История
История
Содержание статьи:
Современная наука о жизни относится двояко к объекту своего изучения. С одной стороны, те организмы, которые учёные изучают, они окружают заботой. Всё новые микробиологические среды удовлетворяют всё более тонкие запросы всё более экзотических культур клеток.Термостаты и биореакторы могут посоперничать по сложности устройства с самыми высокотехнологичными аппаратами. А протоколы работы с клеточными линиями более строги, чем порядки в современной больнице.
С другой же стороны вся нежелательная жизнь, не та, которую исследователь целенаправленно взял в работу, беспощадно истребляется. Учитывая, что наше окружение прямо-таки кишит жизнью, это очень непростая задача. В кубическом метре воздуха может быть до двух миллионов микроорганизмов, в природной воде такое же количество может быть уже в одном миллилитре. Конечно, это показатели для самых загрязнённых мест, но и в гораздо более чистых образцах естественное содержание бактерий грибов, включая споры, и простейших не опускается ниже одной или двух тысяч. Фактически, мы постоянно живём в насыщенном жизнью бульоне.
При этом большинство манипуляций в медицине, биологии, а, зачастую, и в других науках, требуют если не стерильности, то хотя бы чистоты рабочих поверхностей и материалов. Единственный микроорганизм, попавший в питательную среду, может дать “пророст”. То есть размножиться и произвести обильное потомство, которое погубит нужные исследователю клетки, исказит результаты анализа, и вообще сделает бессмысленной всю уже проделанную долгую и кропотливую работу. Попав в реагент белковой или углеводной природы, микроорганизм может его попросту съесть. Учитывая стоимость многих таких веществ, подобное происшествие будет настоящей бедой. Продукты жизнедеятельности организмов в лабораторной посуде могут значительно искажать результаты анализа. Одной из самых больших проблем для работы с полимеразной цепной реакцией, или ПЦР-тестом, является контаминация рабочего бокса. Ведь для этого анализа достаточно следов генетического материала, чтобы дать положительный результат. Так во время сезонной эпидемии гриппа, единственный чих в чистой части кабинета для проведения ПЦР, может стать причиной тысяч ошибок. Ну и конечно, не следует забывать и о самом обычном заражении. Везде, где речь идёт о медицинской работе с живыми организмами, существует вероятность, что звери заболеют, следы хирургических операций воспалятся, а в худшем случае у подопытных животных начнётся сепсис.
В общем, лабораторная работа требует стерильности. Но как же её достичь? Есть два основных направления. Не пропустить микроорганизмы туда где их ещё нет, или уничтожить те, что уже есть. Рассмотрим их по очереди.
Самый простой способ получить стерильную жидкость или воздух ‒ пропустить их через фильтр. Именно так достигается стерильность большинства ламинарных шкафов и боксов, это своеобразные верстаки для стерильной работы, и целые комнаты, в которых поддерживаются заданные условия.
Стоит сказать, что как раз в случае боксов и ламинаров, фильтры работают не совсем так как обычно. В большинстве случаев фильтр ‒ это одна или несколько наложенных друг на друга сеточек, с очень маленькими отверстиями. Когда сквозь них проходит поток жидкости или газа, такой фильтр пропускает все частицы, которые меньше размера их отверстий, и задерживают все, что больше. Конечно, этот принцип работает и в газовых фильтрах. Но для них он скорее вреден, так как крупные частицы забивают фильтр. А значит он выйдет из строя раньше времени.
Для очистки воздуха используются так называемые HEPA - фильтры. Это аббревиатура, которая расшифровывается High Efficiency Particulate Arrestance, то есть, высокоэффективное задерживание частиц. Такие фильтры тоже выглядят как сита из очень тонких, переплетённых в разных направлениях волокон, между которыми есть пространства всего в несколько микрон. Основной механизм работы таких фильтров заключается в том, что частицы прилипают к волокнам, а не застревают между ними. Поэтому их ёмкость может быть огромна.
Увы, для фильтрации жидкости такой подход не работает. Молекулы жидкости будут вести себя ровно так же как те вещества, что нужно удержать, и мгновенно превратят высокотехнологичное изделие в бесполезный кирпич. Поэтому для очистки жидкостей применяют обычные фильтры с диаметром ячеек до нескольких десятков нанометров. Впрочем, часто и они выглядят не совсем так, как можно ожидать. Часто это толстые керамические пробки, требующие для применения довольно внушительного давления.
Впрочем, если аэрофильтры справляются с очисткой воздуха и от грязи, и от бактерий, и от вирусов, то в случае с жидкостями всё несколько сложнее. Конечно, описанные фильтры удержат любые микроорганизмы. Но вот продукты их жизнедеятельности, или даже вирусы, стоящие на границе, отделяющей существ от веществ, они не остановят. Кроме того, фильтры по сути являются расходным материалом, зачастую довольно дорогим в изготовлении. Поэтому часто гораздо проще просто уничтожить все организмы, способные помешать работе.
Есть две большие группы способов избавиться от контаминации ‒ так называют наличие где-то микроорганизмов. Первое большое семейство методов ‒ это использование уничтожающих микроорганизмов химических веществ. Суть всех этих методов одна: химическое вещество проникает внутрь клетки микроорганизма и нарушает её обменные процессы. Кто-то окисляет всё вещества подряд, кто-то связывает чётко определённые классы веществ. А, например, спирт вызывает денатурацию всех гидрофильных белков. А вот мыло, например, само по себе не обладает стерилизующим свойствами, оно только помогает удалить закрепившиеся бактерии с поверхности.
Вторая большая группа методов ‒ это уничтожение микроорганизмов при помощи каких-то физических воздействий. И типов таких воздействий тоже в основном два. Либо воздействие губительных для жизни излучений, от ультрафиолета до радиации, либо воздействие температуры.
Обработка ультрафиолетом подходит, когда нужно обеззаразить сразу большой объём воздуха. Регулярное кварцевание позволяет поддерживать воздух в очень чистом состоянии. Причём, этот метод защищает от подавляющего большинства бактерий, вирусов и простейших. Даже грибы, самые трудно выводимые из всей микроскопической братии, выдерживают ультрафиолет только в форме спор. Увы, есть у этого метода и один очень значительный минус. Любая тень создаёт зону, где микроорганизмы могут переждать опасный для себя период.
Второй самый распространённый вид стерилизации ‒ использование перегретого пара под давлением. В плотно закрытом автоклаве пар создаёт избыточное давление, благодаря чему вода начинает кипеть при более высокой температуре. Длительное выдерживание подобных условий губительно для подавляющего большинства организмов, которые могут встретиться в научном или медицинском учреждении.
Вот так современные исследователи, образно говоря, поддерживают чистоту научной мысли. На сегодня это всё. Будьте аккуратны, и не позволяйте витающим вокруг микробам навредить вам.
С помощью личного кабинета Вы сможете:
Сравнение
