Главная Обратная связь

Дисциплины:






Тема Т8. Значення асептики в біотехнологічних процесах



Біотехнологічні процеси, як правило, проводять в асептичних умовах, хоча можуть бути виключення для деяких з них. Наприклад, при культивуванні окремих еукаріот (дріжджі) у негерметизованих ферментаторах (нестерильний процес) відбувається помітне зниження рН середовища, де домінуюче положення дріжджів не змінюється при потраплянні бактерій - контоменантів (від лат. contamіnatіo - забруднення, зараження, змішання) - вони не можуть скласти конкуренції основному виду.

Асептика (від греч. а-ні, sepsіs- гниття) - це комплекс заходів, спрямованих на запобігання потрапляння в середовище (об'єкт) сторонніх мікроорганізмів, включаючи хвороботворні. Отже, асептика в біологічній технології й, наприклад, у хірургії - це не те саме поняття. У першому випадку припускають використання якого-небудь біооб’єкту (у тому числі - мікроба) і повне виключення потрапляння інших мікроорганізмів, що є забруднювачами. У другому випадку прагнуть виключити будь-яку можливість потрапляння патогенних мікробів і мікробів - контамінантів на операційне поле або в рану.

Кожний з матеріальних потоків у біотехнологічних процесах - потенційне джерело мікробів - контамінантів.

Асептика може включати вологе прибирання приміщень, обробку їх ультрафіолетовими променями, антисептичними засобами, використання стерильних інструментів, середовищ, технологічного одягу, подачу стерильного повітря і ін. Отже комплекс заходів, що забезпечують асептику біотехнологічних процесів, включає: механічний, фізичний й хімічний захист біооб’єкту й середовища його перебування, а при необхідності - і кінцевий продукт. До механічного захисту відносяться: видалення механічних домішок, герметизація устаткування, ізоляція вузлів і з'єднань; до фізичного - обробка повітря й поверхонь приладів й апаратів ультрафіолетовими променями, кип'ятіння, стерилізація пором під тиском, обробка ультразвуком; до хімічного - обробка поверхонь хімічними антисептиками.

У виробничих умовах джерелами микробів-контамінантів можуть бути ґрунт, вода, повітря, люди. Із ґрунту в сферу біотехнологічних процесів потрапляють спороутворюючі бацили, конідії грибів, актиноміцети; ці ж мікроорганізми з пилом можуть потрапити в повітря, за посередництвом якого вони здатні проникнути в середовище вирощування біооб’єкту або в кінцевий продукт виробництва.

Якісний склад і розміри часток у повітряному пилу коливаються в широких межах. У виробничих приміщеннях це залежить від конструкційних особливостей будинку, троянди вітрів, географічної зони розташування міста й підприємства, наявності або відсутності потоків автомобільного й іншого транспорту, кількості безпосередньо зайнятих у технологічному процесі людей, характеру й локалізації складських приміщень і т.д..



Пил, що утворюється або/і крапельки вологи в повітрі, як правило, містять на своїй поверхні шар адсорбованого повітря й більшу або меншу кількість мікроорганізмів. Газова оболонка охороняє частки від змочування. Такі частки являють собою дисперсну фазу аерозолю, стійкість якої залежить від розмірів (величини) часток, їх електричного заряду й поверхневої енергії. Необхідно пам'ятати, що у випадку знаходження на частках аерозолю мікробних клітин, те їх негативний електричний заряд буде привносити свою частку в загальний заряд частки. Спираючись лише на величину аерозолю, що містить мікроорганізми, можна виділити три фази його: крупноядерну (діаметр часток більше 100 мкм), дрібноядерну (діаметр часток менш 100 мкм) і фазу бактеріального пилу (діаметр часток від 1 мкм до 100 мкм). Частки крупноядерної фази протягом декількох секунд осідають із повітря, тоді як частки двох інших фаз можуть довгостроково перебувати в повітрі, утворюючи стійку колоїдну систему. У таблиці 8.1 представлені дані про швидкості седиментації часток у повітрі й, для порівняння, у воді.

Бактеріальний пил може формуватися з перших двох фаз після їх висихання й повторного потрапляння в повітря. У розряд часток з діаметром від 0,001 мкм до 1 мкм підпадають віруси й деякі бактерії. Аерозолі можуть бути шкідливими й для людини не тільки через мікроби, що перебувають на частках пилу або крапельках рідини, але й самі по собі внаслідок проникнення в альвеоли дихальної системи з наступним розладом її функцій.

