Методи стерилізації

Размещено на http://www.allbest.ru/

Методи стерилізації

1. Поняття та значення стерилізації

Мета процесу стерилізації полягає в повному знищенні всіх живих мікроорганізмів і спор у середовищі або на поверхні об'єкту. Стерилізації піддаються поживні середовища, лабораторний посуд, інструменти, розчини і т.д.

Стерилізація (від латів. sterilis - безплідний, слово "стерилізація" в переказі означає знепліднення) - це знищення мікроорганізмів в різних об'єктах шляхом дії на них чинниками, згубними для мікробів.

Залежно від того, за допомогою яких факторів вбивають мікроорганізми, всі способи стерилізації розділяють на фізичні, механічні та хімічні; або на термічні та холодні.

Термічна стерилізація заснована на знищенні мікробів за допомогою високих температур. Знищення мікробів високими температурами легко здійснимо і широко використовується в практичній діяльності людини та найчастіше застосовується в мікробіологічній практиці. При цьому потрібно пам'ятати, що у вегетативних (неспорових) клітин денатурація білків і загибель починається вже при температурі 56-60°С. Більш термостійкі спори гинуть в сухій атмосфері при температурі 160°С протягом 1-2 г., а у вологій середовищі загибель спор відбувається при температурі 112 -120°С протягом 20-30 хв.

Низькі негативні температури не вбивають, а лише затримують розвиток мікроорганізмів. Холодні способи стерилізації включають різноманітні прийоми знищення мікроорганізмів. Називають їх холодними умовно, щоб підкреслити, що вони не пов'язані з дією високих температур. До цих способів відносять хімічну стерилізацію або дезинфекцію, різні фізичні методи стерилізації (окрім використання температурного фактору) та механічне звільнення від мікроорганізмів.

2. Методи термічної стерилізації

До методів термічної стерилізації відносяться:

1) фламбірування,

2) кип'ятіння,

3) стерилізація сухим жаром,

4) стерилізація текучою парою,

5) стерилізація парою під тиском,

6) пастеризація,

7) дробна стерилізація та тиндалізація.

2.1 Фламбірування

Фламбірування (від нім. flamme -- полум'я) -- прожарювання в полум'ї дрібних металевих або скляних предметів. Найбільш швидкий і доступний метод стерилізації.

Проте його використання обмежується тільки термостійкими матеріалами. В такий спосіб стерилізують бактеріологічні петлі, металеві пінцети, скляні шпателі, палички, скельця, фарфорові ступки та інші інструменти. При прожарюванні згорають всі мікроорганізми (вегетативні та спорові форми).

Це швидкий і надійний спосіб стерилізації. Після прожарювання охолоджені предмети не можна класти на стіл; їх слід тримати так, щоб вони не торкалися інших предметів.

2.2 Кип'ятіння

Кип'ятіння є одним з найпростіших способів стерилізації.

Проводиться в стерилізаторі (рис. 1) -- металевій прямокутній коробці з кришкою і сіткою на дні для розташування предметів, що стерилізуються. Наливають в нього воду та нагрівають до кипіння.

Кип'ятіння триває від 15-30 хв. до 2 г. при температурі біля 100°С.

Рис. 1. Стерилізатор

Кип'ятінням стерилізують дрібні металеві або скляні предмети -- шприци, голки, скляні трубки та ін. При цьому гинуть вегетативні форми мікроорганізмів і частина спор. Кип'ятінням у дистиляті стерилізують мембранні фільтри. Режим стерилізації для мембранних фільтрів 30-60 хв. З моменту енергійного закипання води. У мікробіологічній практиці таким засобом стерилізації користуються рідко у зв'язку з тим, що тривале кип'ятіння може пошкодити оброблюваний матеріал, а скорочення часу кип'ятіння може не забезпечити стерильності.

2.3 Стерилізація сухим жаром

Проводиться гарячим повітрям в печі Пастера або сушильній шафі. Піч Пастера (рис. 2) є шафою з подвійними стінками, покритою зовні азбестом для теплоізоляції. У середовищі шафи розташовані металеві полиці з отворами, на які поміщають матеріал, що стерилізується. Стерилізація проводиться при температурі 160-170°С протягом 1,5-2 г.

Рис. 2. Піч Пастера

стерилізація мікроб кип'ятіння пара

Стерилізують сухим жаром головним чином скляний посуд -- чашки Петрі, піпетки, шпателі, пробірки, колби. Цей метод надійний -- гинуть спорові і неспорові форми мікроорганізмів. Обернутий в папір простерилізований посуд можна зберігати.

2.4 Стерилізація текучою парою

Проводиться гарячим вологим повітрям в апараті Коха (рис. 3).

