السيطرة على الكائنات الحية الدقيقة

السيطرة على الكائنات الحية
الدقيقة
Control of Microbial Growth
نلجأ عادة إلى السيطرة على
الميكروبات إما لمنع انتقال العدوى أو منع التلوث أو لمنع الفساد الغذائي.
وللسيطرة على الميكروبات يلاحظ أنه ليس من الضروري قتل جميع الميكروبات
الموجودة، بل يلُجأ أحيانا إلى وقف نموها ونشاطها أو إزالتها من الجسم
المراد تعقيمه. وتستخدم عديد من الوسائل والمواد كل منها له مدى معين،
وحالات خاصة يُستخدم فيها .
المصطلحات العلمية المرتبطة بوسائل السيطرة
على النمو الميكروبي
المصطلح التعريف
التعقيم
Sterilization هو
القضاء على جميع أشكال الحياة الميكروبية على الجسم أو المادة المراد
تعقيمها، بما فيها تدمير الجراثيم الداخلية حيث إنها أكثر أشكال الحياة
الميكروبية مقاومة. والتعقيم يكون مطلقاً، أي لا توجد له درجات.
التطهير
Disinfection
هو القضاء على الخلايا الخضرية الممرضة دون الجراثيم الداخلية أو
الفيروسات. وتكون المادة المطهرة عادة مادة كيميائية تضاف إلى الجسم المراد
تطهيره، مما يؤدى إلي تقليل عدد الميكروبات أو تثبيط نموها. ولا يؤدى
التطهير إلى التعقيم الكامل.
المطهرات
Antisepsis هي الكيماويات
المستخدمة في إبادة الميكروبات من على جلد الكائن ألحي، أو الأعضاء
المخاطية، أو أي أنسجة حية.
قاتلات الجراثيم
Germicide
(cideقاتل
=) هي المركبات الكيميائية التي تقتل الميكروبات سريعا أي تقتل
البروتوبلازم. ومن أمثلتها:
قاتلات البكتريا
Bactericide
قاتلات الجراثيم
Sporicide
قاتلات الفطريات
Fungicide
قاتلات الفيروسات
Viricide

قاتلات الأميبا والبروتوزوا Amoebicide
موقفات النمو البكتيري
Bacteriostatic
فيها يتم تثبيط النمو البكتيري وإيقاف التكاثر مع عدم قتل البكتريا،
وبالتالي إذا أزيلت هذه المواد يمكن للبكتريا معاودة نشاطها وتكاثرها.
وتوجد أيضاً موقفات للنمو الفطرى والتي توقف النمو الفطرى وتكاثره.
الخلو
من الميكروبات
Asepsis
بدون ميكروبات) (asepsis = هو غياب
الميكروبات الممرضة من على شيء ما أو مساحة محددة. وتصُمم تقنية الإخلاء من
الميكروبات لمنع دخولها إلي داخل جسم أو مساحة ما. ومثالها إجراء العمليات
الجراحية تحت ظروف خالية تماماً من الميكروبات.
إزالة الجراثيم
Degerming
هو إزالة الميكروبات من على جلد كائن حي بالتنظيف الميكانيكي أو باستخدام
المطهرات.
الوقاية الصحية
Sanitization هو تقليل أعداد الميكروبات
الممرضة للارتفاع بمستويات الصحة العام باستخدام الكيماويات أو المطهرات.


العوامل
المؤثرة في عملية السيطرة على الميكروبات
1. درجة الحرارة Temperature
وتركيز أيون الهيدروجين pH
2. نوع الميكروبات وعددها Population size
and composition
of microorganisms
1. الحالة الفسيولوجية للميكروب
Physiological state of microbe
2. العوامل البيئية المحيطة Surrounding
enviromental factors
تركيز العامل المستخدم Concentration and
intensity of used factor

ميكانيكية تأثير العوامل المستخدمة في
السيطرة على الميكروبات
تتفاوت الميكانيكية التي تعمل بها مختلف
الكيماويات والعوامل الفيزيائية في تأثيرها في الميكروبات، والذي يؤدي في
النهاية إلي قتلها أو تثبيط فاعليتها. ويمكن إيجاز ميكانيكية تأثير هذه
العوامل في:
1- تغيير نفاذية الغشاء الخلوي Altration of membrane
permeability
2- تدمير البروتين والأحماض النووية Destruction of
protein and
nucleic acids