 

Таблиця 8.1 - Седиментаційна швидкість (мкм/с) для сферических часток в повітрі при н.у. (18°с, 1,01·105Па) та у воді при 21°С

Діаметр часток, мкм В повітрі У воді
0,1 1,0 0,001
1,0 42,0 0,11
5,0 960,0 2,8
10,0 3650,0 11.1

 

 

У такому розумінні шкідливими є наступні аерозольні частки: азбесту, алебастру, абразивного порошку, графіту, гіпсу, діоксида титану, дорожнього пилу, вапна, каоліну, корунду, карбіду кремнію, мармуру, оксиду олова, скловолокна й ін. В альвеоли проникають частки розміром менш 3 мкм при швидкості потоку вдихуваного повітря вже близько 1 см/с.

По ступені забруднення повітря мікробами й механічними частками розраховуючи на 1м3 виробничі приміщення, у яких асептично виготовляють лікарські засоби, класифікують по класності в такий спосіб:

1-й клас чистоти з ламінарним потоком стерильного повітря - для виготовлення стерильних ліків - не повинне бути мікробів, а механічних часток розміром до 0,5 мкм - не більше 3500;

2- й клас чистоти - до 50 мікробних клітин, до 2500 часток розміром 5 мкм і до 350000 часток розміром 0,5 мкм;

3- й клас чистоти - до 100 мікробних клітин (ЗА клас - до 200 і ЗБ клас - до 500 кліток), до 25000 часток розміром 5 мкм і до 3500000 часток розміром 0,5 мкм;

4- й клас чистоти - за ГОСТ 12.1.005 - 86.

Для приміщень 2-го й 3-го класів чистоти, у яких виготовляють нестерильні лікарські засоби, нормування повітря по змісту механічних часток не передбачається.

Працюючі в приміщеннях різного ступеня чистоти повинні одягати що рекомендує й придатну для таких цілей технологічний одяг (відповідно до вимог системи GMP). Так, у приміщеннях першого класу, де кратність обміну повітря в годину 600-200, одягають стерильний костюм, головний убор повинен повністю закривати волосся, включаючи бороду, і загортатися під комір костюма; на особу одягається маска щоб уникнути влучення часток і краплі в навколишнє середовище; на руки одягають стерилізовані без сипучих матеріалів рукавички з каучуку або пластичних матеріалів, на ступні - стерилізоване або продезінфіковане взуття, включаючи бахіли. Низ штанів підвертають у взуття (як і рукава костюма - у рукавички). Від захисного одягу не повинні попадати в повітря частки й волокна, а сама вона повинна затримувати частки, що виходять із тіла оператора. Зазначений одяг повинен бути разового використання або використатися протягом одного дня, якщо результати перевірки підтверджують таку можливість. Рукавички рекомендується постійно дезінфікувати під час операцій, маски й рукавички необхідно міняти перед кожною робочою процедурою. Стерильну зону бажано проектувати таким чином, щоб всі операції можна було спостерігати ззовні. У робочих зонах таких приміщень всі відкриті поверхні повинні бути гладкими, непроникними, нерозбитими, зручними для очищення й дезінфекції, де й коли це необхідно, без важкодоступних виступів і поглиблень, полиць, шаф, зайвого встаткування, розсувні двері тут небажані через можливість скупчення пилу в пазах; стічні й каналізаційні труби не повинні проходити в стерильних зонах. Кімнати для зміни одягу необхідно проектувати й будувати з повітряними шлюзами, що забезпечуються стерильним повітрям. Двері з повітряними шлюзами не повинні відкриватися одночасно; між шлюзами повинна бути система для візуального або аудиоконтроля. Миття рук і засобу для цього повинні бути тільки в кімнаті для зміни одягу.

У робочі приміщення повинен подаватися стерильне повітря під позитивним тиском.

У приміщеннях другого класу чистоти із кратністю обміну повітря 20-60 варто одягати гладкий (без складок) комбінезон, стягнутий на поясі, з манжетами, що щільно облягають щиколотки ніг; на голову необхідно одягати шолом-каптур, що повністю закриває волосся, ніс та підборіддя; на обличча - маску; на руки - гумові (або з еластичних полімерів) рукавички, на ноги - стерильне або продезінфіковане взуття, поверх якої рекомендується одягати бахіли, повністю закриваюче ступню. Нижня частина штанів повинна заправлятися в бахіли, а рукава комбінезона - у рукавички. Жодна частина тіла не повинна бути відкрита.

У приміщеннях третього класу чистоти із кратністю обміну повітря 1-15 рекомендується одягати комбінезон, або куртку із зібраними рукавами на зап'ястях й коміром-стійкою, шапочку або косинку, штани, бахіли й маску.

У приміщеннях четвертого класу чистоти рекомендується одягати комбінезон, або куртку й штани, або халат, шапочку або косинку з бавовняних або лляних тканин.

