.

Негативно действует УЗ и на отдельные клетки высших организмов. При облучении красных кровяных телец (эритроцитов) наблюдалось следующее: они теряли свою первоначальную форму и растягивались; при этом происходило их обесцвечивание (в результате гемолиза). При дальнейшем облучении они окончательно разрывались и распадались на множество отдельных маленьких шариков.

Уже в 1928 году было установлено, что светящиеся бактерии разрушаются под действием ультразвука. В последующие годы было опубликовано большое число работ о влиянии ультразвуковых волн на бактерии и вирусы. При этом выяснилось, что результаты могут быть очень разнообразными: с одной стороны , наблюдались повышенная агглютинация, потеря вирулентности или полная гибель бактерий, с другой стороны, отмечался и обратный эффект-увеличение числа жизнеспособных особей. Последнее особенно часто имеет место после кратковременного облучения и может объясняться тем, что при кратковременном облучении прежде всего происходит механическое разделение скоплений бактериальных клеток, благодаря чему каждая отдельная клетка дает начало новой колонии.

В Московском центральном научно-исследовательском институте травматологии и ортопедии им. Н. Н. Приорова проводились исследования [24] о влиянии низкочастотной ультразвуковой кавитации на жизнедеятельность различных штаммов стафилококка. В опытах in vitro были получены следующие результаты. Обработку ультразвуком проводили при температуре 32°С с помощью ультразвукового дезинтегратора фирмы MSE (Великобритания), имеющего следующие технические параметры: мощность 150 Вт, частота колебаний 20 кГц, амплитуда 55 мкм. Время воздействия составляло 1, 2, 5" 7, 10 минут. Для каждой экспозиции использовались отдельные флаконы с 5 мл взвеси микроорганизмов, содержащей в 1 мл жидкости 2500 микробных тел. Результаты исследований показали, что способность микроорганизмов к размножению при посеве их на твердые питательные среды сразу после ультразвуковой обработки не только не ослабляется, но при некоторых экспозициях озвучивания (1-3 мин) даже несколько усиливается. В то же время при озвучивании стафилококка в течение 5, 7 и 10 минут изменения количества выросших колоний на поверхности агара в чашках Петри были несущественными и почти не отличались от контроля. Влияние ультразвука на микроорганизмы может проявляться^ не сразу, а через некоторое время, необходимое для развития в клетках метаболических нарушений, поэтому изучалась высеваемость стафилококка на твердые питательные среды через 24, 36, и 48 часов после ультразвуковой обработки. До высева на чашки Петри озвученные штаммы стафилококка культивировали в пробирках с бульоном в термостате при 37°С. Было установлено, что через 24 и 36 часов после ультразвуковой обработки количество выросших колоний стафилококков по сравнению с контролем снижается, высеваемость стафилококка при этом обратно пропорциональна времени озвучивания микроорганизмов. После 7-10-минутного озвучивания высев или не давал никакого роста или же на чашках Петри вырастали единичные, не характерные для стафилококка колонии. Через 48 часов угнетающее действие ультразвука было более выраженным и проявлялось в дальнейшем уменьшении высева микроорганизмов при всех экспозициях.

Исследование чувствительности озвученных микроорганизмов к действию некоторых антибиотиков и антисептиков показало, что у 8 из 13 использованных препаратов минимальная подавляющая концентрация после ультразвуковой обработки стафилококка снизилась в 2-4 раза. Это свидетельствует о целесообразности совместного применения ультразвуковых колебаний низкой частоты и антибактериальных растворов для более эффективного воздействия на микробную клетку [7,10].

Разрушающее действие ультразвуковых волн зависит от концентрации бактериальной взвеси. В слишком густой и, следовательно, очень вязкой взвеси не наблюдается разрушения бактерий, а можно отметить только нагревание. Различные штаммы одного и того же вида бактерий могут совершенно по-разному относиться к облучению ультразвуком [11].

Таким образом, можно заключить, что эффект воздействия ультразвука на биоматерию вообще и микроорганизмы, в частности, зависит от многих факторов среды и от состояния живой материи и в реальной действительности достаточно трудно прогнозируем.

На кафедре СГТУ были проведены эксперименты по ультразвуковой очистке титановых внутрикостных стоматологических имплантатов в различных рабочих растворах.

