医学微生物学/物理因素对细菌的影响

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医学微生物学

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各种物理因素细菌都能产生一定的影响作用。

目录

(一)热力灭菌

高温对细菌有明显的致死作用。热力灭菌主要是利用高温使菌体变性或凝固,酶失去活性,而使细菌死亡。但是,更细微的变化已发生于细菌凝固之前。有人认为DNA单螺旋的断裂可能是主要的致死因素。细菌蛋白质核酸化学结构是由氢键连接的,而氢键是较弱的化学键,当菌体受热时,氢键遭到破坏,蛋白质、核酸、酶等结构也随之被破坏,失去其生物学活性,与细菌致死有关。此外,高温亦可导致胞膜功能损伤而使小分子物质以及降解的核糖体漏出。干热的致死作用与湿热不尽相同,一般属于蛋白变性、氧化作用受损和电解质水平增高的毒力效应。

热力灭菌时最可靠而普遍应用的灭菌法,包括湿热灭菌和干热灭菌法。

1.湿热灭菌法

在同样的温度下,温热杀菌效果比干热好,其原因有:①蛋白质凝固所需的温度与其含水量有关,含水量愈大,发生凝固所需的温度愈低。湿热灭菌的菌体蛋白质吸收水分,因较大同一温度的干热空气中易于凝固。②温热灭菌过程中蒸气放出大量潜热,加速提高湿度。因而湿热灭菌比干热所要温度低,如在同一温度下,则湿热灭菌所需时间比干热短。③湿热的穿透力比干热大,使深部也能达到灭菌温度,故湿热比干热收效好。

湿热灭菌法包括有:

(1)煮沸法:煮沸100℃,5分钟,能杀死一般细菌的繁殖体。许多芽胞需经煮潮5~6小时才死亡。水中加入2%碳酸钠,可提高其沸点达105℃。既可促进芽胞的杀灭,又能防止金属器皿生锈。煮沸法可用于饮水和一般器械(刀剪、注射器等)的消毒

(2)流通蒸汽灭菌法:利用100℃左右的水蒸汽进行消毒,一般采用流通蒸汽灭菌器(其原理相当于我国的蒸笼),加热15到39分钟,可杀死细菌繁殖体。消毒物品的包装不宜过大、过紧以利于蒸汽穿透。

(3)间歇灭菌法:利用反复多次的流通蒸汽,以达到灭菌的目的。一般用流通蒸汽灭菌器,100℃加热15~30分钟,可杀死其中的繁殖体;但芽胞尚有残存。取出后放37℃孵箱过夜,使芽胞发育成繁殖体,次日再蒸一次,如此连续三次以上。本法适用于不耐高温的营养物(如血清培养基)的灭菌。

(4)巴氏消毒法(Pasteurization):利用热力杀死液体中的病原菌或一般的杂菌,同时不致严重损害其质量的消耗方法。由巴斯德创用以消毒酒精类,故名。加温61.1~62.8℃半小时,或71.7℃15~30秒钟。常用于消毒牛奶和酒类等。

(5)高压蒸汽灭菌法:压力蒸汽灭菌是在专门的压力蒸汽灭菌器中进行的,是热力灭菌中使用最普遍、效果最可靠的一种方法。其优点是穿透力强,灭菌效果可靠,能杀灭所有微生物

目前使用的压力灭菌器可分为两类:下排气式压力灭菌器和预真空压力灭菌器。适用于耐高温、耐水物品的灭菌。

2.干热灭菌法

干热灭菌比湿热灭菌需要更高的温度与较长的时间。

(1)干烤:利用干烤箱,加热160~180℃2小时,可杀死一切微生物,包括芽胞菌。主要用于玻璃器皿、瓷器等的灭菌。

(2)烧灼和焚烧:烧灼是直接用火焰杀死微生物,适用于微生物实验室的接种针等不怕热的金属器材的灭菌。焚烧是彻底的消毒方法,但只限于处理废弃的污染物品,如无用的衣物、纸张、垃圾等。焚烧应在专用的焚烧炉内进行。

(3) 红外线:红外线辐射是一种0.77~1000微米波长的电磁波,有较好的热效应,尤以1~10微米波长的热效应最强。亦被认为一种干热灭菌。红外线由红外线灯泡产生,不需要经空气传导,所以加热速度快,但热效应只能在照射到的表面产生,因此不能使一个物体的前后左右均匀加热。红外线的杀菌作用与干热相似,利用红外线烤箱灭菌的所需温度和时间亦同于干烤。多用于医疗器械的灭菌。

