Sử dụng các phương pháp hóa học để khống chế vi sinh vật

Sử dụng phương pháp hóa học để khống chế vi sinh vật Sử dụng phương pháp hóa học để khống chế vi sinh vật Bởi: Nguyễn Lân Dũng SỬ DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC ĐỂ KHỐNG CHẾ VI SINH VẬT Mặc dầu người ta thường dùng phương pháp vật lý để tiêu độc tác nhân hóa học thường dùng để tiêu độc (disinfection) phòng thối (antisepsis) Có nhiều nhân tố ảnh hưởng đếnhiệu tiêu độc phòng thối phương pháp hóa học Chẳng hạn loài vi snh vật, nồng độ chất chất tiêu độc phòng thối, thời gian xử lý, Trước sử dụng chất tiêu độc hay phòng thối bề mặt vật thể phải làm Cần đảm bảo an toàn dùng hóa chất phòng thí nghiệm hay bệnh viện Hóa chất dùng để phòng chống sinh gtrưởng vi sinh vật thực phẩm Có nhiều loại hóa chất dùng làm chất tiêu độc, loại có ưu điểm nhược điểm riêng Trước chọn sử dụng hóa chất phải hiểu rõ đặc tính chất Trong trường hợp pha loãng có mặt chất hữu chất tác dụng có hiệu lên nhân tố truyền nhiễm (vi khuẩn Gram dương, Gram âm, vi khuẩn kháng acid, nội bào tử vi khuẩn, loại nấm virus ), mặt khác lại phải hại thể người, không làm ăn mòn vật phẩm nói chung Trong thực tiễn, khó đạt đến tiêu chuẩn vừa có hiệu lực vừa độc thể Một số hóa chất hiệu lực thấp vô hại nên sử dụng Chất tiêu độc phải ổn định bảo quản, mùi vị khó chịu, tan nước dầu để dễ xâm nhập vào vi sinh vật phải có sức căng bề mặt thấp để xâm nhập vào khe bề mặt Nếu giá không cao tốt Một vấn đề nghiêm trọng việc sử dụng mức Triclosan chất diệt khuẩn (germicides) khác Chất kháng khuẩn (antibacterial) thấy có mặt sản phẩm chất khử mùi (deodorant), nước súc miệng, xà phòng, thớt cắt rau, đồ chơi trẻ em Triclosan có mặt khắp nơi, hậu xuất vi khuẩn kháng Triclosan Ví dụ trực khuẩn mủ xanh Pseudomonas aeruginosa xuát 1/7 Sử dụng phương pháp hóa học để khống chế vi sinh vật chất khỏi tế bào Tương tự trường hợp vi khuẩn phản ứng với việc dùng độ thuốc kháng sinh, vi khuẩn có đáp ứng dùng mức chất phòng thối Hiện có chứng cho thấy việc sử dụng rộng rãi Triclosan làm tăng tần số xuất vi khuẩn kháng thuốc kháng sinh Vì việc dùng mức chất phòng thối (antiseptic) có khả sinh hậu khó lường Bảng 15.4: Nồng độ sử dụng mức độ hoạt tính chất diệt khuẩn thông dụng Hóa chất Nồng độ sử dụng Mức độ hoạt tính* 450-500mg/L Cao Glutaraldehyde dich thể 2% Tương đối cao Formaldehyde + cồn + 70% Cao H2O2 ổn định 6-30% Tương đối cao Formaldehyde dịch thể 6-8% Tương đối cao Iodophors 750-5000mg/L Tương đối cao Iodophors 75-159mg/L Tương đối thấp Iodine + cồn 0,5 + 70% Trung bình Hợp chất Chlore 0,1-0,5% Trung bình Dạng khí: Ethylene oxide Dạng lỏng: Hợp chất phenol,dịch thể 0,5-3% Tương đối thấp Iodine, dich thể 1% Trung bình Cồn (ethyl, isopropyl) 70% Trung bình Hợp chất Ammon bậc 0,1-0,2% nước Thấp Chlorohexidine 0,75-4% Thấp Hexachlorophene 1-3% Thấp Hợp chất Thủy ngân 0,1-0,2% Thấp *Hoạt tính cao-có thể làm chết vi khuẩn kể vi khuẩn lao, bào tử, nấm, virus; Hoạt tính trung bình- làm chết vi khuẩn, trừ bào tử; Hoạt tính thấp- làm chết tế bào dinh dưỡng vi khuẩn, trừ VK lao, làm chết nấm, virus có lượng lipid mức trung bình Theo Symour S Block, 1983 2/7 Sử dụng phương pháp hóa học để khống chế vi sinh vật Hình 15.7: Cấu trúc số chất tiêu độc chất phòng thối thông dụng Loại Phenol Phenol chất phòng thối tiêu độc sử dụng rộng rãi Năm 1867 Joseph Lister dùng phenol để làm giảm nguy hiểm việc nhiễm vi sinh vật trtình phẫu thuật Hiện phenol dẫn xuất loại cresol, loại xylenol orthophenylphenol dùng để làm chất tiêu độc phòng thí nghiệm bệnh viện Chất tiêu độc thương mại Lysol hợp chất loại phenol