تجهیزات آزمایشگاهی و استیریلیزاسیون

چگونه می توانیم ویروس ها و میکروارگانیسم ها را از بین ببریم؟

برای هزاران سال ، انسان از روش های مختلف فیزیکی کنترل میکروبی برای نگهداری مواد غذایی استفاده کرده است. روش های معمول کنترل شامل استفاده از درجه حرارت بالا، تابش، فیلتراسیون، خشک کردن (خشک شدن) است.

بسیاری از این روش ها به طور خاص سلول ها را با از بین بردن غشاها یا آسیب رساندن به پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک توسط دناتوراسیون، تخریب می کنند و یا از بین می برند. در این مقاله به بررسی روش های مختلف فیزیکی مورد استفاده برای ازبین بردن میکروارگانیسم ها و تجهیزات آزمایشگاهی مرتبط با آن ها می پردازیم.

1

حرارت اولین روش برای از بین بردن ویروس ها و میکروارگانیسم ها

گرمایش یکی از رایج ترین و قدیمی ترین اشکال کنترل میکروبی است که در تکنیک های ساده ای مانند پخت و پز و کنسرو کردن استفاده می شود. گرما می تواند میکروب ها را با تغییر در غشای آنها و از بین بردن پروتئین ها از بین ببرد. نقطه مرگ حرارتی (TDP) یک میکروارگانیسم کمترین دمایی است که در آن 10 میکروب در معرض 10 دقیقه قرار می گیرند.

 

میکروارگانیسم های مختلف به دمای بالا واکنش متفاوتی نشان می دهند، بعضی از آنها (به عنوان مثال ، سازنده های اندوسپور مانند C. botulinum) مقاومت بیشتری در برابر گرما دارند. یک پارامتر مشابه، زمان مرگ حرارتی (TDT)، مدت زمانی است که برای از بین بردن تمام میکروارگانیسم ها در یک نمونه در دمای مشخص مورد نیاز است. این پارامترها اغلب برای توصیف روشهای استریل سازی استفاده می شوند که از دستگاهی مانند اتوکلاو استفاده می کنند.

 

جوشاندن یکی از قدیمی ترین روش های کنترل گرما و رطوبت میکروب ها است و به طور معمول در از بین بردن سلول های رویشی و برخی ویروس ها کاملاً موثر است. با این حال، جوشاندن در از بین بردن اندوسپورها کارآمد نیست. برخی از آندوسپورها می توانند تا 20 ساعت از جوشیدن زنده بمانند. البته جوشاندن در محیط آزمایشگاهی یا کلینیکی یک روش مفید استریل سازی محسوب نمی شود.

 

روش بهینه حذف میکروارگانیسم ها با استفاده از دستگاه اتوکلاو

با دو روش حرارت خشک و مرطوب می توان اقدام به حذف میکروارگانیسم ها نمود، می توان حرارت خشک به طور مثال ۱۷۰ درجه سلسیوس را به مدت ۲ ساعت به وسیله تجهیزات آزمایشگاهی و یا حرارت مرطوب اعمال کرد. در حالت کلی حرارت مرطوب به دلیل نفوذ بیشترآن، موثرتر است. دستگاهی که این فرآیند را انجام می دهد، اتوکلاو نام دارد.

2

اتوکلاو (Autoclave) یا دستگاه استریل با بخار، وسیله ای است که استریل سازی را با استفاده از حرارت به همراه بخار و فشار انجام می دهد. این وسیله توسط میکروبیولوژیست معروف فرانسوی به نام چارلز چمبرلن در سال 1879 اختراع شد.

واژه اتوکلاو از ترکیب دو واژه اتو (از زبان یونانی) به معنای خودکار و کلاویس (از زبان لاتین) به معنای کلید تشکیل شده است. اتوکلاو و علوم آزمایشگاهی دو جز جدا نشدنی از یکدیگر هستند.

