Стерилизация ионизирующим излучением
Для действия ионизирующих излучений характерны следующие моменты [64]. На биологические объекты действуют кванты и частицы с энергиями от сотен до миллионов электрон-вольт, способные разорвать любые виды химических связей.
Поглощение энергии излучений происходит во всех встречающихся на их пути молекулах независимо от строения последних. Микроорганизмы не имеют способов полезного использования ионизирующих излучений в основном из-за мощности и универсальности действия этих излучений. Подробное рассмотрение механизмов процессов, наблюдаемых при взаимодействии ионизирующих излучений с микроорганизмами, не входит в нашу задачу. Остановимся лишь на некоторых вопросах, характеризующих отношение микробов к излучению как к одному из летальных факторов. Рассмотрим некоторые модели [64, 126].Известно, что при поглощении и переносе энергии излучения образуется большое число химически измененных молекул. При этом существенное значение для радиационного поражения клетки имеет лишь самая •незначительная часть молекул. Этот вывод следует из результатов изучения зависимости эффективности действия излучений (инактивация фермента, фага, клетки
и др.) от дозы облучения, наглядно представляемой в виде так называемых дозовых кривых. Распределение ионизаций в клетке или облучаемом веществе имеет статистический характер. Вероятность Рк возникновения ka ионизаций в некотором объеме Еи (при среднем числе /ги ионизаций в единице объема) равна:
где кя — целое число (1, 2, 3...); — чувствительный объем или
мишень, он может совпадать или не совпадать с общим объемом объекта (молекула, вирус, бактериальная клетка).
Если для гибели клетки необходимо, чтобы в объеме Еи возникло не менее k„ ионизаций, то микроорганизмы с числом ионизаций меньше /ги останутся жизнеспособными.
Общее число выживших объектов (микроорганизмов) равно:
или
Количество выживших одноударных микроорганизмов, у которых в объеме Еи не произошло ионизаций, равно:
или
где Р-О — доза облучения.
Величина объема V,, для одноударных микроорганизмов равна:
Для большого количества разнообразных белков, ферментов, гормонов и фагов величина Уи, вычисленная по уравнению (71), хорошо согласуется с дан-
48
ными, полученными с помощью прямых методов измерения [64].
Изучено действие ионизирующей радиации на микроорганизмы, в том числе и для количественной оценки эффективности режимов стерилизации [64], что имеет прямое отношение к обсуждаемой нами проблеме. Проведена экспериментальная проверка теоретической модели, в которой предполагалось, что при радиационной стерилизации должна существовать пропорциональная зависимость между интенсивностью контаминации предметов микроорганизмами и дозой облучения этих предметов:
где Ря — вероятность отсутствия на облучаемой поверхности микроорганизмов с разной чувствительностью ги к дозе радиации а (0, і)—среднее число организмов с радиочувствительностью разного типа к облучению; к- и п, — параметры, характеризующие резистентность микроорганизмов к радиационной инактивации в соответствии с миогоударным механизмом отмирания; последний предполагает следующее соотношение:
где No — количество жизнеспособных микроорганизмов до воздействия радиации (т=0); N — то же, но после воздействия радиации в момент времени т.
В качестве высокорадиорезистентной модели использовали споры Вас. pumilus Е 601, а низкорадиорезис- тентной модели — клетки Serratia marcescens. Капсулы с различной обсемененностью испытуемых образцов в смеси и отдельно облучали различными дозами у-лучей от источников ®°Со и определяли число сохранивших жизнеспособность микроорганизмов. Результаты статистической обработки экспериментальных данных полностью подтвердили правильность теоретических представлений.
3.4.