В ряде научных исследований показано, что воздействие физических факторов может приводить к разнонаправленным эффектам развития микробиоты, существенно влияя на физико-химическую кинетику развития популяций и ассоциаций, воздействуя на уровне клеточных мембран, влияя на реализацию токсических эффектов, изменяя культуральные свойства разных штаммов in vitro, моделируя резистентность к антибактериальным средствам клинических штаммов.

В настоящее время в ряде отраслей фармацевтической, косметической и пищевой промышленности сформировалась высокая потребность в развитии и интенсификации методов дезинфекции и стерилизации, в т.ч. для медицинского инструментария разового использования, изготовленного из различных полимерных и композитных материалов, что приводит к необходимости изучения и эффективного использования факторов различной природы для достижения антимикробных эффектов в отношении про- и эукариотических микроорганизмов. Одним из интенсивно развивающихся направлений является оценка эффективности антимикробного, в частности, стерилизующего действия плазменной среды, что обусловлено актуальностью и практической востребованностью разработки новых высокоэффективных методов инактивации биологических патогенов и химических токсикантов в газах, жидкости и на поверхностях. Одним из важнейших практических приложений данной проблемы является профилактика внутрибольничных инфекций.

Цель- разработка методических подходов для определения количественных параметров эффективности плазменного воздействия на консорциумы клинически значимых микроорганизмов. Научная гипотеза проекта состоит в изучении плазменной инактивации клинически значимых микроорганизмов и их ассоциаций, являющихся целостными надклеточными структурами и обладающих повышенной устойчивостью к физическим воздействиям.

Использование ассоциаций в качестве тест-объектов для оценки повреждающих физических факторов среды основано на особенностях ассоциаций как сформированной единицы, обладающей уникальными свойствами, часто присущими только этому сообществу. Гено- и фенотипические признаки штаммов, образующих ассоциацию, в значительной степени отличаются от фенотипических признаков отдельных микроорганизмов. Так, в значительной степени изменены такие признаки, как метаболическая активность, способность продуцировать экзогенные ферменты, устойчивость к антибиотикам, сульфаниламидам, дезинфицирующим средствам, способность утилизировать различные субстраты, наличие эпидемически значимых маркеров, параметры токсичности и другие признаки.

В ходе выполнения работы изучены изоляты микроорганизмов различных таксономических групп, а также их ассоциации, определены методические подходы подготовки тест-культур микроорганизмов в целях оценки их выживаемости при плазменном воздействии. Проведен отбор ассоциаций микроорганизмов, чувствительных к воздействию физических факторов, для проведения исследований по их плазменной инактивации; оптимизированы параметры подготовки тест-культур микроорганизмов различной таксономической принадлежности для получения валидных данных.

Отработаны методические подходы выделения стабильных природных ассоциаций микроорганизмов различных таксономических групп при оценке смывов рабочих поверхностей микробиологической лаборатории в ходе мониторинга микробной контаминации, а также при периодическом мониторинге объектов среды лечебного стационара (ожоговое отделение больницы). Получены изоляты микроорганизмов и их ассоциаций, проведена их идентификация, изучены фенотипические, в т.ч. тинкториально-морфологические, физиолого-биохимические свойства, а также выполнена количественная оценка способности к пленкообразованию.

Определены условия хранения ассоциаций, периодичность культивирования и субкультивирования, позволяющие поддерживать стабильные биохимические и культурально-морфологические свойства.

Проведена оптимизация состава сред, показано, что предложенный состав полусинтетической среды с обогащением органическим источниками углерода, азота и фосфора позволяет культивировать тест-штаммы микроорганизмов в контролируемых условиях и получить воспроизводимые результаты.

Отобраны ассоциации микроорганизмов, состоящих из Escherichia coli, Citrobacter braakii и Staphylococcus aureus, что обеспечивает расширение арсенала чувствительных тест-моделей и дает возможность надежно определять антимикробную эффективность плазменных воздействий. Изучение способности к пленкообразованию проведено у 12 штаммов и 6 ассоциаций. Полученные результаты показали, что все штаммы, за исключением Citrobacter braakii, обладают способностью к пленкообразованию, при этом наиболее выраженную способность к образованию биопленок, которую можно отнести к сильной по критерию Stepanovic, имеет штамм Klebsiella pneumoniae ozaenae. Остальные штаммы показали умеренную или среднюю способность к образованию пленок. Ассоциации имели более выраженную способность к образованию биопленок, которую можно отнести к сильной или умеренной по критерию Stepanovic.

Изучены 2 ассоциации микроорганизмов, в состав которых входят изоляты Citrobacter braakii, Escherichia coli и Staphylococcus aureus, что может обеспечить расширение арсенала чувствительных тест-моделей и дает возможность надежно определять антимикробную эффективность плазменных воздействий. В результате изучения морфологических, культуральных и биохимических маркеров разработаны паспорта штаммов микроорганизмов, составляющих ассоциацию, определены условия их поддержания в стандартных условиях микробиологической лаборатории.