Методы инактивации вирусов. Химические методы инактивации вирусов.

Факторы возникновения вирусных инфекций

Кто бы мог подумать, что в 21 веке слово «пандемия» может обрести весьма реальный характер.

В истории человечества зарегистрировано множество пандемий, например, эпидемия гриппа в Испании в 1918–1919 годах (вирус H1N1), которая на сегодняшний день была самой смертоносной пандемией гриппа 20-го века, заразив около четверти мирового населения и унеся жизни более 40 миллионов человек.

Человечество научилось бороться с масштабными болезнями, но для того, чтобы победить очередную вспышку вирусной инфекции требуется время. Существуют и другие угрозы, например появление старых и хорошо известных заболеваний, у которых развилась устойчивость к существующим лекарственным препаратам или мутация некоторых микроорганизмов.

Все эти факторы увеличивают важность чистого, свободного от патогенных микроорганизмов, воздуха в помещениях. К сожалению, большинство помещений, где мы проживаем или работаем не предназначены для предотвращения распространения болезнетворных микроорганизмов, переносимых по воздуху из-за герметичности окон, скопления людей, неблагоприятного микроклимата.

Микроклимат, как риск распространения заболеваний

Показатели микроклимата играют большую роль в распространении инфекции в воздухе, так как микроорганизмам нужна особая среда для выживания вне живого организма. Патогенные бактерии слабоустойчивы к высокой (40-60%) влажности воздуха .

Если воздух сухой, слизистая носа пересыхает и становится более восприимчивой для микроорганизмов, так как через микротрещины им проще попасть в организм, минуя естественные фильтры организма. Также при низкой влажности размер некоторых вирусов и бактерий изменяется, они становятся меньше и их проще вдохнуть.

Комфортная температура воздуха для распространения патогенных микроорганизмов может колебаться в пределах от 25 до 35 градусов. При низких температурах развитие и перемещение микробов может замедляться, но, если их заморозить, они не погибнут.

Уничтожить микроорганизмы можно при высокой температуре, например, как при стерилизации банок для солений, но такая температура опасна для всех живых организмов. Уровень углекислого газа (СО2) в помещении. Этот показатель нам знаком ощущением духоты, затхлости воздуха, головными болями и слабой активность.

В долгосрочной перспективе высокий показатель CO2 может ослабить иммунитет, тем самым помогая вирусам быстрее поразить живой организм.

Однако при оптимальных показателях микроклимата человек хоть и будет чувствовать себя комфортно, но опасные загрязнения продолжат витать в домашнем воздухе, снижая скорость распространения. Для того, чтобы избавиться от вирусов и других патогенных микроорганизмов в помещении, существуют несколько способов очистки воздуха, но самой эффективной является инактивация.

Инактивация

Инактивация — это уничтожение опасных микроорганизмов через воздействие на них специальным веществом или дезинфицирующим средством.

Инактивация проходит следующим образом, например, внутри прибора для очистки воздуха вырабатывается (или находится вещество), которое разрушает активные структуры болезнетворных микроорганизмов, лишая их способности к размножению.

Этот принцип используется во многих очистителях воздуха или воды. Один лишь вопрос, какой из способов инактивации будет не только эффективным, но и безопасным для человека.

Способы очистки воздуха путем инактивации микроорганизмов

Существует множество способов снижения количества или уничтожения опасных микроорганизмов в воздухе.

Ультрафиолетовое бактерицидное облучение

Существует множество способов снижения количества или уничтожения опасных микроорганизмов в воздухе. Инактивация (уничтожение) микроорганизмов происходит за счет ультрафиолетового воздействия на структуру клетки патогена с длиной волны от 205 до 314 нм (нанометров) лампами низкого давления на парах ртути.

Это излучением повреждает ДНК / РНК патогенов и делает их безвредными: они не могут воспроизводиться после того, как попали под луч.

Бактерицидный эффект УФ-излучения зависит от нескольких факторов: интенсивность энергии, продолжительность воздействия, расстояния от источника, вида микроорганизмов, состояния воздушной среды и скорости вентиляции.

Например, при высокой влажности воздуха (от 75%) бактерицидный эффект может быть снижен, так как влага создает дополнительную (защитную) оболочку вокруг патогенной клетки.

Уф-излучение опасно для человеческого здоровья, поэтому стоит опасаться попадания лучей на кожу и глаза, чтобы избежать так называемых «ожогов» кожного покрова и роговицы глаза. Еще один недостаток такой системы обеззараживания воздуха, на который стоит обратить внимание — у некоторых микроорганизмов может вырабатываться «иммунитет» к УФ-излучению. При соблюдении всех условий эффективности бактерицидных облучателей можно добиться хорошего результата, однако даже после выработки ресурса, утилизация ртутных ламп потребует специальных мер.

Фотокатализ

Главное преимущество воздухоочистителей с фотокатализом — разложение и уничтожение даже самых мельчайших токсичных загрязнений размером до 0,001 мкм (микрометров). Фотокаталитический фильтр состоит из катализатора и ультрафиолетовой лампы.

Ультрафиолетовый свет попадает на поверхность катализатора, при этом образуются натуральные вещества с высокой окислительной способностью (озон и высшие оксиды), которые разлагают все попавшие на поверхность катализатора загрязняющие вещества.

Кроме того, проникая в воздух помещения, окислители сталкиваются с загрязнениями, взаимодействуют с ними, разлагая на безвредные вещества (в основном воду и углекислый газ).

Катализатор — химическое вещество, ускоряющее химические реакции, не входя при этом в саму реакцию.

Фотокатализ справляется с химией, запахами и органическими загрязнениями, но бессилен в отношении твердых частиц: пыли, пыльцы, шерсти и т. д. При работе очистителя с функцией фотокатализа в помещениях с плохой вентиляцией может накапливаться углекислый газ (СО2) с превышением ПДК, что несет негативное воздействие на организм человека.

Ионизирующие устройства

Ионизация — это процесс, в ходе которого образуются заряженные ионы кислорода и азота. Полученные ионы «склеиваются» с частицами загрязнителей, после чего заряженные загрязнители притягиваются к ближайшим поверхностям. Минус таких устройств в том, что загрязнения после взаимодействия с ионами могут оседать на слизистых и попадать в легкие человека.

