Вопросы безопасности в микроскопии
Уже много сказано и написано о мерах предосторожности при работе с органическими растворителями, фиксаторами и красителями, необходимыми для подготовки микроскопических препаратов. Органические растворители (например, ксилол) можно вдыхать, и многие летучие вещества легко проникают через слизистые оболочки в кровь. Некоторые фиксаторы реагируют с веществами в клетках, где они могут денатурировать белки и вызывать широкий спектр других химических модификаций. Пятна могут быть особой проблемой, особенно если они взаимодействуют с ДНК организмов, что используется для того, чтобы сделать ядра видимыми. В этом случае пятна могут быть канцерогенными. На самом деле, некоторые более традиционные вещества, используемые в микроскопии, такие как монтажная среда Хойера,
Гораздо меньше написано о мерах предосторожности, которые следует принимать при работе с самими организмами. Теперь моя цель рассмотреть некоторые меры предосторожности при работе с организмами, подлежащими микроскопированию.
Любительская микроскопия, безусловно, не может считаться хобби с высокой степенью риска, особенно если смотреть на готовые постоянные препараты. Здесь рассматриваемые организмы благополучно убиты и помещены в монтажную среду. Проблема начинает выглядеть немного по-другому, когда кто-то занимается сбором, концентрацией и, возможно, даже выращиванием микроорганизмов для микроскопического наблюдения. Подобные вопросы безопасности актуальны не только для микроскопистов-любителей, но и для учителей, которые хотят проводить базовые микробиологические и микроскопические работы в школьной лаборатории. В этом случае организмы живые и в зависимости от типа организма могут представлять возможную опасность для здоровья.
Это не является и не может быть целью этой статьи, чтобы дать подробный обзор асептических процедур, используемых в лаборатории микробиологии. Я не буду касаться выращивания бактериальных колоний на чашках Петри с агаром или приготовления питательного бульона для обогащения бактерий. Я также не буду говорить о правильном использовании инокуляционной петли и горелки Бунзена для стерильного переноса колоний. Эти лабораторные методы, на мой взгляд, слишком специфичны для большинства микроскопистов-любителей и требуют хорошо оборудованной лаборатории и соответствующей подготовки. Такие вопросы также не могут быть освещены в ограниченном пространстве. Рост (неизвестных) бактерий на чашках с агаром или жидкой культуральной среде также представляет потенциальную опасность для здоровья, поскольку плотность бактерий может быть чрезвычайно высокой. и я вообще был бы осторожен при работе с питательными средами. Существуют также юридические вопросы, связанные с этими методами, поскольку законодательство некоторых стран разрешает обогащение и выращивание бактерий только в сертифицированных лабораториях. Дело в том, что рост неизвестных бактерий, выделенных из окружающей среды, требует применения даже асептических методов повышенного уровня биологической опасности. Читателям, интересующимся этими методами, следует обратиться к вводным книгам по микробиологии, в которых эти аспекты подробно рассматриваются
Скорее, я хотел бы сосредоточить внимание на методах, которые важны для микроскопистов. В частности, я хотел бы остановиться на приготовлении настоя сена, наблюдении за водой в пруду, а также на наблюдении за плесенью и другими грибками.
Асептическая техника
Термин асептическая техника относится к медицинской или лабораторной процедуре, которая выполняется в стерильных условиях. Асептическая техника выполняет несколько задач. Во-первых, методика должна защищать исследуемый образец от загрязнения. Это имеет особое значение при культивировании микроорганизмов, поскольку быстрорастущие загрязнители могут расти быстрее, чем интересующий микроорганизм. Таким образом, образец может быстро зарасти нежелательными микроорганизмами.
Когда я все еще работал в лаборатории микробиологии, мне сказали, что студент, работавший над своей дипломной работой, случайно в течение нескольких месяцев пересевал загрязняющее вещество. Все экспериментальные испытания были проведены с этим загрязнителем, и по окончании дипломной работы полученные данные за несколько месяцев были признаны бесполезными. Быстрая проверка микроорганизма под микроскопом быстро выявила бы путаницу. Для тех из вас, кому было интересно: к счастью, я не был несчастным студентом.
Во-вторых, асептическая техника должна защищать от заражения потенциально патогенными микроорганизмами. Таким образом, процедура включает меры, предотвращающие вдыхание аэрозолей, содержащих микроорганизмы, а также предотвращение контакта с кожей и проглатывания.
Наконец, окружающая среда и другие люди также должны быть защищены. Поэтому надлежащая утилизация чашек Петри и образцов, содержащих микроорганизмы, необходима и часто также требуется по закону.
Оценка рисков
Опасность контакта с инфекцией зависит от нескольких аспектов:
- Иммунный статус человека: Чем слабее иммунная система человека, тем выше шанс заразиться инфекцией. По этой причине обращайтесь с неизвестными бактериями только в том случае, если вы здоровы и у вас нет проблем с иммунной системой.
