Розробка технології довготривалого зберігання бактерій з використанням методу сорбційно-контактного зневоднення

Ефективність довготривалого зберігання бактерій, висушених методом сорбційно-контактного зневоднення, залежить від захисного стабілізувального середовища, використання якого необхідно здійснювати з урахуванням видових особливостей бактерій. Так, найкращий рівень збереження життєздатних клітин Escherichia coli № 1084 (85,6±2,2) % і Salmonella cholerae suis № 9 (82,5±4,2) % забезпечує середовище, до складу якого входять: сахароза, тіосечовина, глутамат натрію та пептон; Streptococcus faecalis "Костянтинівський" (87,6±2,8) %, Staphylococcus aureus АТСС (84,8±3,3) % та тест-штаму Bacillus cereus АТСС (86,0±4,3) % - сахарозо-желатинове середовище; Clostridium oedematiens 198 - сахарозо-желатинове та середовище Файбіча; Erysipelothrix rhusiopathiae № 149 (75,3±4,0) % - сахарозо-пептон-желатинове середовище.

Оптимальною вихідною концентрацією бактеріальних клітин у суспензії, яка забезпечує високий рівень життєздатності контактно зневоднених мікроорганізмів упродовж 2 років зберігання є 210⁹ мікробних клітин на 1 г сухого препарату.

Сорбційно-контактне зневоднення практично не викликає негативних змін з боку ультраструктури бактеріальної клітини та пошкоджень її оболонки. Тоді як ліофілізація часто призводить до зміни форми клітин, лізису та зморщування бактеріальної оболонки.

Сорбційно-контактне зневоднення забезпечує можливість тривалого зберігання бактерій (впродовж 2 років) без змін культурально-морфологічних, тинкторіальних, біохімічних, антигенних і патогенних властивостей.

Загибель клітин на етапах процесу зневоднення для бактерій, що піддаються сорбційно-контактному зневодненню, становить у середньому близько 3 %, у той час як у ліофільно висушених бактерій відсоток загиблих бактеріальних клітин у процесі ліофілізації сягає до 10 %. У кінці терміну зберігання (через 2 роки) ці показники становлять відповідно 15-25 % та 15-45 %.

Розроблена технологія висушування бактерій методом сорбційно-контактного зневоднення дозволяє отримувати препарати високої якості, вільні від контамінації сторонньою бактеріальною і грибковою мікрофлорою, без сторонніх домішок, конгломератів і цвілі, із залишковою вологістю в межах 10-13 %.

ПРОПОЗИЦІЇ ДЛЯ ПРАКТИКИ

1. "Методичні рекомендації по довготривалому збереженню бактерій методом сорбційно-контактного зневоднення", затверджені Науково-методичною радою Державного департаменту ветеринарної медицини Міністерства аграрної політики України (протокол № 4 від 23 грудня 2004 року).

2. Технологія довготривалого зберігання бактерій з використанням методу сорбційно-контактного зневоднення з метою тривалого зберігання мікроорганізмів може бути використана в лабораторіях ветеринарної медицини, депозитаріях і науково-дослідних установах ветеринарної медицини.

3. Результати досліджень рекомендуємо включати в програму дисциплін "Мікробіологія", "Вірусологія" та "Біотехнологія" для викладання студентам факультетів ветеринарної медицини навчальних закладів ІІІ та ІV рівнів акредитації.

СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Пінчук Н. Г., Головко А. М., Скрипник В. Г., Котляр Д. О. Тривале збереження бактерій шляхом контактного висушування // Ветеринарна медицина: Міжвід. темат. наук. зб. - Харків, 2003. - Вип. 82. - С. 453-455. (Дисертантом проведено експериментальні дослідження, збір і аналіз даних та їх узагальнення)

2. Пінчук Н. Г., Кудрявченко О. П. Порівняльна характеристика біологічних властивостей вакцинного штаму Salmonella cholerae suis № 9 після контактного та ліофільного висушування // Ветеринарна медицина: Міжвід. темат. наук. зб. - Харків, 2004. - Вип. 83. - С. 189-193. (Дисертантом сплановано досліди, здійснені експериментальні дослідження, обробка даних та їх узагальнення)

3. Головко А. М., Скрипник В. Г., Пінчук Н. Г. Способи довготривалого збереження колекційних культур мікроорганізмів, переваги та недоліки // Матеріали ІІ міжнародного конгресу спеціалістів ветеринарної медицини (3-4 серпня 2004 р., м. Київ, Україна). - 2004. - С. 69-70. (Дисертантом проведені збір і аналіз даних та їх узагальнення)

4. Методичні рекомендації по довготривалому збереженню бактерій методом сорбційно-контактного зневоднення / Головко А. М., Скрипник В. Г., Пінчук Н. Г., Гордієнко О. І., Ординська Д. О. - К., 2004. - 18 с. (Дисертант приймала участь у написанні рекомендацій)

5. Пінчук Н. Г. Новий метод довготривалого збереження колекційних культур мікроорганізмів // Ветеринарна біотехнологія. - К.: "Аграрна наука", 2005. - № 6. - С. 126-132.