Еще один минус ионизаторов в том, что подобные генераторы могут выделять опасный токсичный газ – озон, который даже в незначительных концентрациях способен разрушать легкие и слизистые человека.

Согласно данным Агентства по охране окружающей среды США (EPA), многие факторы влияют на итоговую концентрацию озона: количество озона, производимого устройством, размер помещения, количество материала в помещении, с которым реагирует озон, концентрация озона на улице и эффективность вентиляции. Совокупно это значительно затрудняет контроль концентрации озона.

Согласно исследованиям (Dyas, et al.,1983; Foarde et al., 1997), озон, генерируемый ионизатором в концентрациях, не превышающих гигиенические стандарты (0,05ppm) не эффективен в инактивации вирусов, бактерий, спор плесневых грибов и других биологических загрязнителей.

Предполагается, что низкие уровни концентрации озона могут снижать концентрацию возбудителей болезней и препятствовать росту микроорганизмов. Однако при этом концентрация озона должна быть в 5-10 раз больше нормы, чтобы озон мог достаточно эффективно инактивировать воздух и препятствовать выживанию и регенерации микроорганизмов.

Озонатор воздуха

Озон – газ голубого оттенка и со специфическим запахом, который напоминает аромат воздуха после грозы. В его молекулярном составе, кроме кислорода, присутствует особый атом, который способен отсоединяться от первоначальной молекулы и прикрепляться к другим, тем самым меняя химический состав воздуха и создавая трехатомные озоновые молекулы.

В процессе реакции атома озон убивает вирусы и бактерии, одновременно уничтожая все сторонние запахи. За счет сильнейших окислительных свойств он окисляет не только практически все металлы, но и неметаллы. Суть действия озонатора воздуха состоит в том, что прибор имитирует естественные условия, в которых образуется газ с его свободными атомами кислорода.

Воздух поступает в устройство, заряд электротока импульсом обрабатывает воздух, расщепляя его молекулы и создавая тем самым отдельные атомы; соединяясь, атомы кислорода формируют озоновые молекулы, которые возвращаются в воздушное пространство помещения. После этого молекулы озона вступают в реакцию с загрязнителями микросреды, инактивируя их структуру.

Необходимо четко понимать, что озон в высоких концентрациях является ядом. Конечно, бытовые озонаторы не способны создать ту концентрацию газа, которая может нанести вред человеческому организму.

Однако при любой неисправности прибора, статус которого сложно отследить самостоятельно, концентрация озона может значительно подскочить, а сам по себе озон в высоких концентрациях токсичен и опасен для организма.

Эфирные масла

Как ни странно, это еще один удивительный способ инактивации микроорганизмов в помещении. Этот метод мало изучен, но в интернете можно встретить много интересной информации о чудодейственном эффекте эфирных масел.

Эти ароматные жидкости издавна используют в фармацевтической, косметической, пищевой промышленности и производстве напитков. Некоторые из масел обладают сильным бактерицидным действием. Кроме того, антимикробный эффект эфирных масел больше в воздухе, чем в растворе.

Однако нет существенных доказательств того, что этот способ эффективен и безопасен для людей. Эфирные масла могут быть токсичны не только для патогенных клеток, но и для клеток человека.

Устройства очищения воздуха с НЕРА фильтром

Очистители воздуха с антибактериальным НЕРА фильтром класса Н11-Н13 — возможно самый безопасный среди перечисленных способов очистки и обеззараживания воздуха. Прибор, оснащенный таким фильтром, уничтожает бактерии, вирусы и прочие загрязнения на самом фильтре, не меняя состав воздуха и не выделяя вредных веществ.

Для наглядности приведем пример c очистителями воздуха серии Tion IQ. В очистителе воздуха установлен трехслойный фильтр с антимикробной пропиткой. Антимикробное вещество, которым обработан материал фильтра — пиритион цинка. Его эффективность подтверждена в отношении коронавирусов SARS-HCoV (одно семейство с SARS-CoV-2).

Пиритион цинка губителен для вирусов и бактерий и безвреден для человека. Это вещество активно применяют в шампунях для борьбы с перхотью. Из-за выделения опасных частиц в воздушное пространство помещения, вышеперечисленные устройства не могут работать круглосуточно и в присутствии людей.

Очистители с HEPA фильтрацией напротив эффективны при постоянном использовании и полностью безопасны для человека, а значит подходят как для социальных учреждений (школы, больницы, детские сады, офисы и т.д) и для жилых помещений.

Заключение

Актуальность рисков передачи респираторных заболеваний воздушно-капельным путем растет и, к сожалению, крепнет.

Поэтому очень важно выбрать тот способ очистки воздуха в помещениях, который будет отвечать рекомендациям Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) и действительно поможет обезопасить себя не только от высоких рисков заражения инфекциями, но и не подвергал другим опасным воздействиям на организм.

Берегите себя и своих близких!

Методы и средства дезинфекции

Фундаментальной задачей дезинфекции является предотвращение распространения инфекционных болезней. Различают профилактическую и очаговую дезинфекции. Профилактическая дезобработка проводится, когда активного очага инфекции нет, но есть условия, предрасполагающие к распространению инфекции. Так, профилактическую дезинфекцию регулярно проводят в общественных местах, а именно:

1. В медицинских учреждениях;
2. Детских образовательных учреждениях;
3. Гостиницах и отелях;
4. Банях и бассейнах;
5. Салонах красоты;
6. Вокзалах и аэропортах;
7. Спортклубах, торгово-развлекательных центрах и прочих развлекательных местах;
8. Предприятиях пищевой промышленности и заведениях общепита.

К очаговой дезинфекции прибегают уже при наличии очага инфекции, для ее проведения используют все доступные методы и средства медицинской дезинфекции. Текущая очаговая дезинфекция производится непосредственно в инфекционном очаге.

Понятно, что больной человек выделяет возбудителей инфекции, которые оседают на различных поверхностях.

