Введение
С каждым годом появляется всё больше антибиотикорезистентных штаммов бактерий, что угрожает усложнением в лечении пациентов с бактериальными заболеваниями. По прогнозм директора ЦентральногоНИИ эпидемиологииРоспотребнадзора, академика РАН профессора Василия Акимкина, с проблемой инфекций, «к 2050 году по причине антибиотикорезистентности в мире будет умирать 10 миллионов человек ежегодно, что превзойдет смертность от онкозаболеваний».
Бактерии, в том числе и патогенные, окружают нас повсюду и оседают на различных вещах быта. На сегодняшний день телефон является самым часто используемым предметом повседневной жизни. Телефон постоянно контактирует с руками и лицом. За время использования он собирает множество видов бактерий, некоторые из которых могут быть патогенными.
Проблема, на решение которой направлено исследование
Выявление качественного состава микрофлоры, в частности аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов и их антибиотикорезистентных штаммов на поверхностях телефонов.
Объект и предмет исследования
Объект исследования: Микрофлора с поверхности 3 индивидуальных гаджетов (смартфонов)
Предмет исследования: Особенности морфотипов микрофлоры и её антибиотикорезистентность
Цель
проследить взаимосвязь между антибиотикорезистентностью микроорганизмов на поверхности мобильных телефонов членов семьи и их профессиональной деятельностью.
Задачи исследовательской работы
1. Осуществить посев на плоский агар микроорганизмов с 3 смартфонов
2. Вырастить культуру микроорганизмов
3. Определить морфологию колоний
4. Определить резистентность к ампициллину, если таковая имеется, то проверить устойчивость флоры к цефалоспорину
Гипотеза
В зависимости от профессиональной деятельности внутри микропопуляции, которая проживает на одной территории, но выполняет различные профессиональные функции, рост, разнообразие и резистентность к антибиотикам микрофлоры на поверхности телефонов будет различной.
Основные этапы
1. Подготовить питательную среду для выращивания бактериальных колоний с поверхности телефона.
a. Стерилизация чашек петри
b. Приготовление питательной среды на основе МПА (мясопептонный агар)
c. Добавление антибиотика ампициллина в 3 из 6 чашки петри
2. Собрать мазок микроорганизмов с экрана, задней крышки и разъёмов, нанести на чашки петри.
3. Наблюдать за развитием микроорганизмов в питательной среде.
4. Попытаться определить колонии микроорганизмов.
5. В случае резистентности микроорганизмов к ампициллину попытаться подавить рост колонии цефалоспорином 3 поколения (цефтриаксон)
6. Сравнить результаты проведения эксперимента.
Методы исследования
Бактериологический эксперимент, наблюдение, анализ, гипотетический метод
Научная новизна
Была использована популяция, проживающая на одной и той же территории, но выполняющие трудовые функции в различных условиях.
Практическая значимость
На основании этого исследования можно создать более усовершенствованные виды антибиотиков или корректировать использование антибиотиков у разных групп людей в зависимости от их профессиональных обязанностей.
Стерилизация чашек Петри [5]
Лабораторную посуду необходимо простерилизовать для чистоты эксперимента.
Чаще всего для стерилизации используют метод автоклавирования, но автоклав у меня отсутствует, поэтому я использовал обычную термическую обработку в духовом шкафу.
Предварительно промытые чашки были помещены в духовой шкаф (по сути является сухожаровым шкафом) при температуре 145°C на 90 минут. После стерилизации посуду нужно остудить.
Изготовление питательной среды [7]
В своём эксперименте я использовал готовую питательную среду на основе готового мясопептонного агара (МПА), который готовят из концентрированного мясопептонного бульона (МПБ).
Эта питательная среда была выбрана ввиду простоты изготовления и пригодности для большинства аэробных микроорганизмов.
Изначально она была в виде порошка. Этот порошок нужно было растворить в дистиллированной воде в соотношении 1:10. Приготовленную суспензию необходимо разогреть, чтобы расплавить.
Таким образом, получилось 3 пробирки по 50 миллилитров. Позже я разлил питательную среду на 6 чашек Петри по 25 миллилитров соответственно. Далее питательная среда должна остыть и затвердеть.
Для полного застывания потребовалось 10 часов при комнатной температуре. Теперь питательная среда готова к посеву.
Сбор микроорганизмов с поверхности телефона [5]
В исследовании микроорганизмов необходимо проводить в асептических условиях, поэтому при сборе материала я надел стерильные хирургические перчатки, маску и шапочку. Также была использована стерильная ватная палочка, которую я предварительно смочил в стерильной дистиллированной воде.