Очистка изделий происходит тем эффективнее, чем ближе они находятся к излучающей поверхности излучателя. С удалением от излучателя интенсивность ультразвуковых колебаний изменяется по идеализированной кривой. Наилучший результат был получен при интенсивности 16 Вт/см2 в водопроводной и технической воде при 50+5°С с концентрацией сульфанола 0,25% при времени озвучивания 5-10 минут (рис. 2.1). Озвучиваемые изделия находились на расстоянии не более 10 мм от излучающей поверхности.

Действие ультразвука на микроорганизмы и отдельные животные и растительные клетки, действие ультразвука на бактерии и простейшие микроорганизмы, одноклеточные организмы, ультразвук, инфразвук, разделение звука на частоты, Ультразвуковые процессы и аппараты в биологии и медицине, введение, Теория ультразвуковых колебаний, ультразвук, ультразвуковые колебание, применение ультразвука в народном хозяйстве, применение ультразвука на практике, ультразвуковые ванны, ультразвуковые жидкости для чистки деталей

Рис. 2.1. График зависимости загрязненности изделий от времени озвучивания при интенсивности колебаний 16 Вт/см2

Таким образом, согласно проведенным опытам, повышение интенсивности с 0,4 "до 16 Вт/см2 дает улучшение качества очистки (рис. 2.2), но 100% стерилизация изделий не достигается ни при одном режиме.

Действие ультразвука на микроорганизмы и отдельные животные и растительные клетки, действие ультразвука на бактерии и простейшие микроорганизмы, одноклеточные организмы, ультразвук, инфразвук, разделение звука на частоты, Ультразвуковые процессы и аппараты в биологии и медицине, введение, Теория ультразвуковых колебаний, ультразвук, ультразвуковые колебание, применение ультразвука в народном хозяйстве, применение ультразвука на практике, ультразвуковые ванны, ультразвуковые жидкости для чистки деталей

Рис. 2.2. График зависимости стерилизующего воздействия ультразвука от интенсивности ультразвука

p . s . При копировании материалов и фотографий активная ссылка на сайт обязательна.

Каталог тематических ссылок:
Каталог статей:
Каталог фирм:
Каталог объявлений:
Добавить Ваши данные

Ультразвуком называют механические колебания, распространяющиеся в упругих средах (жидкости, газе) и твердых телах. Воспринимается он с верхним порогом слышимости свыше 20 кГц, причем звуковое ощущение могут вызывать и более высокие частоты, но при очень высоких интенсивностях (120—145 дБ).

Предельно допустимый уровень (ПДУ) ультразвука - это уровень, который при ежедневной (кроме выходных дней) работе, но не более 40 часов в неделю, в течение всего рабочего стажа не должен вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. Соблюдение ПДУ ультразвука не исключает нарушение здоровья у сверхчувствительных людей.

Допустимый уровень ультразвука в жилых и общественных зданиях - это уровень фактора, который не вызывает у человека значительного беспокойства и существенных изменений показателей функционального состояния систем и анализаторов, чувствительных к ультразвуковому воздействию.

Источники ультразвука - это все виды ультразвукового технологического оборудования, ультразвуковые приборы и аппаратура промышленного, медицинского, бытового назначения, генерирующие ультразвуковые колебания в диапазоне частот от 18 кГц до 100 МГц и выше. К источникам ультразвука относится также оборудование, при эксплуатации которого ультразвуковые колебания возникают как сопутствующий фактор.

Контактная среда - среда (твердая, жидкая, газообразная), в которой распространяются ультразвуковые колебания при контактном способе передачи.

Источниками ультразвука на производстве являются оборудование, в котором генерируются ультразвуковые колебания для выполнения технологических процессов, технического контроля и измерения, а также установки, при эксплуатации которых ультразвук возникает как сопутствующий фактор.

Ультразвук обладает главным образом локальным действием на организм, поскольку передается при непосредственном контакте с ультразвуковым инструментом, обрабатываемыми деталями или средами, где возбуждаются ультразвуковые колебания. Ультразвуковые колебания, генерируемые низкочастотным промышленным оборудованием, оказывают неблагоприятное влияние на организм человека. Длительное систематическое воздействие ультразвука, распространяющегося воздушным путем, вызывает изменения нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем, слухового и вестибулярного анализаторов. Наиболее характерным является наличие вегетососудистой дистонии и астенического синдрома.

Степень выраженности изменений зависит от интенсивности и длительности воздействия ультразвука и усиливается при наличии в спектре высокочастотного шума, при этом присоединяется выраженное снижение слуха. В случае продолжения контакта с ультразвуком указанные расстройства приобретают более стойкий характер.