Рис. 3. Апарат Коха. Водяна баня

У нижню частину металевого циліндру наливають воду, над нею розташовують полицю з отворами і матеріал, що стерилізується. Апарат щільно закривають конічною кришкою з отвором посередовищані для виходу пари і нагрівають на вогні. Коли вода закипить, гаряча водяна пара з температурою біля 100°С "потече" сильним струменем з отвору кришки. З цієї миті відмічають час початку стерилізації. Стерилізація текучою парою триває від 45 хв. до 1,5 г залежно від об'єму матеріалу, що стерилізується. В такий спосіб стерилізують поживні середовища, які не можна нагрівати вище 100°С, наприклад м'ясо-пептонний желатин (при температурі вище 100°С він розріджується та не застигає). Цей спосіб стерилізації не достатньо надійний -- повністю гинуть лише вегетативні форми мікроорганізмів, а спори зберігаються. Для досягнення повної стерилізації середовища в апараті Коха застосовують дробну стерилізацію.

2.5 Стерилізація парою під тиском

Проводиться насиченою водяною парою в автоклаві (рис. 4). Автоклави бувають різної конструкції, але засновані на одному принципі. Це металевий двостінний казан, здатний витримувати високий тиск.

Рис. 4. Автоклав:1 -- камера стерилізації; 2 -- кран для виходу повітря; 3 -- манометр; 4 -- запобіжний клапан; 5 -- парова камера; 6 -- воронка для заповнення автоклава водою; 7 -- отвори для надходження пари в камеру стерилізації; 8 -- кришка автоклава; 9 -- підставка для розміщення матеріалів, що стерилізуються.

Внутрішня частина казана -- камера стерилізації, в яку поміщають матеріал, що стерилізується, оточена водопаровою камерою, яка має кран для виходу повітря і пари. При стерилізації у водопарову камеру наливають воду до необхідного рівня. Предмети у камері слід розміщувати не дуже щільно, оскільки пара повинна вільно минати між ними. Кришка автоклава герметично закривається. Найпоширеніші режими стерилізації такі:

· 15-45 хв. при надлишковому тиску 0,5 атм (температура досягає 110-112 °С);

· 15-45 хв. при надлишковом тиску 1,0 атм (температура досягає 121°С);

· 10-30 хв. при надлишковому тиску 1,5 атм (температура досягає 126°С).

Після закінчення часу стерилізації нагрів припиняють, відкривають паровий клапан і спускають пару. Стерилізують пором під тиском поживні середовища, скляний посуд, інструменти й ін. Автоклавування є швидким і надійним способом стерилізації, при якому гинуть всі форми мікроорганізмів, навіть найстійкіші спори.

2.6 Пастеризація

Цей прийом часткової стерилізації названий на честь французького вченого Л. Пастера. Спосіб полягає в тому, що рідину, налиту в стерильний посуд, прогрівають на водяній бані при температурі 60-90°С протягом 10-30 хв.

Застосовують пастеризацію для середовищ, які змінюють свої фізико-хімічні властивості при високих температурах. У харчовій промисловості пастеризують молоко, вершки, вино, пиво, соки й ін. При цьому повністю зберігаються вітаміни і смакові якості продуктів. Пастеризовані продукти тривалому зберіганню не підлягають, оскільки при цьому способі стерилізації гинуть лише вегетативні форми мікроорганізмів, а спори залишаються.

У лабораторній практиці в цей спосіб відділяють види мікроорганізмів, що утворюють спори від неспоротворних. У лабораторних умовах пастеризацію проводять або на водяній лазні, або в термостаті при наступних режимах: 60-70°С 30 хв.; 80°С 10-15 хв.

2.7 Дробна стерилізація

Дробна стерилізація (тиндалізація або стерилізація текучою парою) використовується для стерилізації поживних середовищ і розчинів, які псуються при використанні температур вище 100°С. Матеріал стерилізується, в декілька прийомів. Дробним може бути кип'ятіння або стерилізація текучою парою в апараті Коха. Метод розроблений Дж. Тиндалем. Матеріал стерилізують при 100°С 10 хв. За цей час всі вегетативні клітини гинуть, життєздатними залишаються тільки спори. Потім рідину охолоджують до температури, оптимальної для проростання спор (30°С), і через декілька годин знову пропускають пару. Двох-трьох подібних циклів зазвичай буває достатньо для знищення всіх спор.

Тиндалізацію зазвичай проводять 3 дні по 30 хв. щодня, а в перервах залишають матеріал при кімнатній температурі. Це робиться для провокації зростання спор у вегетативні форми і їх знищення при подальших обробках, що підвищує надійність цих способів.

Інший різновид дробної стерилізації (дробна пастеризація) проводиться у водяній бані при температурі 56-58°С протягом 1 г з 5-6-кратним повторенням через 24 г. В інтервалах між прогріваннями матеріал витримується при кімнатній температурі.

Тиндалізацією стерилізують поживні середовища бідні мікроорганізмами, а також середовища, що містять речовини, які легко руйнуються і денатурують при температурі вище 60°С (білки, вітаміни).

3. Методи холодної стерилізації

При холодній стерилізації використовують хімічні речовини або діють на об'єкт чинниками фізичної природи.

3.1 Хімічні методи

Хімічні методи припинення життєдіяльності мікроорганізмів основані на використанні дезинфектантов і антисептиків, що мають неспецифічний ефект, або використанні антибіотиків і синтетичних антимікробних препаратів з вибірковою протимікробною дією. Загибель мікроорганізмів при дезинфекції відбувається в основному в результаті гідролізу компонентів клітин, коагуляції білків, інактивації клітинних ферментів. Метод хімічної стерилізації застосовують при дезинфекції рук, робочого столу, відпрацьованих скелець і т.д.