الطرق الفيزيائية للسيطرة على
الميكروبات
Microbial Control by Physical Methods
أولا: الحرارة
Heat
1. تُعتبر الحرارة من أكثر الطرق استعمالا لقتل الميكروبات
وبالذات في مجال حفظ الأغذية، وتعقيم أدوات المختبرات والمستشفيات. وتعتبر
الحرارة من أكثر طرق التعقيم استعمالا نظراً لتكلفتها الاقتصادية وسهولة
السيطرة عليها. وتقتل الحرارة الخلايا الميكروبية عن طريق إتلاف النظام
الإنزيمي للخلايا وتدميره.وعند استخدام عمليات التعقيم بالحرارة يجب أن
يؤخذ في الاعتبار عدة عوامل منها: Thermal Death Point (TDP)
ويقصد
بها أقل درجة حرارة تكفي لقتل جميع الخلايا الميكروبية الموجودة في المادة
السائلة في مدة 10 دقائق. ذلك أن قدرة الخلايا على تحمل الحرارة تتفاوت بين
ميكروب وآخر.
2. Thermal Death Time (TDT)
ويقصد به أقصر فترة تكفي
لقتل 90 % من الميكروبات الموجودة في بيئة سائلة عند درجة حرارة ثابتة.
وتعتبر كل من TDP، TDT على درجة كبيرة من الأهمية لتحديد كمية الحرارة
التي نستخدمها في التعقيم لقتل الميكروبات الموجودة في المادة.
3.
Decimal Reduction Time
ويقصد به الوقت بالدقائق الكافي لقتل 90 % من
خلايا البكتيريا عند درجة حرارة ثابتة. ويعتبر هذا العامل مهمًا جدًا،
وبالذات في صناعة التعليب.
وتستخدم الحرارة في عمليات التعقيم إما في
صورة جافة Dry heat أو في صورة رطبة Moist heat. فالحرارة الجافة تقتل
الميكروبات بفعل عامل الأكسدة Oxidation بينما الحرارة الرطبة تقتل
الميكروبات بفعل وجود الرطوبة التي تساعد على سرعة تكسير روابط
الهيدروجين التي تربط جزيئات البروتين في صورتها الثلاثية الأبعاد Three
dimensional structure .
1. التعقيم بالحرارة الجافة Dry heat
sterilization
 استخدام اللهب المباشر :
يعتبر من أبسط صور التعقيم
باستخدام الحرارة الجافة، وتستخدم هذه الطريقة في المختبرات لتعقيم إبر
التلقيح حيث تعرض هذه الإبر للهب المباشر حتى تصل إلى درجة الاحمرار، وبهذه
الطريقة يمكن القضاء على جميع صور الحياة الميكروبية على الإبرة.

استخدام الهواء الجاف الساخن:
حيث توضع الأدوات المراد تعقيمها في جهاز
يشبه الفرن عند درجة حرارة 170ْ م لمدة ساعتين. وفي هذه الطريقة كلما
ارتفعت درجة الحرارة وطالت مدة التعريض حصلنا على نتائج أفضل، نظرا لبطء
توصيل الحرارة الجافة، مقارنة بالحرارة الرطبة.
2. التعقيم بالحرارة
الرطبة Moist heat sterilization
الغلي هو أحدى طرق التعقيم بالحرارة
الرطبة الا أن الغليان لا يمكن اعتباره طريقة تعقيمية يعتمد عليها في كل
الأحوال. وللحصول على وسيلة تعقيم آمنة ومضمونة باستعمال الحرارة الرطبة،
فإنه من الضروري الوصول بدرجة الحرارة إلى أعلى من درجة الغليان وذلك
باستعمال البخار تحت ضغط داخل الجهاز المعروف باسم أتوكلاف Autoclave .
وتستخدم في الحالات التي لا تتأثر فيها المواد المراد تعقيمها بالحرارة أو
الرطوبة تحت الضغط. ويلاحظ أنه كلما ارتفع الضغط المستعمل زادت درجة
الحرارة. وكلما زاد الضغط زادت درجة الحرارة. وفي أجهزة الأوتوكلاف
Autoclaves فإن البخار تحت ضغط 15 باوند/البوصة المربعة تصل درجة حرارته
إلى 121ْ م، وهذه كافية لقتل جميع صور الحياة الميكروبية بما فيها الجراثيم
في مدة 15 دقيقة أو أكثر بقليل حسب كمية المادة المراد تعقيمها. وتستخدم
طريقة التعقيم هذه Autoclaving لتعقيم البيئات المغذية، الأدوات، القطن،...
إلخ، وكل ما يستطيع تحمل درجة الحرارة والضغط العالي.
3. البسترة
Pasteurization
العالم لويس باستير في بداية نشأة علم الميكروبيولوجي
طور هذه الطريقة للقضاء على الميكروبات التي كانت تسبب فساد النبيذ في
فرنسا، وسميت هذة الطريقة باسمة.
ثانيا: الترشيح Filtration
يُعرف
الترشيح بأنه مرور أي مادة سائلة أو غازية خلال سطح يحتوي على ثقوب صغيرة
جدا لدرجة تكفي لمنع مرور الأحياء الدقيقة خلالها.. وتستخدم هذه الطريقة
لتعقيم المواد الحساسة للحرارة (أي التي تتأثر عند تعقيمها بالحرارة)، مثل
المضادات الحيوية، بعض البيئات المغذية، الإنزيمات، اللقاحات.
ثالثا:
التجفيف Dessication
يعتبر وجود الماء ضروريا لنمو الأحياء الدقيقة
وتكاثرها. وفي حالة سحب الماء من المادة تنشأ لدينا حالة الجفاف
Dessication حيث لا تستطيع فيها الأحياء الدقيقة النمو أو التكاثر، ولكنها
تستطيع أن تعيش كامنة لعدة سنين. وعند إعادة الماء بوسيلة أو بأخرى إلى هذه
المادة تستعيد الميكروبات نشاطها المتمثل في النمو والتكاثر. ويُعتمد على
هذا المبدأ في عمليات حفظ المزارع الميكروبية في المختبرات بطريقة التجفيد
Lyophilization.
رابعا: الضغط الأسموزى Osmotic pressure

