Ј
Использование: медицина, пищевая, микробиологическая и другие отрасли про- м|31шленности, в частности стерилизация питательных сред. Сущность изобретения: способ включает обработку сред СВЧ-излу- чением, при этом перед облучением определяют спектральную характеристику среды, контаминированной микроорганизмами, и аналогичной среды, не содержащей микроорганизмов, сравнивают полученные спектры, выявляют резонансные полосы поглощения излучения микроорганизмами и выбирают частоты излучения, соответствующие резонансным полосам поглощения излучения микроорганизмами при минимальном поглощении излучения чистой средой. 1 табл.
Изобретение относится к способам стерилизации воздействием физических факторов на биологические объекты, в частности, но биополимеры (ДНК, РНК) из которых состоят микроорганизмы и вирусы и может быть использовано для избирательной стерилизации вирулентных микроорганизмов в биологически активных питательных средах, а также в пищевой промышленности и биотехнологиях.
Целью изобретения является снижение энергоемкости процесса и вредного воздей- ствия излучения на среду.
Указанная цель достигается тем, что пе- облучением определяют спектральную характеристику среды, контаминированной микроорганизмами, и аналогичной среды, нО содержащей микроорганизмов, сравнивают полученные спектры, выявляют резонансные полосы поглощения излучения микроорганизмами и выбирают частоты излучения, соответствующие резонансным полосам поглощения излучения микроорганизмами при минимальном поглощении излучения чистой средой,
Для подтверждения положительного эффекта предлагаемого изобретения были проведены простейшие эксперименты по стерилизации микроорганизмов различных видов. С этой целью была разработана специальная волноводная система, позволяющая определить спектры поглощения бактериальных культур при помощи 3-х сантиметровой панорамы Р2-67. В практически замкнутую по СВЧ волноводную систему, подключенную к этому прибору, между излучающим и приемным рупорами на одинаковых диэлектрических подложках (в данном случае, на стекле) помещались образцы выбранных культур и определялась зависимость коэффициента поглощения IRI энергии СВЧ-поля от частоты в диапазоне
00
со о.
g
со
от 12 до 20 ГГц, По результатам измерений определялся главный максимум поглощения и централ ьн ая резонансная частота. Затем волноводная система с образцами культур подключалась к мощному импульсному СВЧ генератору и на найденных частотах проводилось стерилизующее облучение. Уровень СВЧ-мощности при заданном времени облучения определялся экспериментально (требуемый уровень СВЧ-мощности может быть также определен теоретически на основании предварительных измерений КСВ-коэффициента стоячей волны и коэффициента поглощения СВЧ-поля),
В таблице приводятся данные, характеризующие процесс СВЧ стерилизации различных микроорганизмов. Эффективность стерилизации оценивалась по известным биологическим методикам.
Характерная особенность предлагаемо; го способа состоит в том, что стерилизиру- зощая доза облучения в 0,8-КВт для E.coll на частоте 16,85 ГГц совершенно безвредна для A.pasteurianum, стерилизующая мощность для которой на собственной резонансной частоте меньше, чем для E.coll (В этих экспериментах образцы культур одновременно помещались между рупорами волно- водной системы).
Совокупность операций заявляемого способа и частотный диапазон СВЧ электромагнитного излучения обеспечивают избирательнуюстерилизациюмикроорганизмов. Определение спектра поглощений вирусом энергии электромагнитного излучения служит для аыбора частот, на которых возможна наиболее эффективная передача энергии излучения биологическому объекту. Облучение питательной биологической средь СВЧ полем (например, импульсным) на выбранной частоте (или частотах), обеспечивает преобразование энергии СВЧ излучения в тепловой нагрев микроорганизма и приводит к его деструкции.
Применение предлагаемого метода стерилизации основано на известном явлении избирательного, резонансного поглощения элементами биологических структур энергии электромагнитного поля в СВЧ-диапа- зоне. В данном случае такими элементами являются аминокислоты, полипептиды и ряд других биополимеров из которых состоят сложные биологические структуры и для которых известен эффект резонансного поглощения энергии СВЧ-поля. Можно указать и более мелкие фрагменты органических молекул из которых сконструированы аминокислоты и. полипептиды.
Для этих объектов расчетным путем, а также экспериментально с высокой точностью определены частоты резонансного поглощения энергии высокочастотного электромагнитного поля. Резонансное поглощение энергии СВЧ поля и преобразование ее во вращательно-колебательную энергию фрагментов молекулы эквивалентно повышению температуры облучаемого
объекта. Частота электромагнитного поля, возбуждающего колебания молекулы (или биополимера) зависит от ее размера, пространственной конфигурации и химического состава, т.е., специфична по отношению
к структуре биологического объекта. В этом заключается основное отличие предлагаемого способа от известных способов стерилизации таких, как, например, способ стерилизации, основанный на облучении
биологической среды жестким ультрафиолетовым излучением. Такое излучение, как и нерезонансное СВЧ электромагнитное, не обладает структурной избирательностью и разрушает химические связи практически
во всех органических соединениях.
Возможная область применения предлагаемого способа относится к стерилизации пищевых продуктов, некоторого медицинского и биологического инструмента и разного рода приспособлений, не подлежащих по каким-либо причинам стерилизации традиционными методами. Возможно также применение данного способа для профилактического очищения медицинских и биологических препаратов, биологически активных жидкостей, так, например, предлагаемый способ стерилизации может, в перспективе, найти применение для стерилизации вируса СПИДа в донорской крови и ее фракциях.
Формула изобретения Способ стерилизации питательных сред в контейнерах, включающий обработку сред
СВЧ-излучением, отличающийся тем, что, с целью снижения энергоемкости процесса и вредного воздействия излучения на среду, перед облучением определяют спектральную характеристику среды, контаминированной микроорганизмами, и аналогичной среды, не содержащей микроорганизмов, сравнивают полученные спектры, выявляют резонансные полосы поглощения излучения микроорганизмами и выбирают частоты излучения, соответствующие резонансным полосам поглощения излучения микроорганизмами при минимальном поглощении излучения чистой средой.
