Дослідження зі знищення мікроорганізмів озоном, стаття, Аеролайф
Для довкілля його використання має великі переваги: через застосування в малих дозах не виявляється побічних ефектів, тому озон не забруднює навколишнє середовище, а є потужним дезінфектором. Застосування озону може скоротити і обмежити вже традиційне використання хімічних речовин, що застосовуються для дезінфекції, внаслідок прояву більшого ефекту, а також результату у боротьбі із забрудненнями навколишнього середовища при використанні його як стерилізуючого та дезінфікуючого засобу. Порівняно з продуктами, що містять хлор, озон має ряд переваг, наприклад, при використанні його в процесах виробництва продуктів харчування; Великі переваги озону виявляються при санітарній обробці та дезінфекції продуктів, матеріалів, поверхонь, інструментів, обладнання, трубопроводів, контейнерів іпрактично будь-якої області чи поверхні. Одна молекула озону за своєю дією еквівалентна від 3000 до 10000 молекул хлору, вона вбиває патогенні мікроорганізми у 3500 разів швидше, ніж молекула хлору.
Озон в силу своєї потужної дезінфікуючої дії використовується для очищення води та повітря від мікроорганізмів (реакція зветься озонування), багато з яких є патогенними. Зважаючи на свій спосіб життя бактерії навчилися пристосовуватися до будь-яких умов, що створює деякі труднощі, наприклад, у медицині, при лікуванні багатьох захворювань, спричинених патогенними штамами мікроорганізмів.
Бактерії – одноклітинні мікроорганізми, що мають відносно просту структуру. Бактеріальна клітина оточена оболонкою, що складається з клітинної стінки, периплазми та плазматичної мембрани. Клітинна стінка включає поверхневий шар, що межує із зовнішнім середовищем, зовнішню мембрану (у грамнегативних бактерій) і пептидоглікановий шар, що забезпечує форму клітини та її цілісність. Простір між зовнішньою та плазматичною мембранами – периплазма – містить безліч білків; Плазматична мембрана обмежує цитоплазму.
Зразковий механізм дії:
| Мал. 1. Здорові бактеріальні клітини (палички), грамнегативна бактерія. |  |
| Мал. 2. Молекула озону (синя) вступає в контакт з клітинною стінкою (збільшене зображення). Клітинна стінка є життєво важливою для бактерій, оскільки вона дозволяє організму зберігати свою форму. |  |
| Мал. 3. Як тільки молекула озону проконтактувала з клітинною стінкою, у ній утворюється розрив завдяки окисленню фосфоліпідів та ліпопротеїнів, що призводить до утворення пероксидів; реакція називаєтьсяокисним вибухом. |  |
| Мал. 4. Створені в результаті дії озону отвори (пробоїни) у клітинній стінці травмують (приводять до стресу) клітину бактерії. |  |
| Мал. 5. Бактеріальна клітина поступово втрачає свою форму, тоді як молекули озону продовжують руйнувати клітинну стінку. |  |
| Мал. 6. Після впливу озону на бактеріальну клітину протягом кількох секунд, клітинна стінка бактерій більше не здатна підтримувати свою форму і клітина гине. |  |
Озон дуже ефективний при дії на штами мікроорганізмів, стійких до антибіотиків: дослідження 107 пацієнтів з діабетичними виразками – причина поганого кровообігу та нейропатії – виявило причину – розвиток бактеріальних культур E. coli, Klebsiella, Pseudomonas, Proteus, Enterobacte та Peptostreptococcus. Антибіотики часто не можуть проникнути досить глибоко в рану і нерідко викликають вторинні дерматити. Крім того, антибіотик може впливати тільки на частину спектра інфекційних мікроорганізмів рани через формування резистентних штамів, наприклад, метицилін-резистентний золотистий стафілокок.
Антимікробна активність озону збільшується у рідкому середовищі при кислих pH. Озон впливає на клітинний та гуморальний імунітет людини: він стимулює проліферацію імунокомпетентних клітин та синтез імуноглобулінів, активує макрофагів та підвищує чутливість мікроорганізмів до фагоцитозу. Боліснотворні мікроорганізми, що населяють організм людини, здебільшого - анаероби; озон призводить до зростання парціального тиску O 2 у тканинах та покращує транспортування кисню в крові, щов результаті призводить до зміни клітинного метаболізму - активізації аеробних процесів (гліколіз, цикл Кребса, окислення жирних кислот), а отже, до загибелі анаеробних мікроорганізмів.
Шкіра людини є домівкою для багатьох патогенних мікроорганізмів, які не виявляють своєї патогенності при нормальному стані. У пошкодженій тканині ці мікроорганізми виявляють свою інвазійність; в ранах, що погано загоюються, в глибоких шарах дерми анаеробні мікроорганізми (наприклад, Bacteroides, Clostridium ) можуть викликати нагноєння, внаслідок того, що віддалені від антимікробної дії кисню повітря. Аеробні мікроорганізми, такі як Staphylococcus epidermis, Corynebacteria, і Propionobacteria, які, як правило, також мешкають на шкірі людини, здатні викликати ураження шкіри у разі порушення її цілісності.
При достатньому часі впливу та концентрації озону будь-який вид бактерій, за винятком, мабуть, найвитриваліших, наприклад, Deinococcus radiodurans, завжди піддаються його впливу. До озон-чутливих бактерій відносяться бактерії сімейства Enterobacteriaceae - велика група грамнегативних мікроорганізмів - природні жителі шлунково-кишкового тракту людини, що включає Escherichia coli, Salmonella, Enterobacter, Shigella, Klebsiella, Serratia. До інших озон-чутливих мікроорганізмів відносяться стрептококи, стафілококи, Legionella, Pseudomonas, Yersinia, Campylobacteri, Mycobacteria. Група вчених з Індії провела дослідження щодо впливу озонування на патогенні мікроорганізми, як об'єкт дослідження використовувалися Escherichia coli, Pseudomonas fluorescens, Salmonella typhi та Klebsiella pneumoniae. У ході даного експерименту були зроблені висіви мікроорганізмів на скошений агар та уколом, потім вониінкубувалися протягом 18-24 год при 37 після чого проводилися біохімічні тести: утилізація цитрату, на індол, уреазний, утилізацію трьох цукрів, на утворення ацетоїну, а також визначалася рухливість і грам-приналежність. Перед впливом озону на культуру вимірювалася оптична щільність спектрофотометрі при нм. Бактеріальні культури були піддані впливу озону через різні проміжки часу з наступним висівом на середовища. В результаті виявилося, що після дії озону оптична щільність поступово зменшувалася; в порівнянні з іншими видами бактерій найбільш чутливим виявився штам E. coli; Дія озону пригнічує ріст кишкової палички та Pseudomonas fluorescens.
Як перспектива, озон може застосовуватися як один з «нових» способів лікування карієсу зубів (Fagrell T.G., Dietz W., Lingström P.,2008).
Безпосередня дія озону на мікроорганізм з метою його руйнування для різних мікроорганізмів відрізняється як часом впливу, так і концентрацією (див. таблицю 1)
Таблиця 1. Приклади дії озону на різні мікроорганізми
Мікроорганізм
Результат дії
Клітини руйнуються за дії озону (c=0,2 мг/л) протягом 30 секунд.