Поэтому необходимо проводить дезинфекционную обработку предметов пользования больного, а также всего помещения, чтобы уничтожить возбудителей болезни.

Заключительную очаговую дезинфекцию производят в очаге, если больного перевели в больницу, если он выздоровел или умер. Даже если больного удалили из очага, все равно на окружающих предметах и поверхностях еще длительное время будут сохранять жизнеспособность микробы. И с целью их уничтожения как раз и проводят заключительную дезобработку.

Методы дезинфекции

Добиться уничтожения микроорганизмов можно несколькими способами. Существует три основных метода дезинфекции:

1. Механический;
2. Физический;
3. Химический.

Механический метод дезинфекции применяется повсеместно, даже в бытовой жизни. Суть метода заключается в механическом очищении объектов от микроорганизмов. Сюда можно отнести обычное проветривание помещения, сухую и влажную уборку, стирку. По сути, механический метод не обеспечивает уничтожения микробов на поверхностях, но значительно уменьшает их количество.

Физические методы дезинфекции основываются на уничтожении микробов с помощью физических факторов: высокой температуры (горячий воздух, влажный пар, кипячение), УФ-лучей, ультразвука и пр.

Химический метод является основным способом дезинфекции. Он представляет собой инактивацию микроорганизмов на объектах с помощью химических веществ (дезсредств). Существует несколько способов применения дезсредств:

1. Погружение (замачивание);
2. Протирание;
3. Орошение;
4. Обрабатывание сухим препаратом.

Так, инструменты, посуду и белье обеззараживают путем погружения в дезсредство. Для обработки больших поверхностей (пола, стен, жесткой мебели, оборудования) используют метод протирания или орошения.

Средства дезинфекции

Дезинфицирующие средства — это обширное понятие, включающее в себя различные химические вещества. Согласно современной классификации выделяют следующие группы дезинфицирующих средств:

1. Четвертично-аммониевые соединения;
2. Галоиды;
3. Кислородсодержащие средства;
4. Гуанидины;
5. Альдегиды;
6. Спирты;
7. Фенолсодержащие средства.

Дезинфектанты с четвертично-аммониевыми соединениями (их еще называют ЧАСы) ныне очень популярны. Они используются преимущественно для обработки поверхностей, жесткой мебели, сантехнического оборудования. Эти дезсредства не токсичны, благодаря чему их можно без опасений применять и при людях. Дезсредствами на основе ЧАС являются «Септолит Лайт» и «Септолит Плюс».

Галоиды — это дезинфицирующие средства, активными компонентами которых являются хлор, бром или же йод. Наиболее популярны из них хлорсодержащие средства, преимуществами которых являются широкий спектр антимикробного действия и доступная цена.

Однако эти средства вызывают коррозию металла и изменение цвета тканей, что несколько ограничивает их использование. Хлорсодержащие средства, главным образом, используют для обработки сантехнического оборудования.

Достойным представителем этой группы является дезсредство «Септолит ДХЦ».

К кислородсодержащим относят средства, активными компонентами которых являются перекись водорода и надкислоты.

Это группа дезинфектантов с широким спектром антимикробного действия и что немаловажно они не имеют выраженного запаха, благодаря чему могут использоваться в присутствии людей.

Однако кислородосодержащие средства способны вызывать коррозию металла, портить окрашенные и лакированные поверхности.

Гуанидины эффективно уничтожают бактерии, но не способны устранить вирусы и споры. Они малотоксичны и оказывают щадящее воздействие на обрабатываемые поверхности. Основной недостаток гуанидинов заключается в том, что они фиксируют загрязнения.

А поэтому перед их применением нужно обязательно очистить поверхности от загрязнений.Альдегидосодержащие препараты — дезсредства на основе формальдегида и других альдегидов. Это группа дезсредств широкого спектра действия.

Однако альдегиды сильно раздражают глаза и органы дыхания, из-за чего их не стоит использовать при людях.

Спиртосодержащие средства — это дезсредства на основе этанола и пропанола. Спирты эффективны в отношении многих микробов. Дезсредства этой группы активно используют для обеззараживания поверхностей, инструментов, кожных покровов. Однако стоит помнить о том, что спирты фиксируют загрязнения. Поэтому поверхности перед обработкой спиртами стоит предварительно очистить от загрязнений.

Несмотря на то, что фенолсодержащие средства очень активны, в настоящее время их не используют. А все потому, что фенол обладает удушливым запахом и оказывает токсическое воздействие.

Сейчас же многие производители выпускают комбинированные дезсредства с несколькими действующими веществами и моющими добавками. Такой состав позволяет повысить эффективность дезсредства и расширить сферу его применения. Примером комбинированных препаратов является «Септолит Тетра» — высокоэффективное средство дезинфекции изделий медицинского назначения.

Режимы дезинфекции

В медицине также существует такое понятие как «режим дезинфекции». Всего выделяют три режима:

• Р-1 — направлен на обезвреживание бактерий группы кишечной палочки и вирусов, вызывающих ОРВИ;
• Р-2 — на ликвидацию туберкулезной палочки и грибов;
• Р-3 — на инактивацию вирусов гепатитов В и С, ВИЧ.

Режим выбирается исходя из потенциальной опасности объекта. Так, помещения торгово-развлекательных центров и прочих общественных учреждений обрабатываются по режиму-1.

Бани и бассейны, учитывая высокую вероятность заражения грибковыми заболеваниями, обрабатываются по режиму-2.

А медицинский инструментарий, представляющий собой наибольшую опасность в эпидемиологическом плане, необходимо обрабатывать по режиму-3.

Если выбранное дезсредство обладает широким спектром антимикробного действия, значит, его можно применять при всех трех режимах. Однако для каждого режима необходима своя концентрация дезсредства и время экспозиции. Эти данные обязательно отображаются в инструкции к дезсредству.