دستگاه اتوکلاو یکی از پرکاربردترین دستگاه ها در بسیاری از زمینه ها مانند: میکروبشناسی، پزشکی، دامپزشکی، قارچ شناسی، دندان پزشکی بشمار می رود. ظروف شیشه ای، زباله های پزشکی، ظروف آزمایشگاهی، محیط های کشت موادی هستند که توسط اتوکلاو استریل می شوند.

پاستوریزاسیون

اگرچه استریل سازی کامل برای بسیاری از کاربردهای پزشکی ایده آل است، اما همیشه برای کاربردهای دیگر عملی نیست و همچنین ممکن است کیفیت محصول را تغییر دهد. جوشاندن و اتوکلاو کردن روش های ایده آل برای کنترل رشد میکروبی در بسیاری از غذاها نیست زیرا این روش ها ممکن است قوام و سایر کیفیت های حسی غذا را از بین ببرند. پاستوریزاسیون نوعی کنترل میکروبی برای غذا است که از گرما استفاده می کند اما غذا را استریل نمی کند.

پاستوریزاسیون سنتی باعث می شود عوامل بیماری زا از بین بروند و ضمن حفظ کیفیت غذا ، تعداد میکروب های عامل فساد را کاهش دهد. فرآیند پاستوریزاسیون اولین بار توسط لوئیس پاستور در دهه 1860 به عنوان روشی برای جلوگیری از فساد آبجو و شراب توسعه یافت.

امروزه، از پاستوریزاسیون معمولاً برای از بین بردن عوامل بیماری زای حساس به حرارت در شیر و سایر محصولات غذایی (به عنوان مثال ، آب سیب و عسل) استفاده می شود. با این حال، از آنجا که محصولات غذایی پاستوریزه استریل نیستند، در نهایت خراب می شوند.

 فشار

قرار گرفتن در معرض فشار زیاد میکروب ها را از بین می برد. در صنایع غذایی، از فرآیند فشار بالا (که به آن Pascalization نیز گفته می شود) برای از بین بردن باکتری ها ، مخمرها ، کپک ها ، انگل ها و ویروس ها در مواد غذایی استفاده می شود در حالی که کیفیت غذا حفظ می شود و ماندگاری آن افزایش می یابد.

اعمال فشار زیاد بین 100 تا 800 مگاپاسکال (فشار اتمسفر سطح دریا حدود 1/0 مگاپاسکال است) برای از بین بردن سلولهای رویشی توسط دناتوراسیون پروتئین کافی است ، اما اندوسپورها ممکن است در معرض این فشارها زنده بمانند.

خشک کردن

خشک کردن یا از دست دادن آب و رطوبت روشی است که هزاران سال برای حفظ مواد غذایی مانند کشمش و آلو خشک استفاده می شود. به این دلیل که همه سلول ها از جمله میکروب ها برای متابولیسم و زنده ماندن به آب نیاز دارند این مکانیسم جواب میدهد.

اگرچه خشک شدن، میکروب ها را کنترل می کند ، اما ممکن است همه میکروب ها یا آندوسپورهای آنها را از بین نبرد، که در صورت مساعدتر شدن شرایط و بازیابی محتوای آب ممکن است شروع به رشد مجدد کنند.

تابش - تشعشع

تابش به اشکال مختلف ، از تابش پرانرژی تا نور خورشید ، می تواند برای از بین بردن میکروب ها یا جلوگیری از رشد آنها استفاده شود. تابش یونیزه شامل اشعه ایکس ، اشعه گاما و پرتوهای الکترون با انرژی بالا است. تابش یونیزه آنقدر قوی است که می تواند به سلول منتقل شود ، جایی که ساختارهای مولکولی را تغییر داده و به اجزای سلول آسیب می رساند. به عنوان مثال ، تابش یونیزه شکست های دو رشته ای را در مولکول های DNA ایجاد می کند. این شکست می تواند مستقیماً باعث ایجاد جهش DNA شود.