يعتمد استخدام الأملاح والسكريات لحفظ الأطعمة وحمايتها من الفساد
الميكروبي على تأثير الضغط الأسموزى Osmotic pressure، ذلك أن زيادة تركيز
هذه المواد (سكريات، أملاح) في الوسط الخارجي يؤدى إلى خلق ظروف بيئة
مرتفعة التركيز Hypertonic تؤدي إلى سحب الماء من داخل الخلية الميكروبية.
وهذه الطريقة تشبه إلى حد كبير طريقه التجفيف Dessication المذكورة أعلاه
من حيث اعتماد كلتا الطريقتين على مبدأ سحب الماء من الخلية، وبالتإلى وقف
نشاطها الحيوي مع أن كلتا الطريقتين لا تؤديان إلى موت الخلية مباشرة.
ويلاحظ أنه بمجرد سحب الماء من الخلية ينكمش الغشاء البلازمي ويبتعد عن
جدار الخلية، وتسمى هذه العملية البلزمةPlasmolyses، ويقف النمو والتكاثر.
وتستخدم هذه الطريقة في حفظ الأطعمة ومنع الفساد الميكروبي فيها وذلك
باستخدام التمليح في حالة اللحوم والتسكير في حالة الفواكه وغيرها.
غير
أنه يلاحظ أن قدرة الفطريات (عفن وخمائر) على تحمل الضغط الأسموزى العإلى،
والجفاف، إضافة إلى قدرتها على النمو في الوسط الحمضي مقارنة بالبكتيريا،
يجعلها أكثر قدرة على إفساد الفواكه وبعض المواد الغذائية حتى المعاملة
منها بالسكريات أو الأملاح.
خامسا: الإشعاع Radiation
يعتمد تأثير
الإشعاع في الميكروبات على طول موجة الأشعة، كثافتها، وطول مدة التعرض
لها. ويستعمل لهذا الغرض نوعان من الإشعاعات هما:
1. الأشعة المؤينة
Ionizing radiation :مثل أشعة إكس وأشعة جاما
2. الأشعة غيرالمؤينة Non
ionizing radiation
وهي أشعة ذات موجات أقصر من تلك التي تميز الإشعاعات
المؤينة، ومن أمثلتها إشعاعات الضوء فوق البنفسجي Ultra violet light. ومن
المجالات التي تستخدم فيها هذه الإشعاعات: تعقيم الهواء في المستشفيات،
والمطاعم،.. إلخ، وتستخدم في تعقيم الأمصال واللقاحات والسموم… إلخ. ومن
سلبيات هذه الإشعاعات احتمال تأثيرها في العين، وطول التعرض لها يؤدي إلى
إحداث حروق بالجلد، والإصابة بسرطان الجلد. كما أن عدم قدرتها على الاختراق
يحتم تعريض الميكروبات لها بطريقة مباشرة إذا أريد الحصول على نتائج فعالة
من استخدامها، ذلك أن وجود أي حاجز مثل الأوراق والأقمشة،... إلخ، يمنع
وصولها إلى الميكروبات.