6. Деклараційний патент № 5333 Україна, МКИ 7С12N1/20. Спосіб контактного висушування для довготривалого збереження бактерій / А. М. Головко, Н. Г. Пінчук - № 2004010313; заявлено 15.01.04; опубл. 15.03.05, Бюл. № 3. - 2 с. (Дисертант провів експериментальні дослідження й оформив заявку на патент)

АНОТАЦІЯ

Пінчук Н. Г. Розробка технології довготривалого зберігання бактерій з використанням методу сорбційно-контактного зневоднення. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата ветеринарних наук за спеціальністю 16.00.03 - ветеринарна мікробіологія та вірусологія. - Національний науковий центр "Інститут експериментальної і клінічної ветеринарної медицини", Харків, 2008.

Дисертація присвячена розробці технології довготривалого зберігання бактерій з використанням методу сорбційно-контактного зневоднення. Здійснено підбір складових, на основі яких розроблено сорбційно-дисперсійний модуль, використання якого разом із оптимальними режимами зневоднення забезпечило мінімальну втрату кількості життєздатних бактерій у процесі зневоднення та тривалий час після висушування.

Вивчено вплив різних співвідношень адсорбенту з адсорбтивом на основні біологічні властивості мікроорганізмів та встановлено оптимальні їх співвідношення для різних таксономічних видів бактерій.

Розроблено систему заходів щодо запобігання контамінації культур мікроорганізмів при проведенні контактного зневоднення, яка дозволяє попередити забруднення біоматеріалу як на стадіях приготування та зневоднення біооб'єкта, так і на етапах використання та зберігання препаратів.

Проведено порівняльне вивчення ефективності методів ліофільного висушування та сорбційно-контактного зневоднення.

Установлено, що сорбційно-контактне зневоднення має технологічні переваги, мінімальне інструментальне забезпечення, а також щадний режим висушування, за рахунок чого забезпечується збереження основних біологічних властивостей бактерій, їх ультраструктури та рівня збереження життєздатності впродовж тривалого зберігання препаратів.

Ключові слова: сорбційно-дисперсійний модуль, сорбційно-контактне зневоднення, адсорбент, адсорбтив, ліофільне висушування, методи довготривалого зберігання, життєздатність.

АННОТАЦИЯ

Пинчук Н. Г. Разработка технологии длительного сохранения бактерий с использованием метода сорбционно-контактного обезвоживания. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата ветеринарных наук по специальности 16.00.03 - ветеринарная микробиология и вирусология. Национальный научный центр "Институт экспериментальной и клинической ветеринарной медицины", Харьков, 2008.

Диссертация посвящена разработке технологии длительного сохранения бактерий различных таксономических видов с использованием метода сорбционно-контактного обезвоживания. В результате экспериментальных исследований проведен подбор составных для сорбционно-дисперсионного модуля, в состав которого входят: наполнитель-обезвоживатель биомассы - гранулированная ионообменная смола марки КБ-4П-2, дезагрегант-диспергатор биомассы - гидрофобный аэросил марки АМ-1-300 и посредник-обезвоживатель - лактоза, а также отработан режим постепенного обезвоживания бактериальных клеток.

Для сорбционно-контактного обезвоживания коллекционных штаммов бактерий рекомендуется использовать гранулированную ионообменную смолу марки КБ-4П-2 в Na⁺-форме с размером гранул 160-630 мкм, концентрацией иона водорода не менее 8,0 ед. рН, остаточной влажностью менее 1 % и коэффициентом набухания не ниже 4,4.

На основании проведенных исследований можно утверждать, что использование сорбционно-дисперсионного модуля вместе с оптимальными, щадящими режимами обезвоживания обеспечивают минимальную потерю жизнеспособных бактерий как в процессе обезвоживания, так и длительный период после высушивания.