До антисептиків або дезинфікуючих засобів відносяться мило, деякі органічні барвники, солі важких металів, окисники (хлор, йод, перекис водню, перманганат калія), формалін, спирти (60-70% водні розчини), кислоти, антибіотики, газоподібні речовини (формальдегід, окис етилену, озон) і ін. Стійкість мікроорганізмів до їх дії може суттєво змінюватися залежно від таких факторів, як концентрація активного компоненту, тривалість контакту, рН, температура, вологість.

3.2 Фізичні методи

Фізичні методи стерилізації: стерилізація ультрафіолетовими променями, радіоактивним випромінюваннями, ультразвуком, струмом ультрависокої частоти і ін. Ці прийоми широко використовують в медицині. Стерилізація з використанням опромінення придатна для термолабільних матеріалів. Ультрафіолетові промені використовуються для стерилізації центрифужних пробірок, наконечників для піпеток, матеріалів з термолабільної пластмаси. Час опромінення визначається потужністю лампи, часом дії, ступенем і видовим складом мікроорганізмів забрудненого матеріалу. Вегетативні форми чутливіші до опромінення, чим спори, які в 3-10 разів більш стійкі. Від УФ-випромінювання мікроорганізми можуть бути захищені органічними речовинами, пилом або іншими захисними оболонками. Обмеженням при використанні даного методу стерилізації є низька проникаюча здатність УФ-променів і висока поглинаюча здатність води і скла. Рентгенівське і г-опромінення також ефективно для стерилізації пластмас, харчових продуктів, але вимагає строгого дотримання правил безпеки. Найбільш чутливі до г-опромінення вегетативні клітки бактерій, потім йдуть цвілеві гриби, дріжджі, бактерійні спори і віруси. г-Опромінення використовується для стерилізації лікарняного приладдя, антибіотиків, вітамінів, гормонів, стероїдів, пластмасового разового устаткування, шовного і перев'язувального матеріалу.

Для знезараження повітря використовують бактерицидні лампи. Зважаючи на можливу несприятливу дію ультрафіолетових променів на організм людини бактерицидні лампи включають лише за відсутності людей в приміщенні.

3.3 Механічний метод стерилізації

Механічний метод стерилізації (стерилізація фільтруванням) застосовується в тих випадках, коли субстрати не витримують нагрівання і дії хімічних речовин (білки, сироватки, антибіотики, вітаміни, леткі речовини і ін.). Спосіб полягає в пропусканні рідин і газів через спеціальні дрібнопористі фільтри (бактерійні), діаметр пір яких не перевищує 0,45-0,2 мкм. Фільтри затримують мікроорганізми. Для пропускання розчину через фільтр потрібний вакуум або тиск. Існують два основні типи фільтрів - глибинні і мембранні. Глибинні складаються з волокнистих або гранульованих матеріалів, які спресовані, звиті або зв'язані в лабіринт проточних каналів. Частки затримуються в них в результаті адсорбції і механічного захоплення в матриксі фільтру.

Мембранні фільтри мають безперервну структуру і захоплення ними часток визначається розміром пір. Фільтри містять різні природні (коалин, азбест, целюлоза) або синтетичні (похідні целюлози) матеріали.

До таких дрібнопористих фільтрів, у яких розміри пір менше розмірів бактерій, відносяться фільтри Шамберлана (фільтрувальні свічки) з каоліну, пластинчасті азбестові фільтри Зейтца (рис. 5). Мембранні фільтри виготовляють з колодія, ацетату чи нітрату целюлози та ін. матеріалів.

Фільтри закріплюються в спеціальному утримувачі (приборі Зейтца), який вставляється в приймач фільтрату -- колбу Бунзена. Фільтр Зейтца автоклавують в зібраному вигляді.

Перед стерилізацією фільтр із утримувачем, гумовою пробкою і колбою-приймачем загортають в папір. У відвідну трубку, яка буде приєднана до вакуумного насоса, вставляють ватний тампон.

Рис. 5. Прилад для фільтрування із застосуванням свічки Шамберлана: 1 - рідина, що фільтрується; 2 - свічки Шамберлана; 3 - гумова пробка; 4 - колби Бунзена. Прилад Зейтца (а) і схема роботи мембранних (поверхневих) фільтрів (б); 1 - великопориста скляна або металева пластинка; 2 і 3 - верхня н нижня частини апарату Зейтца; 4 - розрідження; 5 - гумова пробка; 6 - колби Бунзена; 7 - мікробні клітки; 8 - мембранний фільтр; 9 - фільтрат.

В мікробіологічній лабораторії та особливо на виробництві постійно здійснюють контроль ефективності стерилізації. Для цього визначають кількість клітин, які вижили після стерилізації, методом посіву в чашки (див. лабораторну роботу №6) за кількістю колоній, що утворюються. Використовують також і спеціальні біологічні індикатори (бактеріальні спори), які за визначених умов стерилізації гинуть з прогнозованою швидкістю.

Размещено на Allbest.ru