فیلتراسیون

فیلتراسیون روشی برای جداسازی فیزیکی میکروب ها از نمونه است. هوا معمولاً از طریق فیلترهای ذرات معلق با کارایی بالا (HEPA) فیلتر می شود. فیلترهای HEPA دارای اندازه منافذ موثر 0.3 میکرومتر هستند. هنگام عبور هوا از این فیلترها، فرآیند استریل شدن هوای عبوری صورت می پذیرد.

 

 فیلترهای هپا (HEPA) کاربردهای متنوعی دارند و به طور گسترده ای در تنظیمات بالینی، اتومبیل ها و هواپیماها و حتی در خانه استفاده می شوند. به عنوان مثال، آنها را می توان در جاروبرقی ها، سیستم های گرمایش و تهویه هوا و دستگاه های تصفیه هوا یافت.

کابینت های ایمنی بیولوژیکی یا هود لامینار

کابینت های ایمنی بیولوژیکی یا هود لامینار مثال خوبی در استفاده از فیلترهای HEPA می باشند. فیلترهای HEPA در کابینت های ایمنی بیولوژیکی (BSC) یا همان هود لامینار برای از بین بردن ذرات معلق درهوا از در قسمت میانی و خروجی هود تعبیه شده اند.

استفاده از فیلتر HEPA در ورودی هوا دستگاه هود لامینار مانع از ورود آلاینده های محیطی به دستگاه می شود و یک منطقه تمیز برای استفاده از مواد بیولوژیکی ایجاد می کند.

همچنین استفاده از فیلتر HEPA در خروجی هوای هود لامینار نیز از آلودگی پاتوژن ها به محیط آزمایشگاه جلوگیری می کند، بنابراین یک منطقه کار امن برای پرسنل آزمایشگاه ایجاد می شود.

3

اجزای سازنده هود لامینار

اساس کلی انواع هودهای لامینار (هود جریان آرام خطی) دستگاه شامل  موارد زیر است:

  • محفظه اصلی کار که عموما از جنس استیل ضد زنگ ساخته شده ودارای مجموعه ای از کانال ها است که داخل کابینت فشار منفی ایجاد می کنند.
  • لامپ UV برای استریل سازی
  • درب محافظ متحرک و یا ثابت شیشه ای
  • سیستم هشدار و صفحه کلید های کنترل دستگاه
  • موتور الکتریکی
  • فیلتر ها ی HEPA یا  ULPA

فیلترهای غشایی

از فیلتراسیون می توان برای حذف میکروب ها از نمونه های مایع با استفاده از فیلتراسیون غشایی نیز استفاده کرد. فیلترهای غشایی مایعات عملکرد مشابه فیلترهای HEPA برای هوا را دارند. به طور معمول، فیلترهای غشایی که برای از بین بردن باکتری ها استفاده می شوند، دارای اندازه منافذ موثر 0.2 میکرومتر، کوچکتر از اندازه متوسط باکتری (1 میکرومتر) هستند، اما فیلترها با اندازه منافذ کوچکتر، برای نیازهای خاص در دسترس هستند.

فیلتراسیون غشایی برای از بین بردن باکتری ها از انواع مختلف محلول های حساس به گرما که در آزمایشگاه استفاده می شوند ، مانند محلول های آنتی بیوتیک و محلول های ویتامین ، مفید است. غالباً هنگام فیلتر کردن حجم کم ، از فیلترهای سرنگ استفاده می شود ، اما فیلترهای خلا معمولاً برای فیلتر کردن حجم بیشتر استفاده می شوند.

سخن پایانی

در این مقاله روش های مختلف مقابله با میکروارگانیسم ها، از روش های سنتی و قدیمی تا روش های مبتنی بر تجهیزات مدرن آزمایشگاهی مانند هودلامینار و اتوکلاو ارائه شده است. عملکرد و اصول کاری این تجهیزات آزمایشگاهی مبتنی بر روش هایی است که به صورت علمی ثابت شده اند.

منبع: رویان ایران – مرجع تخصصی فروش تجهیزات آزمایشگاهی