Требования по ограничению неблагоприятного влияния ультразвука на работающих и население

Запрещается непосредственный контакт человека с рабочей поверхностью источника ультразвука и с контактной средой во время возбуждения в ней ультразвуковых колебаний.

В целях исключения контакта с источниками ультразвука необходимо применять:

• дистанционное управление источниками ультразвука;

• автоблокировку, т. е. автоматическое отключение источников ультразвука при выполнении вспомогательных операций (загрузка и выгрузка продукции, белья, медицинского инструментария и т. д., нанесения контактных смазок и др.);

• приспособления для удержания источника ультразвука или предметов, которые могут служить в качестве твердой контактной среды.

Для защиты рук от неблагоприятного воздействий контактного ультразвука в твердых, жидких, газообразных средах, а также от контактных смазок необходимо применять нарукавники, рукавицы или перчатки (наружные резиновые и внутренние хлопчатобумажные).

Ручные ультразвуковые источники должны иметь форму, обеспечивающую минимальное напряжение мышц кисти и верхнего плечевого пояса оператора и соответствовать требованиям технической эстетики.

Поверхность ручных источников ультразвука в местах контакта с руками должна иметь коэффициент теплопроводности не более 0,5 Вт/м.град., что исключает возможность охлаждения рук работающих.

Для снижения неблагоприятного влияния ультразвука при контактной передаче в холодный и переходный период года работающие должны обеспечиваться теплой спецодеждой по нормам, установленным в данной климатической зоне или производстве.

Стационарные ультразвуковые источники, генерирующие уровни звукового давления, превышающие нормативные значения, должны оборудоваться звукопоглощающими кожухами и экранами и размещаться в отдельных помещениях или звукоизолирующих кабинах.

Для защиты операторов, обслуживающих низкочастотные стационарные ультразвуковые источники, от электромагнитных полей необходимо проводить экранировку фидерных линий.

При систематической работе с источниками контактного ультразвука в течение более 50 % рабочего времени необходимо устраивать два регламентированных перерыва - десятиминутный перерыв за 1 — 1,5 ч до и пятнадцатиминутный перерыв через 1,5 — 2 ч после обеденного перерыва для проведения физиопрофилактических процедур (тепловых гидропроцедур, массажа, ультрафиолетового облучения), а также лечебной гимнастики, витаминизации и т. п.

Общеукрепляющие процедуры (витаминизация, ультрафиолетовое облучение, комплексы гимнастических упражнений и др.) необходимо проводить и работающим в условиях воздействия низкочастотного воздушного ультразвука.

Для защиты работающих от неблагоприятного влияния воздушного ультразвука следует применять противошумы.

К работе с ультразвуковыми источниками допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие соответствующий курс обучения и инструктаж по технике безопасности.

Лица, подвергающиеся в процессе трудовой деятельности воздействию контактного ультразвука, подлежат предварительным, при приеме на работу, и периодическим медицинским осмотрам в соответствии с приказом Министерства здравоохранения и социального развития РФ № 302н от 12.04.11 г.

/upload/iblock/5e6/5e6d77db3063e4db85685c327a366162.jpg

Ультразвуковая терапия (УЗТ) – метод физиотерапии, основанный на позитивном воздействии ультразвука на организм человека. Курс процедур может улучшить самочувствие при дерматологических и ЛОР-заболеваниях, стоматологических проблемах, болезнях мочеполовой системы и других нарушениях. Ультразвуковое лечение действительно эффективно, но должно назначаться исключительно по показаниям и проходить под контролем врача.

Ультразвуковая терапия и принцип действия ультразвука

УЗТ (ультразвуковая терапия) основана на принципах воздействия ультразвука частотой от 20 до 3000 кГц. Он проникает глубоко в ткани и влияет на них на клеточном уровне, стимулирует процессы регенерации тканей, улучшает кровообращение и иннервацию тканей. Процедура полезна при болезнях нервов и суставов, хронических воспалительных процессах, а также в процессе реабилитации после травм.

Процедура проводится с помощью аппарата ультразвуковой терапии (УЗТ). Он представляет собой устройство, которое генерирует ультразвуковые волны для воздействия ими на отдельные участки. Они поглощаются тканями, в результате чего проявляются основные терапевтические эффекты.