Изучено влияние различных соотношений адсорбента с адсорбтивом на основные биологические свойства микроорганизмов и установлены оптимальные их соотношения для различных видов бактерий.

Как показал анализ, соотношение адсорбента к адсорбтиву 4:1-5:1 обеспечивает полное сохранение биологических свойств и высокий уровень жизнеспособности микроорганизмов; практически не отличается у различных видов бактерий.

В результате экспериментальных исследований было установлено прямо пропорциональную зависимость относительно сохранения уровня жизнеспособности контактно высушенными штаммами бактерий от исходной концентрации микробных клеток в суспензии при их длительном хранении. Так, в суспензиях, которые содержали 2Ч10⁹ микробных клеток, через 2 года после сорбционно-контактного обезвоживания сохранилось практически в 1,5 раза больше живых бактерий, чем в суспензиях с концентрацией клеток 1Ч10⁹.

Разработано систему мероприятий по предотвращению контаминации культур микроорганизмов при проведении контактного обезвоживания. Разработанная система позволяет предупредить загрязнение биоматериала как на стадиях приготовления и обезвоживания биообъекта, так и на этапах использования и сохранения препаратов.

Проведено сравнительное изучение эффективности методов лиофильного высушивания и сорбционно-контактного обезвоживания.

На основе проведенного анализа установлено, что гибель клеток на этапах процесса обезвоживания для бактерий, которые были высушены методом сорбционно-контактного обезвоживания составляет в среднем около 3 %, в то время как у лиофильно высушенных бактерий процент бактериальных клеток, которые погибли в процессе лиофилизации достигает 10 %. В конце срока хранения (через 2 года) эти показатели составляли соответственно 15-25 и 15-45 %.

Теоретически обобщена и практически обоснована эффективность использования технологии длительного сохранения бактерий с использованием метода сорбционно-контактного обезвоживания в лабораториях ветеринарной медицины, депозитариях и научно-исследовательских учреждениях с целью длительного хранения бактерий различных видов.

Установлено, что сорбционно-контактное обезвоживание имеет технологические преимущества, минимальное инструментальное обеспечение, а также щадящий режим высушивания, вследствие чего обеспечивается сохранение основных биологических свойств бактерий, их ультраструктуры и уровня сохранения жизнеспособности при длительном хранении препаратов.

Ключевые слова: сорбционно-дисперсионный модуль, сорбционно-контактное обезвоживание, адсорбент, адсорбтив, лиофильное высушивание, методы длительного сохранения, жизнеспособность.

ANNOTATION

Pinchuk N. G. Development of the technology for long-term storage of the bacteria using dehydratation sorbtion-contact method. - Manuscript.

Thesis for scientific degree of the Candidate of Veterinary Sciences, speciality 16.00.03 - Veterinary Microbiology and Virology. National Scientific Center "Institute of Experimental and Clinical Veterinary Medicine", Kharkiv, 2008.

The dissertation was dedicated for development of the technology of long-term storage of the bacteria using sorbtion-contact dehydratation. It was carried out issues to pick up compounds on the base of sorbtion-dispersion module using it with optimum dehydratation conditions and providing the minimal loss of the live bacteria during dehydratation and for long-term after drying.

The influence of different correlation of the adsorbent and adsorbtive on the base of biological peculiarities of the microorganisms and it was established optimal ratio for different taxonomic bacteria species.

As it was shown in the analysis, adsorbent to adsorbtive ratio equal 4:1-5:1 provided complete maintenance of biological activity and high vitality level, what was almost equal among microorganisms what were reckoned to different groups.

The system of arrangements for lowering the probability of microorganism cultures contamination during contact drying.

This is allowed to prevent pollution of the bio material on the stage preparation and dehydratation of the bio object and on stage of storage of the medicines.

The comparative studying of lyophilic drying methods effectiveness and sorbtion-contact dehydratation were carrying out.

Theoretically generalized and practically substantiated efficacy of the technology of bacteria long-term storage using of the sorbtion-contact dehydratation method in the conditions of the laboratory of veterinary medicine, depositaries and research institutes for the bacteria of different species long-term storing.

It was established, what sorbtion-contact dehydratation technological advantages, requires minimal instrumental supplying, and sparing drying conditions for saving the main biological peculiarities of bacteria, their ultra structure and high level of vitality during long-term of storage of the biomedicines.

Key words: sorbtion-dispersion module, sorbtion-contact dehydratation, adsorbent, adsorbtive, lyophilic drying, long-term storage, vitality.

Размещено на Allbest.ru