人受红外线照射较长会感觉眼睛疲劳及头疼;长期照射会造成眼内损伤。因此,工作人至少应戴能防红外线伤害的防护镜。

(4)微波:微波是一种波长为1毫米到1米左右的电磁波,频率较高,可穿透玻璃、塑料薄膜与陶瓷等物质,但不能穿透金属表面。微波能使介质内杂乱无章的极性分子在微波场的作用下,按波的频率往返运动,互相冲撞和磨擦而产生热,介质的温度可随之升高,因而在较低的温度下能起到消毒作用。一般认为其杀菌机理除热效应以外,还有电磁共振效应,场致力效应等的作用。消毒中常用的微波有2450MHZ与915MHZ两种。微波照射多用于食品加工。在医院中可用于检验室用品、非金属器械、无菌病室的食品食具、药杯及其它用品的消毒。

微波长期照射可引起眼睛的晶状混浊、睾丸损伤神经功能紊乱等全身性反应,因此必须关好门后才开始操作。

(二)电磁波与射线

1.日光与紫与外

日光是有效的天然杀菌法,对大多数微生物均有损害作用,直射杀菌效果尤佳,其主要的作用因素为紫外线,此外,热与氧气起辅助作用。但光线效应受很多因素的影响,如烟尘笼罩的空气、玻璃及有机物等都能减弱日光的杀菌力。

紫外线是一种低能量的电磁辐射,波长范围为240~280nm,最适的波长为260nm,这与DNA吸收光谱范围相一致。其杀菌原理是紫外线易被核蛋白吸收,使DNA的同一条螺旋体上相邻的碱基形成胸腺嘧啶二聚体,从而干拢DNA的复制,导致细菌死亡或变异。紫外线的穿透能力弱,不能通过普通玻璃、尘埃,只能用于消毒物体表面及空气、手术室无菌操作实验室及烧伤病房,亦可用于不耐热物品表面消毒。杀菌波长的紫外线对人体皮肤、眼睛均有损伤作用,使用时应注意防护。

2.电离辐射

包括高速电子、X线和r线等。具有较高的能量与穿透力,可在常温下对不耐热的物品灭菌,故又称“冷灭菌”。其机理在于产生游离基,破坏DNA。可用于消毒不耐热的塑料注射器和导管等;亦能用于食品消毒而不破坏其营养成份。

(三)滤过除菌法

将液体或空气通过含有微细小孔的滤器,只允许小于孔径的物体如液体和空气通过,大于孔径的的物体不能通过。主要用于一些不耐热的血清、毒素抗生素、药液、空气等除菌。一般不能除去病毒支原体和细菌的L型。滤器的种类很多常用的有:

滤膜滤器(Membrane filter)由硝基纤维素制成薄膜,装于滤器上,其孔径大小不一,常用于除菌的为0.22um。硝基纤维素的优点是本身不带电荷,故当液体滤过后,其中有效成分丧失较少。

蔡氏滤器(Seitz)是用金属制成,中间夹石棉滤板,按石棉K、EK、EK-S三种,常用EK号除菌。

玻璃滤器是用玻璃细砂加热压成小碟,嵌于玻璃漏斗中一般为G1、G2、G3、G4、G5、G6六种,G5、G6可阻止细菌通过。

实验室等处应用的超净工作台,就是利用过滤除菌的原理去除进入工作台空气中的细菌。

(四)超声超声波(Ultrasonic and sonic waves)

每秒钟超过200,000次振动的声波不被人耳感受,称为超声波。微生物对强度高的超声波很敏感。其中以革兰氏阴性菌最敏感,而葡萄球抵抗最强。虽然声波强烈地振动可使菌群死亡,但往往有残存者。因此,这种方法在消毒灭菌方面无实用价值。主要用以裂解细胞分离提取细胞组分或制备抗原。超声波灭菌的机理尚不清楚,可能是细菌外表受细微气泡的作用,扰乱细胞内容物及破坏细胞壁致细菌崩解而死亡。

(五)干燥

多数细菌的繁殖体在空气中干燥时很快死亡,例如脑膜炎双球菌淋球菌霍乱弧菌梅毒螺旋体等。有些细菌抗干燥力较强,尤其有蛋白质等物质保护时。例如溶血性链球菌在尘埃中存活25日,结核杆菌在干痰中数月不死。芽胞抵抗力更强,例如炭疽杆菌耐干燥20余年。干燥法常用于保存食物。浓盐或糖渍食品,可使细菌体内水分逸出,造成生理性干燥,使细菌的生命活动停止。

(六)低温

多数细菌耐低温。在低温状态下,这些细菌的代谢减慢,当温度如回升到适宜范围又能恢复生长繁殖,故低温常用作保存菌种。

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