الطرق الكيميائية للسيطرة على الميكروبات
Chemical
Methods of Microbial Control
تستخدم الكيماويات في مقاومة الميكروبات
على الأنسجة الحية وبعض الأدوات والسطوح. ويجب أن تتوفر في المادة
الكيمائية المستخدمة كمطهر لمقاومة الميكروبات التالي:
1. سرعة التأثير.
2.
ذات مدى تأثير واسع على الميكروبات.
3. القدرة على التخلل داخل الجسم
المعامل.
4. قابليتها للخلط مع الماء لتكوين محلول أو مستحلب ثابت.
5.
لا تتأثر بالمواد العضوية التي قد تكون موجودة على المادة المراد
معاملتها.
6. لا تتحلل وتفقد فعاليتها عند تعرضها للضوء، أو الحرارة، أو
الظروف غير المناسبة.
7. لا تؤثر في المادة المعاملة بالصبغ أو
التدمير،...إلخ.
8. ليس لها تأثير ضار على الإنسان أو الحيوان إذا كانت
ستستخدم كمطهر للجروح.












الطرق
الفيزيائية المستخدمة للسيطرة على نمو الميكروبات
أولا: طرق التعقيم
بالحرارة
الطريقة ميكانيكية التأثير المواد ـ الأدوات ملاحظات
التعقيم
بالحرارة الرطبة:
الغليان أو تيار البخار تغيير طبيعة الميكروب
أطباق بتري، الأحواض الزجاجية، مختلف الأجهزة. قتل البكتريا السالبة
والفطريات الممرضة والعديد من الفيروسات خلال 10 دقائق.أقل تأثيراً على
الجراثيم الداخلية.

التعقيم بالأتوكلاف
تغيير طبيعة الميكروب
البيئات
الميكروبية، المحإلىل، الأدوات، الملابس، الأجهزة، وأي أدوات تتحمل درجات
الحرارة المرتفعة مع الضغط.
طريقة فعالة جداً للتعقيم، ويكون على 121ْ م
تحت ضغط 15 رطل / بوصة2. وفيها تُقتل جميع الخلايا الخضرية والجراثيم
الداخلية خلال حوإلى 15 دقيقة.
التعقيم بالحرارة الجافة
اللهب
المباشر الاحتراق الكامل والتحويل إلى رماد. إبر التلقيح والمشارط
والملاقط طريقة فعالة جداً للتعقيم التام
الحرق الاحتراق الكامل
والتحويل إلى رماد. الأكواب الورقية، الملابس، الأكياس، المناشف الورقية.
طريقة فعالة جداً للتعقيم التام
التعقيم بالهواء الساخن تغيير
طبيعة الميكروب الزجاجات الفارغة، الماصات، السرنجات.. طريقة فعالة جداً
ولكن تحتاج إلى درجة حرارة 170ْ م لمدة ساعتين تقريباً.
البسترة
تغيير
طبيعة الميكروب اللبن، الكريم، بعض المشروبات الروحية. معاملة اللبن على
درجة حرارة 72م لمدة حوإلى 15ثانية مما يؤدى إلى قتل كل البكتريا الممرضة
وبعض غير الممرضة.
الحرارة المنخفضة:
التبريد يؤدى إلى قلة التفاعلات
الكيميائية والتغيرات الممكنة في البروتينات.
الأغذية، الأدوية، حفظ
المزارع الميكروبية.
لها تأثير موقف لنمو البكتريا
التجميـد يؤدى
إلى قلة التفاعلات الكيميائية والتغيرات الممكنة في البروتينات. الأغذية،
الأدوية، حفظ المزارع الميكروبية. طريقة فعالة لحفظ المزارع الميكروبية ما
بين – 5 و – 95ْ م.

ثانيا طرق التعقيم الأخرى
الضغط الأسموزي
بلزمة الخلايا الميكروبية حفظ الأغذية من نتيجتها أن تفقد الخلايا
الميكروبية الماء الموجود داخلها.
الإشعاع
1. المتأين تدمير الـ
DNA باستخدام أشعة X وجاما وكذلك حزم إلكترونية عإلىة الطاقة. تستخدم في
تعقيم المركبات الدوائية، المكونات الطبية، وكذلك الخاصة بالأسنان. ليس
شائع الاستخدام في التعقيم المعتاد.
2. الغير متأين إحداث أضرار للـ DNA
بواسطة الأشعة فوق البنفسجية. تُطبق عملياً باستخدام مصدر للأشعة فوق
البنفسجية. الإشعاع ليست لديه قدرة كبيرة على النفاذية.