Các chất loại phenol có tjhể làm biến tính protein phá hủy màng tế bào Chúng có ưu điểm diệt vi khuẩn lao có mặt chất hữu Sau sử dụng trì tác dụng lâu bề mặt vật thể Nhưng chúng có mùi khó chịu làm kích thích da 3/7 Sử dụng phương pháp hóa học để khống chế vi sinh vật Hexachlorophene chất phòng thối thường dùng làm giảm số lượng vi khuẩn da trì lâu, lại làm tổn thương não dùng bệnh viện có bộc phát Tụ cầu khuẩn Staphylococcus Cồn Cồn loại thuốc tiêu độc thuốc phòng thối thường dùng Cồn làm chết vi khuẩn nấm không làm chết bào tử Một số virút chứa lipid bị cồn làm chết Ethanol Isopopanol hai loại cồn thường dùng để diệt khuẩn, nồng độ thường dùng 70-80%, nồng độ làm biến tính protein, làm hòa tan màng lipid Để diệt khuẩn nhiệt kế dụng cụ nhỏ cần xử lý cồn 10-15 phút Các Halogens Halogen nguyên tố thuôc nhóm VIIA bảng tuần hoàn (Fluorin-F, Chlorine-Cl, Bromine-Br, Iodine-I Astatine-) Ở trạng thái tự phân tử tồn dạng nguyên tử liên kết với Cúng tạo thành muối với sodium (Na) hay kim loại khác I Cl hai loại kháng vi sinh vật quan trọng I thường dùng làm thuốc phòng thối (antiseptic) da Nó làm chết vi sinh vật oxy hóa thành phần tế bào, iod hóa (iodinating) protein Với nồng độ cao làm chết bào tử, nói chung sử dụng tinture d’iode (tinture of iodine) - tức IK với nồng độ % hay cao iodine dung dịch nước-ethanol Mặc dầu I chất phòng thối có hiệu làm tổn thương da, làm biến màu da, gây dị ứng (allergie) Gần người ta sử dụng iodophore - hợp chất I với chất hữu Iodophore tan nước, không làm bẩn màu da, giải phóng dần Iodine nên giảm tổn hại giảm kích thích da Loại tiêu độc da dùng phòng thí nghiệm phổ biến loại có nhãn hiệu Wescodyne, loại tiêu độc vết thương thường dùng loại có nhẫn hiệu Betadine Iodine thường dùng để tiêu độc nước tiêu dùng thành thị bể bơi Cũng dùng trông công nghiệp sữa, công nghiệp thực phẩm Có thể dùng khí chlorine, sodium hypochlorite calcium hypochlorite Khi sử dụng chúng biến thành HClO giải phóng nguyên tử oxy: Sẽ xảy oxy hóa tế bào dinh dưỡng vi khuẩn, nâm tác dụng với bào tử: Cl2 + H2O→ HCl + HClO Ca(OCl)2 + 2H2O → Ca (OH)2 + HClO HClO → HCl + O 4/7 Sử dụng phương pháp hóa học để khống chế vi sinh vật Dưới tác dụng chúng tất vi sinh vật bị giết chết vòng 30 phút Vì phản ứng chất hữu với tác động Cl dẫn xuất Cl nên can thiệp vào tác dụng diệt khuẩn Cl người ta thường sử dụng lượng Cl để bảo đảm hiệu diệt khuẩn Có khả Cl phản ứng với chất hữu hình thành nên hợp chất gây ung thư trihalomethanes, nước uống cần phải kiểm tra tồn chất Tại Châu Âu Canada người ta sử dụng thành công ozone để thay cho việc chlorine hóa (chlorination) Cl chất tiêu độc tốt, khống đắt, lại dễ dàng sử dụng nên hay sử dụng Với lượng nước uống nhỏ tiêu độc viên halozone Halozone (acid parasulfone dichloramidobenzoic) sau đưa vào nước từ từ giải phóng chloride, sau khoảng nửa đạt tới mục đích tiêu độc Chất thường sử dụng trường hợp thiếu nước để uống Dung dịch Cl chất tiêu độc có hiệu gia đình phòng thí nghiệm Có thể dùng nồng độ pha loãng 100 lần dịch tẩy trắng gia dụng (household bleach) phối hợp với chất tẩy không ion hóa (non ionic detergent) cho nồng độ chất tẩy vào khoảng 0,8% Hỗn hợp vừa làm vừa loại bỏ vi khuẩn Các Kim loại nặng Trong nhiều năm ion kim loại nặng Hg, Ag, As, Zn Cu thường dùng để làm chất diệt khuẩn (germicides) Nhiềug kim loại nặng có tác dụng ức chế vi sinh vật (bacteriostatic) diệt khuẩn Hiện chất thay chất khác có độc tính thấp có hiệu Nhưng có thường hợp ngoại lệ, ví dụ dung dịch 1% AgNO3 thường dùng làm thuốc nhỏ mắt để phòng bệnh lậu mắt (trong nhiều bệnh viện người ta dùng Erythromycin