Требования к дезсредствам

В настоящее время на рынке представлено большое количество дезинфицирующих средств. Однако к выбору дезсредства нужно подходить ответственно. Для проведения качественной дезинфекционной обработки необходимо использовать дезсредства, которые отвечают таким требованиям:

1. Обладают широким спектром воздействия (эффективны против различных бактерий, вирусов и грибов);
2. Обеспечивают ожидаемый эффект при маленькой концентрации и в краткие сроки;
3. Отлично растворяются в воде;
4. Отсутствует токсическое воздействие на человека;
5. Не разрушают поверхности;
6. Имеют доступную цену.

Этим требованиям в полной мере соответствуют современные дезсредства «Септолит», представленные на сайте.

Вернуться к списку публикаций

Методы уничтожения, инактивации и консервации вирусов

В промышленное производство вирусных препаратов с нарастающей скоростью вовлекаются все новые и новые вирусные агенты. Подавляющее большинство новых объектов относится к классу так называемых «оболочечных вирусов». Наблюдается тенденция быстрого сокращения периода между открытием очередного возбудителя и организацией лабораторных и промышленных производств инактивированных препаратов.

Требования по безопасности ужесточаются в связи с необходимостью во многих случаях приготовления концентратов вирусных антигенов. Следует отметить, что инактивация должна быть не только эффективной, но и максимально щадящей (селективной).

Иными словами, сопутствующие изменения в структуре вирусных частиц и их компонентов должны быть минимальными.

Однако механизм инактивирующих воздействий во многих отношениях недостаточно выяснен и их использование зачастую носит эмпирический характер.

Так как вирионы в центре агрегатов, образованных клеточными и сывороточными компонентами, могут быть защищены от инактивации, разрушение и удаление агрегатов различными методами очистки вирусной суспензии является важным этапом перед инактивацией. При изготовлении цельновирионных не-реплицирующихся вакцин используют химические и физические методы инактивации вирусов.

Химические методы инактивации вирусов

Из химических соединений наиболее часто используют два главных типа инактиваторов: ретикулирующие (разрыхляющие) агенты и алкилирующие агенты.

К ретикулирующим агентам относятся альдегиды, в том числе формальдегид, глютаральдегид и глицидальдегид, из которых наиболее часто используют формальдегид. К алкирующим агентам относятся бетапропиолактон, этиленимин и другие азиридины.

Механизм действия инактивирующих агентов, вероятно, заключается в следующем: 1) взаимодействуя с нуклеиновыми кислотами, они делают невозможной их репликацию; 2) вызывают ретикуляцию белков.

Механизм действия инактивирующих агентов лучше изучен применительно к белкам, чем к нуклеиновым кислотам, хотя в целом остается не полностью выясненным.

Инактивация вирусов, кажется, основывается на двойном действии ретикуляции белков, взаимодействующих с клеточными рецепторами, и блокаде репликации нуклеиновых кислот.

Необходимая концентрация инактивирующих агентов зависит, главным образом, от относительной концентрации белков и нуклеиновых кислот в инактивируемой среде. Температура и гомогенность инактивируемого субстрата также играют ключевую роль в кинетике инактивации вируса.

Возможность обратимости изменений реактивных групп (аминогруппа лизина, фенольные ядра тирозина) необходимо учитывать, особенно в случае использования формальдегида.

Полнота инактивации вируса должна определяться сразу после изготовления вакцины.

Наиболее общепринятыми инактивирующими агентами являются формальдегид, бета-пропиолактон и этиленимин. Одним из преимуществ бета-пропиолактона, используемого для изготовления вакцины против бешенства, и этиленимина, применяемого в изготовлении вакцины против ящура, является то, что они полностью гидролизуются в течение нескольких часов с образованием нетоксичных продуктов.

Формальдегид инактивирует вирусы благодаря высокой реакционной способности в отношении белков и нуклеиновых кислот. Он вступает в соединение не только с вирусными частицами, но и с многочисленными компонентами среды, в которую его добавляют.

Механизм инактивации вирусов формальдегидом сложен и характеризуется двумя типами реакций. Взаимодействие формальдегида с нуклеиновой кислотой и белками вируса протекает, соответственно, по типу реакции первого и второго порядка. Наиболее существенна для инактивации первая, которая, однако, в значительной мере зависит от второй.

Взаимодействуя с нуклеиновыми кислотами и белками, формальдегид реагирует в основном с аминогруппами. Присоединение формальдегида к аминогруппам пуринов и пиримидинов уничтожает матричную и информационную активность нуклеиновых кислот.

Формальдегид с большей скоростью взаимодействует с аминогруппами аминокислот и белков с образованием метилольных производных, чем с азотистыми основаниями нуклеиновых кислот.

Сложилось представление, что с белками и нуклеиновыми кислотами вирусов формальдегид реагирует в две стадии.

Вначале, в результате взаимодействия формальдегида с амино- или иминогруппами, быстро образуются весьма нестабильные метилольные производные, а затем, в результате вторичных реакций — бисметиленовые производные.

Продукты взаимодействия формальдегида с аминокислотами способны вступать в реакцию с нуклеиновыми кислотами значительно быстрее, чем сам формальдегид.

Во второй стадии происходит медленное взаимодействие первичных продуктов реакции с другими группами белков, в результате чего образуются ковалентно связанные димеры полипептидов. При этом уплотняется белковая оболочка и уменьшается ее проницаемость. Вследствие этого снижается скорость инактивации вируса.

Под влиянием формальдегида в вирионах клещевого энцефалита образовывались гликопротеиновые димеры и комплекс РНК с белками нуклеокапсида. Последний отличался высокой стабильностью и разрушался только РНКазой. Предполагается, что образование этого комплекса — основной механизм инактивации вируса.

Гликопротеин, экстрагированный из инактивированного вируса, обладал нормальной антигенной и иммуногенной активностью.

Следует отметить, что реакция формальдегида с аминогруппами обратима, то есть при удалении избытка реагента или разбавлении раствора активность нуклеиновой кислоты может быть восстановлена. Процесс взаимодействия вируса с формальдегидом зависит от таких факторов, как концентрация реагента, температура, рН среды.