Мазки брал со всей поверхности телефонов, в том числе с труднодоступных. Со своего телефона также взял мазок из разъёма для наушников и зарядки. Особое внимание уделялось труднодоступным местам, где концентрация микроорганизмов значительно выше, то есть в динамиках, микрофонах, под выпирающей частью камеры и под чехлом.
Посев [4]
На готовую питательную (МПА) среду я осуществил посев. Делал это зигзагами. При этом важно сильно не давить на питательную среду. После посева накрыл крышки на чашки Петри и поместил их шкаф, где отсутствует свет.
Условия проведения эксперимента [9]
Я использовал 6 чашек Петри на 3 человека (ученика, медицинского работника отделения анестезиологии-реаниматологии и медицинского работника отделения химиотерапии.
Изначально в половину чашек я смешал с антибиотиком (ампициллином), другая половина была без антибиотика. Важно было проверить резистентность микроорганизмов к антибиотику ампициллин, который способен воздействовать даже на некоторые грамотрицательные бактерии.
В случае антибиотикорезистентности к ампициллину попытался подавить рост колонии, добавляя антибиотик цефтриаксон (цефалоспорин 3 поколения), проявляющий бактерицидное действие как на грамположительные, так и грамотрицательные бактерии.
На протяжении всего эксперимента соблюдались асептические условия.
1. Наблюдения
Условные обозначения:
Чашка №1 – питательная среда без антибиотика, заселённая микроорганизмами с телефона ученика
Чашка №2 – питательная среда с антибиотиком, заселённая микроорганизмами с телефона ученика
Чашка №3 – питательная среда без антибиотика, заселённая микроорганизмами с телефона химиотерапевта
Чашка №4 – питательная среда с антибиотиком, заселённая микроорганизмами с телефона химиотерапевта
Чашка №5 – питательная среда без антибиотика, заселённая микроорганизмами с телефона анестезиолога-реаниматолога
Чашка №6 – питательная среда с антибиотиком, заселённая микроорганизмами с телефона врача анестезиолога-реаниматолога
В первый день после посева никаких видимых признаков жизнедеятельности микроорганизмов мною обнаружено не было.
То же самое наблюдалось и на второй день.
На третий день в чашке№1 появились первые немногочисленные колонии микроорганизмов (белого цвета, непрозрачных, глянцевых, кругообразных,)
На четвёртый день похожие колонии были обнаружены почти на всех чашках, кроме чашек№4 и 6. В моих чашках хорошо различимыми были обе колонии.
На пятый день бактерий стало гораздо больше. Их можно наблюдать на 5 чашках Петри из 6.
Флора с моего телефона, как показывает мой эксперимент, содержит большую концентрацию микроорганизмов. Возможно, такая концентрация микроорганизмов на моих чашках Петри связана с тем, что мазок со своего телефона я наносил гораздо интенсивнее, чем мазки с телефонов моих родителей на другие чашки, о чём свидетельствуют вмятины на питательной среде.
Также в моей среде№1 начала прорастать плесень. Я предпринял решение удалить плесень из среды, так как рост плесени мог подавить рост других микроорганизмов.
На других чашках наблюдались те же колонии, что и на моих, но визуально колоний намного меньше. На чашке отца колонии вообще почти не заметны, однако и росли даже на питательный среде с ампициллином.
На 6 день все питательные среды были заселены различными колониями бактерий.
На питательной среде №1 появились новые колонии бурого цвета, округлой формы, жидкой по консистенции.
В среде с антибиотиком №2 последующий рост отсутствовал.
На питательной среде №3 флора стала разнообразнее. Появились жёлтые колонии, маленькие по размеру, округлой формы, непрозрачные. Также появились колонии буро-красного цвета неправильной формы, плотной консистенции, непрозрачные. Похожи на колонии с чашки№1, но отличаются по форме.
На питательной среде №4 колонии бактерий были немногочисленные.
На питательных средах №5 и №6 наблюдались однотипные колонии белого цвета. Различались только концентрацией: на питательной среде с антибиотиком их было визуально меньше.
Мои действия:
На 6 день флора в некоторых чашках Петри сильно разнообразилась. Я решил проверить некоторые штаммы микроорганизмов на антибиотикорезистентность к цефтриаксону (цефалоспорину 3 поколения). Таким образом, я развёл антибиотик до нужной концентрации и аккуратно обработал отдельно интересующие меня колонии. Таким образом, я обработал бурые и жёлтые колонии на чашке№3.