- Инфекционность организма: некоторые патогены могут быть инфекционными при низкой концентрации, для других требуется более высокая концентрация. Поддерживайте низкую концентрацию микроорганизмов.
- Плотность организма: чем выше плотность, тем выше вероятность достижения критического уровня микроорганизма, вызывающего инфекцию. Как и выше, поддерживайте низкую плотность микроорганизмов и выращивайте их только в том случае, если их невозможно наблюдать в естественных образцах.
- Способ передачи: разные возбудители предпочитают разные способы передачи. Некоторые патогены, например, передаются по воздуху, другие – по воде, третьи – через пищу. Другим для передачи требуются насекомые-переносчики.
Большинство микроорганизмов безвредны, но никто не знает, какие вещества они производят при выращивании в более высокой концентрации. Например, известно, что некоторые цианобактерии вызывают раздражение глаз или аллергию.
Проблемы с настоем сена
Настой сена представляет собой питательную среду, которая обычно используется для выращивания простейших, таких как хорошо известный Paramecium, для наблюдения под микроскопом. Настои сена были популярны с момента зарождения микроскопии и до сих пор являются популярным способом получения простейших для образовательных целей в школах и университетах.
Существует два способа приготовления настоя сена. Горсть сена кипятят с водой для извлечения питательных веществ, которые служат источником пищи для микроорганизмов. Затем полученную культуральную среду необходимо засеять микроорганизмами, которые необходимо обогатить. Например, можно использовать прудовую воду, содержащую инфузорий. Как правило, эта процедура не рекомендуется, так как термостойкие споры потенциально патогенных бактерий могут пережить процесс кипячения. В качестве альтернативы можно попытаться обогатить микроорганизмы, которые естественным образом присутствуют в сене. В этом случае сеноводяную смесь не кипятят, а просто оставляют на 24-48 часов. На поверхности воды начнет образовываться тонкая радужная биопленка. Эта пленка кишит бактериями. При наличии инфузорий количество бактерий со временем может уменьшаться, и можно наблюдать прогрессирование различных организмов. Имейте в виду, что в некоторых странах действуют законы, регулирующие использование настоев сена (и роста бактерий в целом) в образовательных целях.
Следует учитывать, что в настое сена могут начать размножаться и неизвестные (а значит, потенциально патогенные) микроорганизмы. Процесс кипячения не обязательно убивает все микроорганизмы, присутствующие в сене. Нередко на сене можно обнаружить термоустойчивые споры Bacillus и Clostridium . После охлаждения настоя эти споры могут начать прорастать, давая начало живым, возможно, патогенным бактериям. Дело в том, что вы просто не знаете, что выращиваете и должны соблюдать соответствующие меры безопасности.
Определить патогенность бактерий микроскопическим путем невозможно. Необходим ряд биохимических и генетических тестов. Поэтому микроскопист-энтузиаст должен обращаться с таким настоем сена с особой осторожностью. Не проглатывать настой сена, избегать контакта с кожей (особенно при наличии открытых ран), не вдыхать аэрозоли и не допускать разбрызгивания. Как правило, избегайте контакта жидкости со слизистыми оболочками, включая глаза. Также следите за тем, чтобы сено было чистым и не контактировало с экскрементами животных. В противном случае вы можете обогатить бактериями пищеварительную систему животного. Если произошло проливание или контакт с кожей, то для дезинфекции используйте 70% этанол (7 частей спирта смешать с 3 частями воды). Более высокая концентрация спирта может фактически иметь более низкую эффективность дезинфекции.
Не смывайте просто настой сена в унитаз. Это может привести к образованию аэрозоля. Добавьте в настой хлорный отбеливатель и дайте веществу подействовать в течение нескольких часов. Некоторые люди могут быть обеспокоены тем, что отбеливатель попадет в сточные воды, что не очень безопасно для окружающей среды. Я бы согласился, но у меня нет решения этого вопроса. Имейте в виду, что добавление 70% этанола в настой резко снизит концентрацию алкоголя. Вы можете добавить концентрированный спирт в настой, но это вопрос стоимости (и стеклянная банка может быть недостаточно большой).
Безопасность воды в пруду
Даже прудовая вода может стать источником неожиданных сюрпризов. Недавно таким образом я завел в свой дом личинок комаров. Ночью комары вызывали у меня некоторое раздражение. Имейте в виду, что хранение кувшина со стоячей водой может быть даже незаконным в странах с малярией, которая может распространяться некоторыми комарами.
Другие проблемы связаны с качеством воды в пруду, которое может быть или не быть очень высоким. Разложение животных рядом с местом отбора проб может привести к возникновению микроорганизмов, которые нежелательно иметь в домашнем хозяйстве.