При оптимальных условиях инактивации взаимодействие формальдегида с белками многих вирусов не оказывает значительного влияния на их антигенные свойства. Однако ряд вирусов теряет значительную часть антигенной активности при инактивации формалином. Это особенно касается оболочечных вирусов и, прежде всего, вирусов кори и респираторно-синцитиального (PC) вируса.

Например, инактивирован-ная формалином вакцина против PC-вируса вызывала образование антител к белку F, которые не подавляли его инфекционную и симпластообразующую активность. Более того, вакцинация приводила к осложнению течения болезни при последующем ее возникновении.

Вероятно, под действием формалина изменяются эпитопы гликопротеина, ответственные за индукцию вируснейтрализующих антител.

Это касается, прежде всего, поверхностного F белка, ответственного за протективный иммунитет. Однако многие из вирусов, которые относительно хорошо переносят инактивацию формалином, оказываются весьма чувствительными к изменениям ее условий.

Повышение концентрации формальдегида в десять и более раз по сравнению с оптимальной (0,1%-ной) приводило к морфологическим изменениям поверхностного антигена вируса гепатита В и снижению его активности, а увеличение продолжительности обработки очищенного полиовируса сопровождалось значительным повреждением капсида некоторых вирионов. С целью смягчения повреждающего действия формальдегида на антигенность и иммуногенность вирусов стали применять стабилизирующие вещества. Установлено, например, что добавление арилдона (5,4 М) не влияет на инактивацию аттенуированных и вирулентных штаммов полиовируса формалином (1:4000, 37°С) и, в то же время, способствует сохранению иммуногенности за счет стабилизации D-антигена.

Применяют следующие методы консервации вирусов:

1) при хранении вирусного материала (кусочки органов или тканей) часто используют глицерин (50%-ный раствор на ИХН), который обладает бактериостатическим действием и в то же время защищает вирусы. При этом можно хранить несколько месяцев при 4С.

2) чаще всего хранят вирусы в холодильниках, обеспечивающих температуру -20, -30, -70С. При этой температуре некоторые вирусы без добавки защитных веществ сравнительно быстро теряют инфекционность. Хорошее защитное действие при замораживании и хранении вирусов оказывает добавка: инактивированной сыворотки крови или обезжиренного молока или 0,5-1,5% желатина.

3) Быстрая заморозка до минус 196С жидким азотом. Вирусы, чувствительные к низким значениям рН, следует замораживать в жидкостях, не содержащих однозамещенных фосфатов.

4) Лиофилизация – высушивание в замороженном состояние в условиях вакуума – очень хороший способ консервирования. В лиофилизированном виде вирусы могут храниться несколько лет.

способ инактивации вирусов в водных средах

Изобретение может быть использовано для приготовления ультрачистой воды, безопасной для употребления человеком, в результате сорбционной очистки питьевой воды от вирусов.

Способ включает фильтрование воды через зоны с сорбционными материалами, где, по крайней мере, одна из зон представляет собой пористый фильтрующий элемент на основе смол, полученных конденсацией альдегидов с ароматическими фенолами или аминами.

Сорбционный материал обладает следующими характеристиками: отношение абсолютного значения дзета-потенциала пористого фильтрующего элемента к значению эффективного радиуса канала протекания жидкости составляет не менее 104 В/м.

В качестве такого сорбционного материала, по крайней мере, одной из зон используют пористый фильтрующий элемент на основе смолы, полученной конденсацией формальдегида с резорцином или меламином. Предпочтительно пористый фильтрующий элемент может содержать намывной слой из сорбционного материала, характеризующегося отношением абсолютного значения дзета-потенциала материала к значению эффективного радиуса канала протекания не менее 10 5 В/м. Способ обеспечивает высокую степень обезвреживания вирусов. 3 з.п. ф-лы, 17 пр., 9 табл.

1.

Способ инактивации вирусов в водных средах, включающий прохождение под давлением жидкости через зоны с сорбционными материалами, отличающийся тем, что в качестве сорбционного материала по крайней мере одной из зон используют пористый фильтрующий элемент на основе смол, полученных конденсацией альдегидов с ароматическими фенолами или аминами, обладающий следующими характеристиками: отношение абсолютного значения дзета потенциала пористого фильтрующего элемента к значению эффективного радиуса канала протекания жидкости составляет не менее 104 В/м.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве сорбционного материала по крайней мере одной из зон используют пористый фильтрующий элемент на основе смолы, полученной конденсацией формальдегида с резорцином.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве сорбционного материала по крайней мере одной из зон используют пористый фильтрующий элемент на основе смол, полученных конденсацией формальдегида с меламином.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что пористый фильтрующий элемент может содержать намывной слой из сорбционного материала, характеризующегося отношением абсолютного значения дзета-потенциала материала к значению эффективного радиуса канала протекания не менее 105 В/м.

• ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
• Изобретение относится к области очистки водных сред, преимущественно питьевой воды от вирусов и может быть использовано при производстве фильтров, предназначенных для приготовления ультрачистой воды, безопасной для употребления человеком.
• УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Вирус (лат. virus — яд) — субклеточный инфекционный агент, который может воспроизводиться только внутри живых клеток организма. По природе вирусы являются автономными генетическими элементами, имеющими внеклеточную стадию в цикле развития.

Вирусы представляют собой микроскопические частицы, состоящие из молекул нуклеиновых кислот — ДНК или РНК, заключенных в белковую оболочку. Вирусы способны инфицировать живые организмы и являются облигатными паразитами, так как не способны размножаться вне клетки.

Вне клетки вирусные частицы не проявляют признаки живого и ведут себя как частицы органических полимеров.

Многие вирусы, способные вызывать серьезные заболевания, могут попадать в организм человека с питьевой водой. В области технологий очистки воды удалению или инактивации вирусов уделяется особое внимание, связанное как с важностью решения этой проблемы, так и с технической сложностью этого решения.

1. Традиционные способы удаления вирусов из воды можно разделить на три группы:
2. 1) Адсорбция вирусов на активных поверхностях;
3. 2) Фильтрация вирусов через пористые среды с эффективным диаметром пор менее размера вируса.
4. 3) Сильные химические и физические воздействия, разрушающие вирус.