На 7 день:
На чашке №1 стали более отчётливо видны бурые колонии.
На чашке№2 изменений не было.
На чашке№3 рост бурых колоний прекратился. Колонии жёлтого цвета продолжали размножаться, что свидетельствует об их резистентности к цефалоспорину.
На чашке№4 колоний бактерий почти не было.
На чашке№5 изменений не было.
На чашке№6 появились маленькие жёлтые колонии, такие же, как и в питательной среде№3. Среда в чаше№6 с ампициллином, отчего мы можем сделать вывод, что эти штаммы резистентны к этому антибиотику.
Мои последующие действия:
Я решил проверить устойчивость всех бактерий к цефалоспорину. Для этого я ввел антибиотик методом лункования в каждую среду и оставил их на трое суток.
Результаты
Интересующие меня бурые штаммы перестали расти и обесцветились, из чего я сделал вывод, что они погибли (как на среде№1, так и на среде№3), колонии жёлто-золотистого цвета оказались резистентными к цефалоспорину (чашка№3) и резистентными к ампициллину и к цефалоспорину 3 поколения (чашка№6), белые колонии оказались все, кроме с чашки№4, резистентными к ампициллину. К цефалоспорину резистентными оказались с чашки№1, №2, №5, №6.
Обсуждение результатов наблюдений [2], [3]
Как я писал ранее, в данной научно-исследовательской работе я использовал метод культивирования. Благодаря этому методу я могу предположить, какие микроорганизмы прорастали на питательных средах.
Изначально в моей среде могли расти микроорганизмы мезофильные аэробные и факультативно-анаэробные (так как среда МПА)
Более точное представление об изучаемой микрофлоре может дать только микроскопия, но подходящего микроскопа в моём распоряжении не оказалось. Поэтому я могу лишь предположить, какие колонии бактерий размножались в мясопептонном агаре.
По морфологическим данным я могу сделать следующие выводы:
1) Колонии белого цвета, глянцевые, в форме геометрически выверенного круга вероятнее всего соответствуют эпидермальному стафилококку (Staphylococcus epidermidis) – грамположительные факультативные анаэробы
2) Колонии бурого и красно-бурого цвета, глянцевые, с линейно-дихотомическим ростом в виде грозди винограда, вероятно, являются колониями кишечной палочки (Escherichia coli) – грамотрицательные протеобактерии
3) Колонии золотистого цвета, глянцевые, в форме геометрически выверенного круга – золотистый стафилококк (Staphylococcus aureus) – грамположительные бактерии рода стафилококков. Они проявили антибиотикорезистентность как к ампициллину, так и к цефалоспорину
О патогенности конкретно этих штаммов говорить нельзя, так как лично не проводил эксперименты, выявляющие их патогенность. Однако, могу с уверенностью сказать, что все представленные микроорганизмы, кроме золотистого стафилококка, являются частью нашей микрофлоры. Носителями золотистого стафилококка, по статистике, являются 25-40% населения земного шара. Золотистый стафилококк является патогенной бактерией, провоцирующей инфекцию кожи, пневмонию, эндокардит, гастроэнтерит. Может также провоцировать абсцедирование гнойного процесса.
Заключение
В результате эксперимента удалось выявить антибиотикорезистентные штаммы микроорганизмов к двум этим антибиотикам.
Наиболее разнообразной флоре на телефоне обладал врач химио-терапевт
Наиболее резистентной флорой – врач анестезиолог-реаниматолог
Наиболее многочисленной флорой (с большей концентрацией) – ученик
Проведённый мною эксперимент подтвердил выдвинутую ранее гипотезу о составе и антибиотикорезистентности микрофлоры с поверхности смартфонов лиц, проживающих на совместной территории, но имеющие различные профессиональные функции.
Антибиотикорезистентность флоры с мобильного телефона оказалась выше у врача анестезиолога-реаниматолога в следствие того, что в силу профессиональных обязанностей используется антибиотикотерапия.
Для предотвращения контаминации гаджетов необходимо более тщательно соблюдать санитарно-гигиенические правила, по возможности не использовать гаджеты во время выполнения профессиональных обязанностей.
Библиографическая ссылка
Ендуткин О.Д. АНТИБИОТИКОРЕЗИСТЕНТНОСТЬ МИКРООРГАНИЗМОВ НА ПОВЕРХНОСТИ ТЕЛЕФОНА // Старт в науке. – 2021. – № 2. ;URL: https://science-start.ru/ru/article/view?id=2029 (дата обращения: 20.04.2024).