Пруды, которые достаточно чисты для купания, не должны быть проблемой, однако бывают редкие случаи, когда люди заражаются определенными простейшими. С образцами воды из прудов, богатых (потенциально раздражающими) цианобактериями или эвтрофированными, следует обращаться с большей осторожностью. Некоторые пруды могут быть расположены близко к сельскохозяйственным угодьям, и навоз может попасть в пруды.
Формы
Плесень можно легко вырастить, обработав соответствующий субстрат (например, хлеб) водно-почвенной суспензией. Грибы начнут расти и распространять споры в воздух. Эти споры могут не только загрязнять другие виды пищи в домашнем хозяйстве, но и вызывать аллергические реакции при вдыхании. Многие виды плесени также производят сильнодействующие токсины, способные вызывать серьезные проблемы со здоровьем.
Предотвратите распространение спор, держите контейнер с плесенью закрытым и избегайте потоков воздуха, которые могут распространять споры.
Если вы хотите исследовать плесень в образовательных целях, то я бы посоветовал вам сначала попробовать использовать съедобные плесневые грибы, которые можно найти на продуктах питания, таких как сыры.
Биопленки
Биопленки состоят из микроорганизмов, которые прилипают друг к другу и к поверхности. Их часто можно обнаружить на влажных предметах. Примером может служить слизистое покрытие камней в пруду. Биопленки, содержащие бактерии человеческого происхождения (например, пробки для ванных комнат), могут представлять возможную опасность для здоровья, в том числе из-за того, что плотность бактерий может быть довольно высокой. Вредные микроорганизмы можно найти и в других местах в доме, например, в посудомоечных машинах . Какое это имеет отношение к микроскопии? Энтузиасты микроскопии должны установить четкие процедуры при взятии образцов из этих источников, чтобы предотвратить контакт.
Общие советы
Вот несколько общих советов по работе с образцами, содержащими микроорганизмы.
- Открытые раны: Не работайте со средой, содержащей микроорганизмы, если у вас есть открытые раны или порезы на коже. Неповрежденная кожа может рассматриваться как очень эффективный физический барьер против инфекции, а открытые раны могут быть проблематичными.
- Дезинфекция: продезинфицируйте руки и поверхности 70% этанолом. Более концентрированный этанол может на самом деле менее эффективно уничтожать микроорганизмы.
- Утилизация: автоклавируйте использованную культуральную среду при 120°C в течение 30 минут. Это также должно быть в состоянии убить споры. Если у вас нет автоклава, покройте чашки Петри или культуральную среду хлорным отбеливателем. Дайте достаточно времени, чтобы эти вещества подействовали. Когда вы добавляете отбеливатель, имейте в виду, что в концентрированном виде это едкое вещество. Следует действительно избегать контакта с глазами и кожей. Также имейте в виду, что жидкий отбеливатель становится более разбавленным, когда вы добавляете его в жидкую культуральную среду, теряя свою эффективность.
- Избегайте аэрозолизации: некоторые микроорганизмы распространяются по воздуху. Избегайте разлива питательной среды и осторожно добавляйте дезинфицирующее средство в среду перед утилизацией, избегая разбрызгивания жидкости.
- Держите количество бактерий на низком уровне: убедитесь, что образец (например, настой сена) содержит много инфузорий, которые потребляют бактерии. Поддерживайте низкий уровень питательных веществ, чтобы избежать образования слишком большого количества бактерий, и убедитесь, что в среде достаточно кислорода для роста инфузорий.
- Не используйте загрязненную воду: Грязная и загрязненная вода может содержать много бактерий и меньшее количество наиболее интересных инфузорий. Если проба воды была выделена из ручья, контактировавшего с хозяйственно-бытовыми сточными водами, то возможно присутствие патогенных энтеробактерий.
- Не разлагайте продукты: некоторые учителя любят разлагать продукты, чтобы продемонстрировать детям процесс их порчи. Имейте в виду, что Clostridium perfringens можно обнаружить на испорченном мясе или птице. Эта бактерия может вызывать заболевания пищевого происхождения. Лично я бы не стал использовать микроорганизмы из испорченных продуктов для учебной микроскопии. Я бы прибегнул к гораздо более безопасным и легкодоступным бактериям и грибкам. Они могут быть выделены из свежего сыра или, например.
Не культивируйте бактерии, полученные от человека: в частности, не инокулируйте питательную среду бактериями с кожи. В противном случае у вас может вырасти стафилококк. - Держите чашки Петри закрытыми и запечатанными: это минимизирует риск случайного прикосновения к поверхности агара, которая может быть покрыта бактериальными колониями. Вообще говоря, я не рекомендую выращивать неизвестные бактерии в чашках Петри людям, не имеющим базовой микробиологической подготовки в области асептики. Концентрация бактерий просто слишком высока, чтобы быть в безопасности.
Каково главное сообщение? Хорошая порция здравого смысла и элементарной гигиены значительно снизит вероятность того, что вы заразитесь инфекцией, и, надеюсь, сохраните ваше здоровье.