5. Вплив поверхнево активних речовин на мікроорганізми

Багато синтетичних поверхнево-активні речовини мають антимікробні властивості. Крім природної стійкості деяких мікроорганізмів до біоцидних препаратів, мікроорганізми швидко адаптуються до несприятливих факторів, в тому числі і до впливу антимікробних засобів. Цей феномен пояснюється, в першу чергу, виживанням в умовах контакту з біоцидом найбільш стійких (резистентних) штамів бактеріальної популяції. У підсумку, внаслідок мутації, виживають клітини, що мають змінений ген. Описано випадки розмноження потенційно патогенних мікроорганізмів у розчинах, призначених для дезінфекції, адаптації до терапевтичних доз антибіотиків і полірезистентності до десятків антимікробних засобів. Антимікробна дія ПАР залежить, перш за все, від типу зєднання. Найбільш високу бактерицидну дію виявляють катіонні речовини, неіоногенні - слабке, аніоноактивні займають проміжне положення.

Аніонні ПАР впливають головним чином на грампозитивні бактерії. Антимікробний ефект АПАВ залежить від їх хімічної будови. Чим більше атомів вуглецю, тим сильніше дія зєднання. Активність аніонних сполук посилюється при зниженні рН середовища .

Неіоногенні речовини характеризуються більш слабким антимікробну дію; деякі з них зовсім не мають активність. Характер впливу на мікроорганізми залежить від хімічної будови НПАВ. , Твіни не тільки не пригноблюють мікроорганізми, але навіть стимулюють їх зростання У присутності неіоногенних ПАР в значних концентраціях не спостерігається спороношення у міцеліальних грибів, хоча і відбувається їх зростання.

Катіонні ПАР активні по відношенню до грампозитивних і грамнегативних мікроорганізмів. По відношенню до грибів катіонні речовини найбільш активні У присутності полісахаридів (агар-агару, крохмалю, целюлози) і білкових речовин (казеїну, сироватки крові, пептона, желатини, альбуміну) знижується антимікробна активність ряду катіонних і амфотерних ПАР. Причому бактеріостатичну дію на грамнегативні бактерії знижується в більшій мірі, ніж на грампозитивні, в той час як бактерицидну дію зменшується однаково.

Для катіонних ПАР мішенями є карбоксильні групи амінокислот і кислих полісахаридів бактерій, а для аніонних ПАР - кетони групи білків, аміногрупи відповідних вуглеводів і ліпідів, а також фосфатні групи тейхоєвих кислот. [7,9]

У природних умовах мікробні клітини мають загальним негативним зарядом, тому найбільш широке практичне застосування знайшли катіонні ПАР, які згубно діють на грампозитивні і грамнегативні бактерії, дріжджові і нитчасті гриби. Але в клітці також є молекули, що несуть позитивні заряди, тому й аніонні ПАР згубно діють на мікроорганізми, але при більш високих концентраціях.

Сильне дестабілізуючий дію на мембрани клітин надають низькомолекулярні катіонні ПАР (цитилпіридинію хлорид, хлоргексидин, алкілді-метил бензил амоній хлорид).

Багато досліджень присвячено вивченню механізму антимікробної дії ПАР. Відомо, що хімічні речовини можуть впливати на мікроорганізми специфічно і неспецифічно. Специфічно - при дуже низьких концентраціях антимікробної сполуки, яка може реагувати з певними компонентами клітини, порушуючи їх нормальне функціонування. Неспецифічне дію на клітину зазвичай проявляється при досить високих концентраціях речовин.

Воно може бути повязано з несприятливим для мікроорганізму зміною поверхневого натягу, рН, з встановленням високого осмотичного тиску і т.д. Що стосується ПАР, то до сих пір не існує єдиної думки, як - специфічно або неспецифічно - впливають вони на мікроорганізми.

Більшість дослідників припускають, що ПАР діють на мікроорганізми специфічно. Цю думку підтверджує той факт, що неіоногенні ПАР, які знижують поверхневий натяг, майже не мають антимікробну активність.

Всі роботи, присвячені вивченню механізму антимікробної дії ПАР, проводилися в таких основних напрямах: вивчення адсорбції ПАР та утворення комплексів на поверхні мікробної клітини, вивчення електрохімічних властивостей поверхні клітини в присутності ПАР, спостереження зміни проникності мікробних клітин під впливом цих сполук і визначення їх дії на фізіологічні процеси та ферментативну активність мікроорганізмів .

Адсорбцію ПАР на поверхні мікробної клітини вважають першим етапом взаємодії мікроорганізмів з хімічною сполукою.

Методом мікроелектрофорезу показано, що іонні ПАР, адсорбуються на клітинній поверхні бактерій, змінюють її заряд. При цьому катіонактівние речовини зменшують негативний заряд і навіть можуть змінювати його на позитивний, тоді як аніонні сполуки, як правило збільшують негативний заряд.

ПАР звязуються з компонентами ЦПМ і порушують її нормальне функціонування, в тому числі властивість напівпроникливості. Показано, що під впливом цих речовин із клітин в навколишнє середовище виділяються низькомолекулярні метаболіти. Під впливом ПАР може відбуватися втрата плазмід бактеріальними клітинами .

Кінцевим результатом дії ПАР на мікробну клітину є деструктуризація клітинної оболонки. Механізм цієї дії вивчив Цапф , який за допомогою електронної мікроскопії показав, що ПАР проникають всередину клітини, порушуючи діяльність протеаз, що призводить до автолізу клітинного вмісту. Деякі автори спостерігали пригнічення деяких фізіологічних процесів і ферментативної активності мікроорганізмів. У той же час є повідомлення про стимуляцію активності дихання і деяких ферментів у присутності ПАР. Дослідники припускають, що ферментні системи клітин пошкоджуються вдруге, у той час як первинно змінюються поверхневі і внутрішні мембранні структури, з якими повязано багато ферментів. Одночасно може спостерігатися нетривала стимуляція активності ферментів, розчинених в рідкій частині цитоплазми. При цьому клітина як би намагається замінити пошкоджену ферментну систему неушкодженою.

Згідно з наявними літературними даними, мікроорганізми можуть придбати резистентність, як до катіонних, так і до аніонним ПАВ.[4,12]

Можна припустити, що деякі з резистентних до ПАР мікроорганізмів у процесі адаптації набувають здатність трансформувати ці сполуки, а потім використовувати їх як джерело енергії та вуглецю. Відомості про механізм антимікробної дії ПАР, і особливо про характер придбання стійкості до цих речовин, можуть пролити світло на проблему вивчення біологічних особливостей мікроорганізмів, що здійснюють у природі трансформацію і деструкцію синтетичних сполук - забруднювачів навколишнього середовища.