З водою в сферу технологічного процесу можуть потрапити грамнегативні бактерії із груп ентеробактерій, псевдомонасов і деяких інших. У природних відкритих водоймах виявляються целлюлозоруйнуючі, нітрифікуючі та денітрифікуючі бактерії, цианобактерії, аммоніфікатори, залізобактерії й багато інших. Лише вода артезіанських колодязів, глибоких шарів (скважина) і джерел відрізняється високою чистотою. Варто пам'ятати, що чим більше вода забруднена органічними речовинами, тим більше в ній утримується мікробів.

За ступенем забруднення відкритих водойм розрізняють 3 зони сапробності (від лат. saprotes -гниття): полісапробна - сильно забруднена, яка містить в 1 мл кілька мільйонів мікробних клітин, включаючи гнильні й кишкові бактерії; мезосапробна - помірно забруднена, яка містить в 1 мл до 100000 мікробних клітин з перевагою аеробних видів; олігосапробна - зона чистої води, що містить в 1 мл не більше 1000 мікробних клітин із представників залізо-, сіркобактерій й деяких інших видів. Полісапробні зони характерні для річок, що протікають по населених пунктах або поблизу їх, і де у воду потрапляють рідкі відходи з великих свинарських ферм, каналізаційні стоки й стоки промислових підприємств. У такій воді можуть бути санітарно-показові (Е. colі, Streptococcus faecalіs), умовно патогенні псевдомонади, інші види, а також хвороботворні мікроорганізми із групи ентеробактерій.

Седиментационная стійкість бактерій у воді досить виражена. Варто також мати на увазі й мінімальні значення активної води (aw) для різних мікроорганізмів, під якою розуміють відношення тиску пари розчину (Vs) до тиску пар чистої води (Vpw):

В таблиці 8.1 наведені данні про мінімальне значення активної води для різних груп мікроорганізмів.

 

Таблиця 8.1 – Мінімальне значення aw для мікроорганізмів

 

Группа микробов-сапрофитов Минимальные значения aw
Мезофільні бактерії 0,91
Галофільні бактерії 0,75
Психрофільні бактерії 0,75
Дріжджі 0,88
Нитчасті гриби 0,62 - 0,93
Осмофільні дріжджі 0,60
Нитчасті гриби - ксерофіти 0,65

 

Для сировини небезпечним рівнем вологості при тривалому зберіганні є показник aw, що перевищує 0,6, рідше - 0,7.

З урахуванням всіх характеристик необхідно здійснювати підготовку води для використання її в біологічній технології.

Люди, зайняті в біотехнологічному виробництві, також можуть бути джерелом контамінуючої мікрофлори - грамегативних бактерій, коків, мікоплазм, вірусів й ін. Тільки на поверхні шкіри може зосереджувати до 1010 мікробних клітин. Найбільш забрудненими є кисті рук, ступні, лікті, шия, груди, промежина, пахові області. Різноманітна й численна мікрофлора ротової порожнини: бактеріальні й коккові форми, вібріони, спірилли й спірохети, нокардії, дифтероїди, протозойні організми, аспорогенні дріжджі роду Candіda, мікоплазми, віруси й ін. При розмові, кашлі, чиханні мікроби у великому числі попадають у повітря. Установлено, що здорова людина за одне чихання виділяє до 20000 мікробних клітин, здатних поширюватися по горизонталі, у середньому, до 1,5 м. Крапельки носового слизу, слини й мокротиння, підсихаючи, утворять частки, покриті білкової або глікопротеїновою оболонкою, що утримуютьі мікробні клітини. У таких частках мікроорганізми довгостроково зберігаються й можуть бути причиною нестерильності матеріалів (об'єктів) на яких-небудь технологічних операціях.

Джерелом мікробів-забруднювачів можуть бути деякі компоненти поживних середовищ наприклад, кукурудзяний екстракт (фаги, дріжджі й ін.).

Рослинні віруси часто виявляються в культурах каллусних тканин; високу заклопотаність у цьому змісті викликають також культури клітин тваринних тканин і клітин людини, будучи винятково сприятливими середовищами для контамінуючої мікрофлори.

Мікроби -контамінанти не тільки можуть придушити розвиток і функції біооб’єкту в силу конкуренції й антибіоза, але й дезорганізувати яку-небудь тканину - середовище вирощування; більше того, деякі з них здатні продуціювати токсичні речовини, які можуть потрапити в цільовий продукт (так само як і самі мікроби-забруднювачі).

Контрольні питання до теми Т8

1. Визначте поняття асептика.

2. За якою формулою визначається мінімальні значення активної води (aw) для різних мікроорганізмів?

3. Які показники aw длямезофільних бактерій, психрофільних бактерій, дріжджів, нитчастих бактерій.

4. Назвіть джерело мікробів – контамінантів в біотехнологічному процесі.





sdamzavas.net - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...