để thay nitrat bạc chất kháng sinh có hiệu chống Chlamydia lẫn Neisseria Bạc sulfadiazine thường dùng điều trị bỏng CuSO4 thường dùng để diệt tảo có hiệu ao hồ bể bơi Kim loại nặng kết hợp với protein , làm bất hoạt protein làm kết tủa protein tế bào Các muối ammon bậc bốn (Quaternary Ammonium Compounds) Các chất tẩy (Detergents - từ gốc La Tinh detergere có nghĩa loại trừ) phân tử hữu dùng làm chất giữ âm (wetting agents) nhũ hóa (emulsifiers) chúng vừa có cực thân nước (polar hydrophilic) vừa có gốc phi cực kỵ nước (nonpolar hydrophobic ends) Chúng làm tan chất khó hòa tan phương pháp khác, dùng làm chất tẩy rửa, giặt giũ có hiệu quả, chế khác với chất béo có xà phòng 5/7 Sử dụng phương pháp hóa học để khống chế vi sinh vật Mặc dầu chất tẩy dạng ion có chức kháng vi sinh vật định có chất tẩy rửa cationic (ion dương) có tác dụng tiêu độc Thường dùng muối ammon bậc bốn, chúng làm phá vỡ màng tế bào, làm biến tính protein Các chất tẩy cationic Benzalkonium chloride Cetylpyridinium chloride giết chết phần lớn vi khuẩn không giết vi khuẩn lao Mycobacterium tuberculosis nội bào tử Chúng có ưu điểm ổn định, không độc không gây kích thích lại bị tác dụng nước cứng (hard water) nước xà phòng Các chất tẩy cationic thường dùng để làm chất tiêu độc bát đĩa, thiết bị nhỏ để xử lý da Zephiran có chứa benzalkonium chloride Ceepryn có chứa cetylpyridinium, chloride mặt hàng thường gặp thị trường Các Aldehyde Hai loại aldehyde thường sử dụng Formaldehyde Glutaraldehyde Chúng có phản ứng mạnh, kết hợp với acid nucleic protein làm bất hoạt chúng, làm bất hoạt thông qua việc liên kết chéo (crosslinking) alkyl hóa (alkylating) Chúng làm chết bào tử, dùng làm chất diệt khuẩn hóa học Formaldehyde thường dùng dạng hòa tan nước hay cồn Dung dịch đệm 2% glutaraldehyde loại chất tiêu độc có hiệu thường dùng để tiêu độc phòng thí nghiệm bệnh viện Glutaraldehyd 10 phút đủ để tiêu độc để giết chết bào tử cần tới 12 Các khí diệt khuẩn Có nhiều vật phẩm không chịu nhiệt độ cao đĩa Petri chất dẻo, ống tiêm nhựa, phận máy tim-phổi nhân tạo, ống dẫn, ống nói cần diệt khuẩn khío ethylene oxide (EtO) EtO kết hợp với protein, làm chết vi sinh vật lẫn bào tử EtO nhanh chóng xuyên qua bao bì chất dẻo nên loại chất tiêu độc đặc biệt hiệu Tiêu độc EtO giống với tiêu độc nồi cao áp Cần khống chế nồng độc EtO, nhiệt độ độ ẩm Với EtO khiết thường dùng nồng độ 10-20% phối hợp với CO2 hay dichlorodifluorromethane Với vật dụng cần xử lý 38°C 5-8 giờ, 54°C cần xử lý 3-4 Nồng độ EtO là 700mg/lít.Vì EtO có độc tính lớn sau tiêu độc cần thổi khí mạnh để loại trừ hết EtO Betapropiolactone (BPL) loại khí dùng để tiêu độc Trong trạng thái lỏng BBL dùng để tiêu độc văcxin huyết BBL bị phá hủy thàn dạng vô hoạt tính sau vài không khó loại trừ EtO Năng lực diệt khuẩn cao EtO khả xuyên thấu qua vật liệu lại so với EtO Hơn chất gây ung thư không ứng dụng rộng rãi EtO 6/7 Sử dụng phương pháp hóa học để khống chế vi sinh vật Gần hydrogen peroxide dạng bay dùng để tiêu độc phòng thao tác an toàn sinh học 7/7 .. .Sử dụng phương pháp hóa học để khống chế vi sinh vật chất khỏi tế bào Tương tự trường hợp vi khuẩn phản ứng với vi c dùng độ thuốc kháng sinh, vi khuẩn có đáp ứng dùng... gây ung thư không ứng dụng rộng rãi EtO 6/7 Sử dụng phương pháp hóa học để khống chế vi sinh vật Gần hydrogen peroxide dạng bay dùng để tiêu độc phòng thao tác an toàn sinh học 7/7 ... xảy oxy hóa tế bào dinh dưỡng vi khuẩn, nâm tác dụng với bào tử: Cl2 + H2O→ HCl + HClO Ca(OCl)2 + 2H2O → Ca (OH)2 + HClO HClO → HCl + O 4/7 Sử dụng phương pháp hóa học để khống chế vi sinh vật Dưới