Антимикробная активность неравновесной плазмы: оценка в условиях экспериментального моделирования

В объектах окружающей среды микроорганизмы образуют стабильные прокариотические ассоциации (консорциумы, плёнки и др.). Генотипические и фенотипические признаки штаммов этих ассоциаций отличаются от типовых признаков микроорганизмов, в том числе по параметрам устойчивости (чувствительности) к неблагоприятным факторам физической природы [1, 2].

Цель работы — оценка антимикробной активности неравновесной (низкотемпературной) воздушной плазменной струи в условиях экспериментального моделирования в отношении консорциумов микроорганизмов.

Моделирование биологических эффектов неравновесной плазмы проводили с использованием типовых штаммов микроорганизмов и изолятов из объектов среды технологического окружения фармацевтических производств. Использовали суточную культуру микроорганизмов. Неравновесная низкотемпературная плазма была получена в результате работы аппарата «Алоэ», предназначенного для генерации воздушной плазменной струи. 0,1 мл суспензии микроорганизмов в концентрации 10⁴–10⁵ КОЕ/мл наносили на поверхность чашек Петри с плотной питательной средой и равномерно распределяли по поверхности среды. Чашки обрабатывали плазмой в замкнутом объёме в течение 5 мин, 10 мин и 15 мин.

Для количественной оценки антимикробного действия был предложен показатель снижения количества микроорганизмов R, который рассчитывали по формуле (1):

где R — показатель снижения количества микроорганизмов, %;
N₀ — количество колоний микроорганизмов на чашке Петри до обработки (контроль), КОЕ;
N_i — количество колоний микроорганизмов на чашке Петри после i-й минуты обработки, КОЕ.

Результаты модельного эксперимента представлены в таблице.

В результате проведённых исследований установлено, что консорциумы микроорганизмов, состоящие из типовых штаммов, являются чувствительными к воздействию плазмы. В основном это обусловлено гибелью грамположительных бактерий в составе консорциума. Выделенный при мониторинге объектов внутренней среды фармацевтического производства консорциум из штаммов бактерий рода Cronobacter также демонстрировал хорошую восприимчивость к плазменной обработке: после 15 мин экспозиции наблюдалась инактивация более 90% клеток. В то же время для консорциума из бактерий S. paucimobilis и K. kristinae, выделенного при мониторинге объектов технологической среды фармацевтических производств, не удалось добиться выраженной гибели бактерий даже после 15 мин непрерывной обработки.

В результате экспериментальной оценки антимикробного потенциала неравновесной плазмы в условиях моделирования in vitro установлено, что природные консорциумы из объектов среды технологического окружения фармацевтических производств демонстрировали более высокую устойчивость к плазменной обработке.