Ученые выяснили, что эффективность рентгеновской стерилизации зависит не только от дозы облучения, но и от питательной среды подавляемых микроорганизмов. Открытие может пригодится не только в дезинфекции, но и в лучевой терапии.
При радиационной стерилизации ионизирующее излучение разрушает ДНК и клеточные структуры бактерий и других микроорганизмов гораздо эффективнее, чем ультрафиолет. Это достигается за счет более высокой энергии электромагнитных волн. Этот метод стал незаменимым при стерилизации медицинских изделий (одноразовых шприцев, катетеров, шовного материала, имплантатов перед операцией). Рентгеновскими лучами обеззараживают фармацевтические препараты и пищевые продукты.
Традиционно считалось, что эффективность лучевой стерилизации зависит исключительно от общей дозы облучения. Однако исследовательская группа под из Университета города Нагоя опровергла это предположение.
В ходе исследования, результаты которого опубликованы в журнале Scientific Reports, команда ученых значительно варьировала мощность рентгеновского излучения, сохраняя при этом общую дозу облучения постоянной. В качестве модельного организма использовались незаменимые Escherichia coli (кишечные палочки). Результаты существенно различались в зависимости от среды обитания бактерий.
В условиях бедной питательными веществами среды длительное облучение с низкой мощностью дозы было более эффективным, чем кратковременное облучение с высокой мощностью дозы. И наоборот, в среде, богатой питательными веществами, кратковременное облучение с высокой мощностью дозы более чем в 10 раз повышает эффективность стерилизации по сравнению с длительным облучением с низкой мощностью.
Результаты были дополнительно проанализированы с использованием стохастических дифференциальных уравнений — передового математического инструмента, позволяющего количественно понять механизмы, с помощью которых радиация повреждает бактериальные и клеточные структуры.
Исследование не только обеспечивает оптимизацию протоколов стерилизации и дезинфекции с использованием радиации, но и представляет новую научную основу для разработки стратегий облучения, которые могут избирательно уничтожать быстро размножающиеся клетки (например, раковые), сводя к минимуму повреждение здоровых тканей. Это открывает перспективу разработки более безопасной, эффективной и удобной для пациента лучевой терапии с использованием рентгеновских лучей и протонных пучков.
Ранее ученые объяснили, почему разовая дезинфекция почти никогда не уничтожает 100% микробов.
Источник