Принцип действия ультразвука

Во время проведения ультразвуковой терапии происходит ряд эффектов в тканях:

механическое воздействие – обусловлено созданием микровибраций в тканях, что стимулирует обменные процессы, укрепляет мембраны;

тепловое воздействие – в результате поглощения ультразвуковых волн, местная температура повышается (до 1 градуса), это сопровождается ускорением кровообращения и лимфооттока;

физико-химический эффект – во время УЗ терапии происходят изменения на клеточном уровне, ускоряется движение молекул, повышается скорость окислительно-восстановительных реакций;

биологическое воздействие – при процедурах ультразвуковой терапии наблюдается ускорение биохимических процессов и реакций, а также синтез новых биогенных веществ.

Ценность УЗ лечения заключается в комплексном и точечном влиянии ультразвука. Он влияет непосредственно на те участки, на которые направлен аппарат.

Показания к лечению ультразвуком

Процедуры УЗТ проводятся только по показаниям. Важно понимать, что от разового воздействия ультразвука лечебный эффект не будет заметен. Лечение ультразвуковой терапией назначают курсом, который может включать до 10 процедур и более, с промежутком между ними от нескольких дней до недели. Решение, сколько сеансов можно делать и с какой частотой, врач принимает для каждого пациента индивидуально.

Дерматологические проблемы

Ультразвуковая терапия в косметологии и дерматологии – это простая и безболезненная методика. Во время процедуры происходит микромассаж тканей, усиливается кровообращение, происходит стимуляция синтеза коллагеновых волокон. В комплексе можно отметить улучшение состояния кожи и ее омоложение.

ультразвуковая терапия в косметологии

Показания к УЗ терапии в косметологии и дерматологии:

различные дефекты кожи и пигментные пятна;

экзема – при этом заболевании ультразвук назначается продолжительными курсами;

УЗ терапия в косметологии доступна во многих кабинетах, но важно выбрать грамотного специалиста. Он должен учитывать все возможные противопоказания, подбирать курс лечения индивидуально.

При защемлении нервов и воспалении суставов

Польза ультразвуковой терапии доказана при болезнях нервов и суставов. Так, при защемлении нервов и хронических формах невралгии наблюдаются следующие эффекты от процедур:

уменьшение чувствительности нервных рецепторов;

регуляция скорости прохождения импульсов по нервам;

положительное влияние на работу вегетативной нервной системы;

Курс лечения УЗТ будет эффективен при хронических формах артрита и артроза. Волны проникают в глубокие ткани, улучшают микроциркуляцию и препятствуют разрушению хрящевой ткани. Также часто назначается фонофорез – сочетание ультразвуковой терапии с введением лекарственных препаратов. Так, УЗТ с гидрокортизоном на коленный сустав – один из распространенных методов лечения артрита.

Гинекологические воспаления и простатит

В гинекологии УЗТ назначают при нескольких показаниях:

при хроническом цистите;

лечении болезней груди – мастите, лактостазе;

при комплексной терапии бесплодия.

У мужчин процедуры эффективны при простатите. Они снимают воспаление предстательной железы, устраняют болезненность и дискомфорт.

ЛОР-болезни

Одно из показаний – хронические заболевания ЛОР-органов. Врач может назначить курс процедур при ряде патологий:

аденоидах – ультразвук уменьшает размер и снимает воспаление с носоглоточных миндалин;

синуситах – для восстановления слизистой околоносовых пазух;

фронтитах, фарингитах и других воспалительных заболеваниях в период восстановления.

Ультразвуковая терапия тела

Ультразвуковая терапия тела – это процедуры, которые проводятся в период реабилитации после травм и болезней опорно-двигательного аппарата. Волны стимулируют восстановление тканей, способствуют быстрому заживлению тканей. Показания к проведению:

переломы костей – для нарастания прочной костной мозоли, укрепления тканей;

остеохондроз – при этом заболевании ухудшается питание межпозвоночных хрящей;

протрузии и грыжи – процессы необратимы, но для восстановления окружающих тканей, для восстановления кровообращения и иннервации применяется ультразвук.

Лечение стоматологических заболеваний

Показания к УЗ терапии в стоматологии:

кариес – уменьшает вероятность рецидивов;

пульпит, периодонтит – снимает воспаление и болезненность, оказывает профилактику гнойных осложнений;

снятие металлических коронок – обработка ультразвуком необходима, чтобы цемент стал менее плотным, после чего протез удаляется легко и без повреждений.