Адсорбционные методы удаления вирусов, как правило, предполагают использование мелкодисперсных материалов с высоким зарядом поверхности и развитой площадью контакта с водой. Фиксация вируса происходит преимущественно за счет электростатических взаимодействий.

Однако следует учитывать, что вирус в воде представляет собой частицу с преимущественно белковой поверхностью с невысоким собственным зарядом, зависящим от pH среды.

Поэтому сила связывания вируса на поверхности невелика, поэтому вирус не фиксируется необратимо в точке контакта с поверхностью адсорбента, но при постоянном потоке жидкости вдоль поверхности имеет место миграция вируса, а при локальных колебаниях состава воды возможна его десорбция.

Помимо вирусов в воде содержится значительное количество веществ органического происхождения с тем же поверхностным зарядом: природные полимеры (гуминовые кислоты), техногенные вещества (ПАВ), микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности. Поэтому фиксация вирусов протекает в форме конкурентной адсорбции с веществами сходной природы, массовое содержание которых значительно больше, чем вирусов.

Фильтрация вирусов возможна с применением пористых сред с малым размером пор: осмотических и нанофильтрационных мембран, что влечет за собой применение высоких давлений, а также образования в результате процесса фильтрации концентрата, содержащего большую концентрацию вирусов, чем в исходной воде. Кроме того, отсечение частиц на мембранах не абсолютно и всегда имеется определенная вероятность прохождения вируса сквозь мембрану за счет наличия дефектов в ее структуре.

К химическим и физическим воздействиям можно отнести, в частности, применение общих методов бактерицидной обработки жидкости с целью удаления вирусов. Такие методы являются малоэффективными, так как в отличие от микроорганизмов вирусы значительно устойчивее к действию УФ-излучения, хлорсодержащих бактерицидов, серебра и полимерных бактерицидов.

Из уровня техники известен «Фильтрующий материал, способ его получения и способ фильтрования» по заявке 2005125140 RU от 08.08.2005 г.

Сущность способа заключается в том, что осуществляют модифицирование полимерного волокнистого материала частицами гидрата окиси алюминия, для чего на полимерный волокнистый материал наносят исходный материал на основе алюминия, затем осуществляют гидролиз последнего, в ходе которого на полимерном волокнистом материале образуются и закрепляются частицы гидрата окиси алюминия.

Недостаток данного решения заключается в том, что в процессе эксплуатации мелкодисперсный гидрат окиси алюминия растворяется, что приводит к утрате способности фильтрующего материала инактивировать вирусы.

Известно решение по патенту USA 7,390,343 от 24.06.2008 г.

, где предлагается устройство для фильтрации, содержащее, по крайней мере, одну волокнистую структуру, которая представляет из себя смесь нановолокон гидроокиси алюминия и других волокон, помещенная в матрицу для создания асимметричных пор для фильтрации частиц от маленького до нано размера. Заявленное устройство, при пропускании через него воды, способно к подавлению бактерий и вирусов.

В данном решении, для достижения требуемого результата, активный компонент инактивирующий вирусы должен наноситься на инертный носитель. Однако, в силу физических свойств инертного носителя невозможно нанести активный компонент в количестве требуемом для удаления вирусов в больших количествах.

Пищевые продукты как источник вирусных инфекций

Болезни пищевого происхождения часто называют пищевыми отравлениями. Пищевые отравления могут быть вызваны химическими веществами, бактериями или определенными пищевыми продуктами, например, ядовитыми грибами. Также любой продукт питания может содержать ряд инфекционных агентов вирусной природы [8, 10].

О случаях выявления в продуктах питания вирусов известно намного меньше, чем о выявлении других микроорганизмов. Это связано с тем, что вирусы, в отличие от бактерий, не способны размножаться на питательных средах и для их культивирования используют чувствительные клетки.

Также вирусы не размножаются в продуктах питания и их количество намного меньше, чем бактерий, потому для их выделения нужны методы экстракции и концентрирования. Следует отметить, что лабораторные вирусологические методики нельзя применить во многих микробиологических лабораториях, которые исследуют пищевые продукты.

Из литературы известно [2, 8], что среди энтеровирусов наиболее часто встречаются возбудители болезней пищевого происхождения — это норовирус Norwalk (NOV) и вирус гепатита, А (HAV).

Через пищевые продукты могут передаваться и другие вирусы — такие, как ротавирус, вирус гепатита Е (HEV), астровирус, вирус Айчи, саповирус, энтеровирус, коронавирус, парвовирус, аденовирус и другие [2, 3, 4].

Основные пути передачи вирусов в организм человека

В зависимости от симптомов заболевания, вирусы, передающиеся через пищевые продукты, можно распределить по следующим группам: возбудители гастроэнтерита (NOV), возбудители кишечного вирусного гепатита (HAV с репликацией в печени) и третья группа вирусов — с репликацией в кишечнике человека, которые становятся возбудителями заболеваний лишь после миграции в другие органы, такие, как центральная нервная система (энтеровирус) [2, 3, 8].

Основными вирусами пищевого происхождения являются те, которые проникают через желудочно-кишечный тракт и выделяются с фекальными и рвотными массами, также те, которые инфицируют человека при пероральном проникновении. Широко распространено бессимптомное инфицирование и выделение вирусов, на которое необходимо обращать внимание при производстве продуктов питания [3].

Для размножения (репликации) вирусам необходимо проникнуть в живые клетки. В отличие от бактерий они не могут развиваться в пище. Следовательно, вирусы не вызывают ухудшения состояния продукта, и органолептические свойства еды не изменяются от вирусного заражения.

Энтеровирусы человека, такие как NOV и HAV, имеют высокую инфекционную активность, и наиболее распространенным путем инфицирования является их передача от одного человека к другому.

Вторичное распространение этих вирусов после их первичного проникновения, например, с зараженной инфицированной едой, является обычной практикой, и приводит к активным и длительным вспышкам заболевания [2, 3, 5].

Простые вирусы, такие, как NOV и HAV, имеют только одну белковую оболочку — капсид. Сложные вирусы, например, вирус гриппа, кроме внутренней оболочки, имеют еще и внешнюю оболочку (биомембрану), которая является дериватом чувствительной клетки.

Наличие у вирусов как капсидной, так и мембранной структуры повышает их устойчивость к среде обитания и сопротивляемость к очистке и дезинфекции.

При этом простые вирусы проявляют повышенную сопротивляемость к действию растворителей (например, хлороформу) и обезвоживанию.

Вирусы, могут в течение нескольких месяцев храниться в пищевых продуктах или в окружающей среде (например, в почве, воде, осаждениях, двустворчатых моллюсках или на разных поверхностях).

Большинство вирусов пищевого происхождения более стойкие, чем бактерии, к охлаждению, замораживанию, изменению pH, высушиванию, ультрафиолетовому облучению, нагреванию, изменению давления, дезинфекции и так далее [3, 9].

Температуры замораживания и охлаждения не приводит к инактивации вирусов, и считаются важными факторами, которые повышают стойкость вирусов пищевого происхождения к условиям окружающей среды. Нагревание и высушивание могут применяться для инактивирования вирусов, однако, уровень стойкости к таким процедурам у разных вирусов неодинаковый.

Традиционная практика мытья рук может быть эффективнее в борьбе с вирусами по сравнению с обработкой рук дезинфицирующими средствами. Большинство химических дезинфицирующих средств, которые применяются на объектах пищевой промышленности, не обеспечивают эффективную инактивацию вирусов без оболочки, таких, как NOV или HAV.

Зоонозный путь передачи пищевых вирусов менее распространен, чем для патогенных микроорганизмов, таких, как Salmonella и Campylobacter, однако таким образом передается вирус HEV.

Выделение вирусов из пищевых продуктов

Совершенствование методов выделения вирусов, которые основываются на применении ревертазной полимеразной цепной реакции (ПЦР), позволило непосредственно обнаруживать ряд вирусов в пищевых продуктах [1]. Эффективность методики выявления вирусов с помощью ревертазной ПЦР в продуктах питания была доказана многочисленными исследованиями [3].

Естественным источником, способным накапливать энтеровирусы, могут быть моллюски, поскольку они являются биофильтрами водоемов.

В искусственно инфицированных полиовирусом (104 бляшкообразующих единиц, БОЕ) устрицах инфекционные свойства вирусов наблюдались на протяжении 30–90 дней в условиях хранения устриц при пониженной температуре [9].

Хотя, маловероятно поглощение энтеровирусов устрицами и моллюсками, в случае, когда концентрация вирусов в открытом водоеме менее 0,01 БОЕ/мл [5].

При исследовании сырых устриц в каждом из 17 образцов был выявлен ЕСНО-вирус и полиовирус 1, при этом полиовирус 3 был найден в одном из 24 исследуемых образцов [9].

Обычно индекс БГКП является достоверным показателем наличия кишечной палочки в воде, но он не распространяется на энтеровирусы, которые являются более стойкими к неблагоприятным экологическим условиям, чем патогенные бактерии [10].

При исследовании больше 150 образцов рекреационных вод из Техасского залива энтеровирусы были выявлены в 43% образцов, при этом 44% образцов имели допустимые показатели индекса БГКП.

Следует отметить, что энтеровирусы были выявлены в 35% образцов воды, которые удовлетворяли стандартам чистоты по показателям индекса БГКП для промышленного получения моллюсков. Из этого следует, что показатель коли-индекса не коррелирует с наличием в водоемах вирусов [9].

При исследовании моллюсков в открытых и закрытых водоемах в 23% образцов из открытых водоемов были выделены энтеровирусы, при этом в исследуемых образцах отсутствовали бактерии рода Salmonella, Shigella, Yersinia, которые вызывают кишечные заболевания.

В 40% образцов моллюсков из закрытых водоемов были выделены бактерии рода Salmonella, при этом в исследованных образцах не было обнаружено бактерий родов Shigella и Yersinia.

Следует также отметить, что корреляции между титром энтеровирусов и общим числом колиформ в моллюсках не обнаружено [5, 9].

Способность вирусов сохраняться в пищевых продуктах

Энтеровирусы могут храниться в говядине до 8 дней при температуре 23–24 °С, при этом на их инфекционные свойства не влияет размножение бактерий, которые вызывают порчу продукта. Вирус Коксаки В5 сохраняет свои инфекционные свойства на овощах при температуре 4 °С на протяжении 5 дней [3].

При исследовании инфекционных свойств вируса холеры свиней (HCV) и вируса африканской свиной лихорадки (ASFV) в мясе больных животных, было показано, что даже после промышленной обработки вирусы сохраняют свою жизнеспособность.

Из мяса инфицированных указанными вирусами животных была изготовлена пастеризованная ветчина, сухая колбаса и колбаса типа салями, при этом вирусы не были выявлены в пастеризованной ветчине, но были выделены из ветчины после посола.

Вирус ASFV был выделен в двух колбасных продуктах после добавления ингредиентов посола и стартовых культур, но не выявлялся после 30 дней ферментации колбасы.

Следует отметить, что вирус HCV также оставался активным после внесения ингредиентов для посола и посевных культур, но сохранял способность к заражению даже после 22 дней ферментации мяса [6].

Исследования инфекционных свойств вируса ящура в зависимости от температуры показали, что термическая обработка зараженной говядины при температуре 93,3 °С приводит к полному инактивированию вируса.

Однако, в лимфоузлах крупного рогатого скота вирус выдерживал нагревание до 90 °С на протяжении 15 минут [1]. Кипячение крабов на протяжении 8 минут оказалось достаточным, чтобы инактивировать полиовирус 1, ротавирус и ЕСНО-вирус [7, 9].

При этом полиовирус способен выдерживать тушение, прожарку, запекание и пропаривание устриц [9].

Следует отметить, что в жареных гамбургерах энтеровирусы были выявлены в 8 из 24 не прожаренных пирожков (до температуры внутри пирожка 60 °С) при их быстром охлаждении до 23 °С. Вирусов не было выявлено при охлаждении пирожков на протяжении 3 минут при комнатной температуре [5].

Следует отметить, что проверка продуктов питания на наличие вирусов является сложной процедурой, которая требует матричного анализа проб и концентрирования вирусов, а также основана на выявлении вирусных нуклеиновых кислот.

В настоящее время отсутствуют простые и доступные методы оценки уровня инактивации вирусов в пищевых продуктах.

Таким образом, главной задачей вирусологических исследований пищевых продуктов является разработка простых методов выявления вирусов, а также способов их инактивирования.

Литература

1. A highly sensitive and specific multiplex RT-PCR to detect foot-and-mouth disease virus in tissue and food samples / H.-F. Bao, D. Li, J.-H. Guo, Z.-J. Lu, Y.-L. Chen, Z.-X. Liu, X.-T. Liu, Q.-G. Xie. // Archives of Virology. — 2008. — v. 153, № 1. — 205–209.

2. A 549 and PLC/PRF/5 cells can support the efficient propagation of swine and wild boar hepatitis E virus (HEV) strains: demonstration of HEV infectivity of porcine liver sold as food / Hideyuki T., Toshinori T., Suljid J., Shigeo N., Masaharu T., Tsutomu N., Hitoshi M., Yasuyuki Y., Hiroaki O. / // Archives of Virology. — 2012. -v. 157, № 2. — 235–246.

3. Bstection of hepatitis A virus RNA in oyster meat. / Cromeans, T.L., Nainan O.V, Margolis H.S. // Appl. Environ. Microbiol. — 1998. — v. 63. — 2460–2463.
4. Enterovirus: Poliovirus, coxsackievirus, echovirus / Percival S., Chalmers R., Embrey M., Hunter P., Sellwood J., Wyn-Jones P. // Microbiology of Waterborne Diseases. — 2004. — Р. 401–418.

5. Foodborne viruses and fresh produce / Seymour I.J., Appleton H. // Appl. Microbiol. — 2001. — v. 91. — Р. 759–773.
6. Hepatitis A virus detection in food: current and future prospects / G. Sánchez, A. Bosch, R. M. Pintó //Letters in Applied Microbiology. — 2007. — v. 45, № 1. — Р. 1–5.

7. Reduction of Norwalk virus, polioviras 1, and bacteriophage MS2 by ozone disinfection of water / Shin G.-A., Sobsey M.D. // Appl. Environ. Microbiol. — 2003. — v. 69. — Р. 3975–3978.

8. Reported behavior, knowledge and awareness toward the potential for norovirus transmission by food handlers in Dutch catering companies and institutional settings in relation to the prevalence of norovirus / L.Verhoef, G. J. Gutierrez, M.Koopmans, I.Boxman. // Food Control. — 2013. — v. 34, № 2. — Р. 420–427.

9. Survival of human enteric viruses in the environment and food / Rze?utka A., Cook N. // FEMS Microbiology Reviews. — 2004. — v. 45, № 1. — Р. 441–453.
10. Virus hazards from food, water and other contaminated environments / D. Rodríguez-Lázaro, N. Cook, F. M. Ruggeri, J.Sellwood, A.Nasser [et al.]. // FEMS Microbiology Reviews. — 2012. -v. 34, № 4. — 786–814.

Literature

1. A highly sensitive and specific multiplex RT-PCR to detect foot-and-mouth disease virus in tissue and food samples / H.-F. Bao, D. Li, J.-H. Guo, Z.-J. Lu, Y.-L. Chen, Z.-X. Liu, X.-T. Liu, Q.-G. Xie. // Archives of Virology. — 2008. — v. 153, № 1. — 205–209.

2. A 549 and PLC/PRF/5 cells can support the efficient propagation of swine and wild boar hepatitis E virus (HEV) strains: demonstration of HEV infectivity of porcine liver sold as food / Hideyuki T., Toshinori T., Suljid J., Shigeo N., Masaharu T., Tsutomu N., Hitoshi M., Yasuyuki Y., Hiroaki O. / // Archives of Virology. — 2012. -v. 157, № 2. — 235–246.

3. Bstection of hepatitis A virus RNA in oyster meat. / Cromeans, T.L., Nainan O.V, Margolis H.S. // Appl. Environ. Microbiol. — 1998. — v. 63. — 2460–2463.
4. Enterovirus: Poliovirus, coxsackievirus, echovirus / Percival S., Chalmers R., Embrey M., Hunter P., Sellwood J., Wyn-Jones P. // Microbiology of Waterborne Diseases. — 2004. — Р. 401–418.

5. Foodborne viruses and fresh produce / Seymour I.J., Appleton H. // Appl. Microbiol. — 2001. — v. 91. — Р. 759–773.
6. Hepatitis A virus detection in food: current and future prospects / G. Sánchez, A. Bosch, R. M. Pintó //Letters in Applied Microbiology. — 2007. — v. 45, № 1. — Р. 1–5.

7. Reduction of Norwalk virus, polioviras 1, and bacteriophage MS2 by ozone disinfection of water / Shin G.-A., Sobsey M.D. // Appl. Environ. Microbiol. — 2003. — v. 69. — Р. 3975–3978.

8. Reported behavior, knowledge and awareness toward the potential for norovirus transmission by food handlers in Dutch catering companies and institutional settings in relation to the prevalence of norovirus / L.Verhoef, G. J. Gutierrez, M.Koopmans, I.Boxman. // Food Control. — 2013. — v. 34, № 2. — Р. 420–427.

9. Survival of human enteric viruses in the environment and food / Rze?utka A., Cook N. // FEMS Microbiology Reviews. — 2004. — v. 45, № 1. — Р. 441–453.
10. Virus hazards from food, water and other contaminated environments / D. Rodríguez-Lázaro, N. Cook, F. M. Ruggeri, J.Sellwood, A.Nasser [et al.]. // FEMS Microbiology Reviews. — 2012. -v. 34, № 4. — 786–814.

Библиографическая ссылка

Волошина И. Н., Скроцкая О. И., Пищевые продукты, как источник вирусных инфекций // «Живые и биокосные системы». — 2014. — № 9; URL: http://www.jbks.ru/archive/issue-9/article-13.