Противопоказания

Процедура безопасна, если грамотно подобрать схему лечения и учесть все противопоказания. Так, обработка лица не проводится, если присутствуют полимерные филлеры, а также был проведен лифтинг с использованием золотых и платиновых нитей. Процедуры также опасны при параличе лицевого нерва и после операций на глазном яблоке, невралгии любого происхождения.

воспалительные заболевания в стадии обострения, в том числе синуситы (гайморит);

дискинезия желчевыводящих путей, наличие камней в желчном пузыре и мочеполовой системе;

наличие внутриматочной спирали, особенно при воздействии ультразвуком на эту область;

различные протезы, импланты, кардиостимулятор;

гнойные поражения кожи любого происхождения;

повышенная температура тела, общая слабость.

Методики проведения ультразвуковой терапии

Различают следующие виды ультразвуковой терапии:

1. Лабильная методика УЗТ – самая распространенная. Датчик не находится в одном положении, а совершает круговые или линейные движения по всей области воздействия с медленной скоростью (1–2 см/с).

2. Стабильная методика УЗТ – используется в стоматологии. Источник ультразвуковых волн при этом воздействует только на одну точку и не перемещается. В других областях этот способ не применяется, поскольку есть вероятность перегрева тканей.

3. Ультразвуковая терапия через воду – подходит для лечения суставов со сложной конфигурацией, где излучатель не может полностью контактировать с кожей. Пораженный участок погружают в теплую воду, а излучатель находится в нескольких см от кожи.

Применение ультразвука у детей

Ультразвуковое лечение и физиотерапия у детей имеют свои особенности. Так, процедуры противопоказаны в возрасте до 3–5 лет, а далее их необходимость определяет только лечащий врач. При воздействии ультразвуком важно избегать эпифизов костей – есть вероятность повредить зоны роста. Новые технологии ультразвуковой терапии у детей позволяют проводить процедуры максимально безопасно, но важно учитывать все особенности растущего организма и наличие противопоказаний.

Заключение

Применение методик ультразвуковой терапии эффективно при различных хронических заболеваниях, замедлении обменных процессов, травмах. Для каждого пациента подбирается оптимальный курс процедур, с учетом его возраста, стадии болезни и ее особенностей, наличия противопоказаний. При грамотном проведении лечение безопасно и не имеет побочных эффектов, приносит заметные результаты.

Автор статьи: Габер Ядвига Здиславовна, врач-терапевт первой квалификационной категории.

Новое исследование ученых Массачусетского технологического института показывает, что коронавирусы уязвимы к воздействию ультразвуковых колебаний, создаваемых аппаратами УЗИ.

Ученые смогли разрушить оболочку коронавируса ультразвуком

Сегодня наиболее надежный способ борьбы с вирусами — вакцинация. Однако ученые показали, что ультразвуковые колебания могут уничтожать частицы SARS-CoV-2 в воде и воздухе. Теперь им предстоит провести испытания на людях

Несмотря на свои крошечные размеры, вирусы очень опасны для нашего организма, так как уничтожить их очень сложно. Эти микроорганизмы с легкостью проникают в здоровые клетки, заставляя их производить копии частиц вируса. Отличить такие зараженные клетки от здоровых крайне сложно, и ученые создают методы уничтожения вирусов, нацеленные на сами частицы.

Теперь американские ученые показали, что уничтожить вирус и не дать ему распространиться по всему телу можно при помощи обычного аппарата УЗИ. Авторы использовали компьютерное моделирование для предсказания механической реакции вируса на колебания в диапазоне ультразвуковых частот. Ученые обнаружили, что колебания в диапазоне от 25 до 100 мегагерц приводят к тому, что оболочка вируса и белки пепломера разрушаются уже через доли миллисекунды. Этот эффект наблюдался при нахождении частиц вируса в воздухе и воде.

Результаты являются предварительными и основаны на ограниченных данных о физических свойствах SARS-CoV-2. Тем не менее, по словам исследователей, их результаты впервые показывают возможность лечения коронавирусной инфекции при помощи коммерчески доступных аппаратов УЗИ.

Однако ученым предстоит еще найти ответ на ряд вопросов, перед тем как этот способ будет одобрен для массового применения. В частности, исследователям необходимо выяснить наиболее эффективные способы воздействия ультразвука, эффективность повреждения вирусных частиц внутри человеческого организма и возможные побочные эффекты от длительного воздействия ультразвуковых колебаний.

Статья об открытии опубликована в Journal of the Mechanics and Physics of Solids.

Читайте также: