ANTİMİKROBİYAL MADDELERE DUYARLILIK
Antimikrobiyal maddeler (AMM); mikroorganizmaları öldüren (= mikrobisid etki) veya onların üremesini/gelişimini engelleyen (= mikrobiyostatik etki) kimyasal maddelerdir. Bu tanıma; dezenfektanlar, antiseptikler, antibiyotikler ve inhibitör etkili diğer bazı maddeler girmektedir. Hipokloritler, kloraminler, iyodoforlar, kuarterner amonyum bileşikleri, amfoterik bileşikler, oksidan maddeler (hidrojen peroksit, perasetik asil, ozon, vb.), alkaliler (sodyum hidroksit; kostik veya kostik soda, potasyum hidroksit gi bi), asitler, alkoller, aldehitler (formaldehit gibi), fenol ve türevleri, sabunlar, ağır metal iyonları ve tuzlan gibi çeşitli dezenfektanlar ve antiseptikler, penisilin, streptomisin ve tetrasiklinler gibi çeşitli antibiyotikler, metilen mavisi, kristal violet ve brilliant green gibi inhibitör etkili çeşitli mikrobiyostatik boyalar ve sodyum klorür ve sodyum nitrit gi bi koruyucu olarak kullanılan bazı gıda katkı maddeleri AMM’lere örnek olarak gösterilebilir.
AMM’lerden dezenfeksiyon ve antisepsi yaratma amacıyla veya enfeksiyon hastalıklarının tedavisinde ilaç (antibiyotik) olarak ya da gıdalarda koruyucu katkı maddesi olarak yararlanılmaktadır. Dezenfektanlar alet-ekipman, cansız materyal (su gibi) ve cansız yüzeyler ile küçük oda ve bölmelerin atmosferine, antiseptikler ise canlının deri ve mukozasına uygulanan dezenfeksiyon etkili AMM’lerdir. Dezenfektanlar; hastane ve benzeri sağlık kuruluşları, gıda işletmeleri, lokanta, yemekhane ve restaurant gibi toplugıda tüketim yerleri, yemek fabrikaları, hayvan üretim çiflikleri, tuvaletler ve çöp toplama vb. alanlarda yer alan her türlü alet-ekipman ve yüzey (taban, tavan, duvar, tezgah, tank, bidon, kova, vb.) ile küçük oda veya bölmelerin atmosferi ve su gibi diğer bazı cansız materyalin dezenfeksiyonunda yaygın olarak kullanılmaktadır. Diğer taraftan, bazı AMM’lerden selektif (seçici) besiyerlerinde selektivite ajanı olarak da yararlanılabilmektedir.
ANTİMİKROBİYAL MADDELERİN ETKİNLİĞİNİ ETKİLEYEN FAK- TÖRLER
Antimikrobiyal maddelerin (AMM) etkinliği birçok faktörden etkilencbilmekledir.
Bunlar; AMM ve uygulanışına ait faktörler ve mikroorganizma/mikroorganizmalurn ait faktörler şeklinde iki başlık altında toplanabilir.
AMM ve uygulanışına ait faktörler 1 .AMM’nin kimyasal özelliği:
Organik AMM’lerin etkinliği genelde yapılarındaki karbon ve hidrojen sayılarıyla ile orantılı olarak artmaktadır. İnorganik olanların etkinliği ise suda iyoııize olma güçleriyle ilişkilidir. Buna göre de, iyonize olma gücü yüksek olan inorganik asitler (HC1 ve H2SO4
gibi) ve alkaliler (NaOH ve KOH gibi) iyonize olma güçleri düşük olanlara göre daha etkilidirler.
2.AMM’nin konsantrasyonu:
AMM’lerin pek çoğu yüksek konsantrasyonlarda mikrobisid, düşük konsantrasyon larda ise mikrobiyostatik etkiye sahiptir. Ancak yoğunluk artışı ile mikrobisidal etki arasında sürekli ve doğrusal bir ilişki yoktur. Belli bir yoğunluktan sonra AMM’nin mikrobisidal etkisinde herhangi bir değişim görülmez. AMM’nin mikrobisidal etkili bu yoğunluğunun aşılmamasına özen gösterilmelidir. Çünkü yüksek konsantrasyonda AMM kullanımının önemli buzı sakıncaları vardır. Böylesi bir durumda her şeyden önce ekonomik kayıp süz konusudur, Bunun yanısıra AMM’lerin yüksek konsantrasyonları yüzeyde kalıntı
sorunu yaratabilmekle, uygulandığı yüzeye zarar verebilmekte ve en önemlisi de insanda toksik etki oluşturabilmektedir.
3. Uygulama Sıcaklığı:
AMM’lerin etkinliği sıcaklık arttıkça artar. Ancak AMM çözeltilerinin belli sıcaklıkları da aşmaması gereklidir. Çünkü her AMM’nin etkin olduğu sıcaklık farklıdır. Önemli olan sıcaklığın AMM’yi çözecek kadar yüksek fakat inaktif hale dönüştürmeyecek kadar düşük olmasıdır. Örneğin iyotlu dezenfektan çözeltileri etkisinin azalacağı dikkate alınarak 40°C dolaylarında uygulanmakta ve çözelti sıcaklığının 50°C’yi aşmamasına özen gösterilmektedir. Sıcaklık artışı genellikle ortamdaki yüzey gerilimini ve viskoziteyi düşürür, pH’yı ve maddenin iyonlaşma gücünü yükseltir ve mikrobisidal etkiye yol açacak reaksiyonların hızlarını artırır. Bütün bunlara göre de sıcaklık artışı ile uygulama süresi arasında ters bir ilişki vardır.
4. Çözelti pH’sı
Her AMM’nin etkili olduğu bir pH değeri vardır ve pH’daki ufak değişiklikler AMM’nin etkinliği üzerinde büyük değişiklikler yaratır. Ancak AMM’nin çözelti pH'sının belirlenmesinde uygulanacak yüzeyin özelliği de dikkate alınmak zorundadır, Diğer taraftan AMM uygulamalarında hedef mikroorganizma/mikroorganizmalurın oplimal pH’larından olabildiğince uzaklaşılması da önemlidir ve bu durum mikroorganizmaların AMM’lere duyarlılığını artırmaktadır. Klorlu ve iyotlu dezenfektanların etkinliği genellikle pH arttıkça düşmektedir. Klorlu dezenfektan olan hipokloritlerin optimum uygulama pH’sı 7 dolayındadır. Ancak hipokloritler nötral pH’larda metal yüzeylerde korrozif etki yaratırlar ve bu nedenle de metal yüzeylerin dezenfeksiyonu için, etkinliğin azaltıldığı ancak daha az korrozif oldukları alkali koşullarda (pH 9.0 gibi) uygulama yapılır. İyodoforlar optimum olarak asidik koşullarda uygulanırlar ve pH 5’in altında klorlu dezenfektanlara göre daha bir etkindirler. Kuarterner amonyum bileşikleri ise alkali ko- şullarlarda etkindir.
5. Ortamdaki organik ve inorganik kir ve kalıntılar:
Ortamdaki kir ve kalıntılar AMM ile mikroorganizma/mikroorganizmaların karşı karşıya gelmelerini engeleyebildiği gibi, kir ve kalıntılar ile AMM arasında AMM’nin etkinliğini azaltacak veya yok edecek olumsuz reaksiyonlar da (antogonizm; antogonist etki) gerçekleşebilir ya da AMM organik kirler tarafından absorbe edilip etkisiz hale geçirilebilir.
Organik ve inorganik kir ve kalıntılara kan ve gıda (et ve süt gibi) proteinleri, sudaki sertlik öğeleri, bazı deterjanlar ve sabunlar ile metal iyonları ve tuzları örnek gösterilebilir. Bu nedenlerle, dezenfektan uygulanmasının öncesinde yüzeyde mutlaka uygun bir temizlik işlemi yapılmalıdır.
Mikroorganizma/mikroorganizmalara ait faktörler
1.Mikroorganizmanın karakteri:
Bakterilerin kapsül tabakası ve sporları AMM’lera karşı vejetatif hücrelere göre genelde daha dirençlidirler. Bakteri sporlarının dirençliliği yapısındaki kimyasal dirençlilik sağlayan koruyucu kalın tabakalardan kaynaklanmaktadır. Gram pozitif ve Gram negatif bakterilerin AMM’lere duyarlılığında farklılıklar olabilmektedir. Bu nedenle bazı AMM’ler Gram pozitif, bazıları ise Gram negatif bakteriler üzerinde etkilidir. Bazı AMM’ler geniş spektrumlu olup hem Gram pozitif hem de Gram negatif bakterilere etkili olabilmektedir.
Gram pozitif ve Gram negatif bakterilerin duyarlılığındaki bu farkların büyük ölçüde hücre duvarları ve zarlarındaki farklılıktan kaynaklandığı düşünülmektedir. Diğer taraftan, mikobakterilerin hücrelerini çevreleyen balmumu tabakası, bu bakterilere AMM’lere karşı dirençlilik özelliği kazandırmaktadır. Küf ve sporlarının AMM’lere karşı duyarlılığı ise genel olarak azdır. Bütün bunların yanısıra, AMM’ye duyarlılıkta mikroorganizma türleri ve hatta suşları arasında bile farklılıklar olabilmektedir. Bu nedenle AMM seçiminde hedef mikroorganizma /mikroorganizmaların özeliklerinin çok iyi bilinmesi ve değerlendirilmesi gerekmektedir.
Diğer taraftan, söz konusu olan AMM’ye normalde duyarlı olan bir populasyonda bazı hücreler denenen AMM konsantrasyonunda dirençlilik gösterip canlı kalabilir ve bu hücreler daha sonra ortamda üreme şansı bulup sayılarını artırabilirler. Bu durumda da bir sonraki dezenfeksiyonda, mevcut populasyonu öldürmek için ya aynı AMM önceki konsantrasyonu daha bir yükseltilerek uygulanmalı ya da daha iyisi değişik bir AMM’ye başvurulmalıdır. Aksi takdirde söz konusu AMM’ye dirençli suşlar çevreye yayılacak ve sorun büyüyecektir. Bu durum özellikle CİP sistemi uygulanan gıda işletmeleri için önemlidir.
2. Mikroorganizma yaşı
Mikroorganizmalar AMM’lere karşı genel olarak üremelerinin log döneminde( logaritmik; üs cinsinden üreme dönemi), sabit ve ölüm dönemlerine göre daha duyarlıdırlar.
3. Canlı mikroorganizma sayısı:
Ortamdaki canlı mikroorganizma sayısı arttıkça AMM’nin etki süresi de o derecede artmaktadır.
4.Mikroorganizma çeşidi:
Dezenfekte edilecek ortamdaki mevcut populasyonun denenen AMM’ye knrşı duyarlılığı farklı olan mikroorganizmalar içermesi etki süresinin uzamasına neden olun diğer bir faktördür. Diğer taraftan, populasyonda mutant formların bulunması dezenfeksiyonun başarısını olumsuz yönde etkilemektedir. Bu nedenle dezenfeksiyon uygulamalarında mutant formlar oluşturmamanın ayrı bir önemi vardır. Bu amaçla dezenfeksiyonda uygun bir dezenfektan seçilmeli ve uygulama dozu ve süresi iyi ayarlanmalıdır.
ANTİMİKROBİYAL MADDE ETKİNLİĞİNİN TEST EDİLMESİ
Bu amaçla, AMM’lere genelde duyarlı olduğu bilinen mikroorganizma suşlarından yararlanılır. Spesifik ve duyarlı test mikroorganizmasının seçimi ve kullanımı bu testlerin ilk ve en önemli aşamasıdır. En yaygın kullanılan test mikroorganizmaları Salmonella typhimirium, Staphylococcus aureus, E. coli, B. meserıtericus ve Streptococcus thermophilus suşlandır. Bu testlerle bir AMM’nin belli bir test mikroorganizması üzerinde etkisi “minimal inhibitör konsantrasyonu” (MİK) veya “minimal lethal konsantrasyonu” (MLK) şeklinde belirlenebildiği gibi, söz konusu herhangi bir mikroorganizma suşunun belli bir AMM’ye karşı duyarlılığı da ortaya konulabilir. Diğer taraftan bu testlerden yararlanılarak herhangi bir ortamdaki (bir yüzey, bir gıda, vb.) AMM varlığı da nitel veya nicel olarak ortaya konulabilmektedir.
Ağar diffüzyon yöntemi:
Pek çok AMM’nin (özellikle antibiyotik ve dezenfektanların) etkinliği bu yöntemle kolay ve kısa sürede ortaya konulabilir. Bu yöntemden yararlanılarak test edilecek mikroorganizmanın AMM/AMM’lere duyarlılığı veya herhangi bir ortamdaki bir AMM’nin varlığı da belirlenebilmektedir. Yöntem; test mikroorganizması aşılanmış petri kutusundaki uygun bir agarlı besiyerine uygun bir şekilde eklenen AMM’nin (ya da AMM içerdiğinden şüphelenilen ), besiyerinde diffüze olması ve diffüze olduğu alanda test mikroorganizmasının gelişimini engelleyip engellemediğinin belirlenmesi prensibine dayanmaktadır.
Denenen AMM test mikroorganizması üzerinde etkiliyse; AMM’nin eklendiği yerin çevresinde, inkübasyon sonrasında mikroorganizma gelişiminin gözlenmediği bir “inhibisyon zonu” oluşur. Petri kutusundaki ağar yüzeyinde koloni oluşumu şeklinde üreme gözlenirken, inhibisyon zonu (kuşağı) içinde mikroorganizma gelişimine işaret eden hiçbir koloniye rastlanmaz. İnhibisyon zonu mikroorganizma gelişiminin engellendiğini (inhibe edildiğini) ortaya koyar.
Ağar diffüzyon yöntemi birkaç şekilde uygulanabilmektedir. Ancak en yaygın uygulama şekli “kağıt disk ağar diffüzyon” ve “delik ağar diffüzyon” yöntemleridir.
1. Kağıt disk ağar diffüzyon yöntemi: Bu yöntemin ilk aşamasında, seçilen test mikroorganizmasının daha önceden hazırlanan genç sıvı kültürü (18-24 saatlik) dökme plak yöntemi ya da yüzeye yayma yöntemiyle uygun bir agarlı besiyerine aşılanır. Bu amaçla daha çok yüzeye yayma yöntemiyle aşılama tercih edilmektedir.
Yüzeye yayma yönteminde; steril boş bir petri kutusuna dökülmüş ve katılaşması sağlanmış steril agarlı besiyerinin kuru yüzeyine sıvı kültürden steril pipetle 0,1 ml örnek aktarılır ve alevde sterilize edilmiş bir drigalski özesi ile ağar yüzeyinde yayma yapılır. Yüzeye yayma, sıvı kültüre daldırılan steril bir eküvyonla direkt olarak da gerçekleştirilebilir. Yüzeye yayma yöntemi ile ekim yapılmış agarlı besiyeri oda sıcaklığında 5-10 dakika bekletilir.
Dökme plak yöntemiyle aşılamada ise; sıvı kültürden 1 ml örnek alınarak içi boş steril bir Petri kutusuna aktarılır. Bunun üzerine daha önceden hazırlanmış ve yaklaşık 50○C’ye soğutulmuş steril agarlı besiyerinden 15-20 ml kadar dökülür ve petri kutusuna üç defa sağ ve daha sonra da üç defa sol yöne çevirme harekatı yaptırılarak örnek ile besiyerinin karışması sağlanır. Ekim yapılmış agarlı besiyeri katılaşması için oda sıcaklığında 5-10 dakika bekletilir.
Daha önceden hazırlanarak uygun bir kapalı kapta otoklavda sterilize edilen yaklaşık 1- 1.5 cm çapındaki kağıt diskler (absorblama gücü yüksek olan kağıt filtre kağıtlarından hazırlanmış) bulunduğu kapalı kaptan aseptik koşullarda ve steril bir pens yardımıyla tek tek alınır ve her bir disk denenecek AMM’nin farklı dilüsyonuna ya da farklı bir AMM çözeltisine daldırılarak çözeltiyi absorblamasını sağlamak üzere bu şekilde kısa bir süre beklenir. Daha sonra kağıt disk çözeltiden çıkarılır ve sıvının fazlası çözelti tübünün ağız kısmına değdirilerek drene edilmeye çalışılır (Şekik 1.). Çözeltiyi absorblamış ve sıvının fazlası alınmış disk Şekil 1.de görüldüğü gibi test mikroorganizması aşılanmış agarlı besiyerinin yüzeyine yerleştirilir.
Eldeki pensle diskin üst kısmına hafifçe bastırılarak alt yüzeyinin besiyeri yüzeyine tam olarak temas etmesi sağlanır. Steril kağıt disklerden bir tanesi ise aynı şekilde hareket edilerek steril damıtık suya daldırılır, sıvının fazlası drene edilir ve kontrol (AMM içermeyen örnek) olarak agarlı besiyeri yüzeyine yerleştirilir.
Petri kutusundaki agarlı besiyerinin yüzeyine, kontrol de dahil olmak üzere uygun aralıklarla en fazla 5-7 disk yerleştirilmelidir. Aksi takdirde, agarlı besiyeri yüzeyinde disklerden diffüze olacak farklı çözeltilerin birbirine karışma sorunu yaşanabilir ve bu durum yanlış test sonuçlan alınmasına neden olabilir.
Yöntemin en son aşamasında ise, Petri kutusu düz şekilde inkübatöre yerleştirilir ve test mikroorganizmasına uygun koşullarda inkübasyonu (örneğin 37 ○C’de 24-48saat) sağlanır. Petri kutusu, inkübasyon sonrasında disklerin çevresinde oluşacak inhibisyon zonları yönünden incelemeye alınır.
İnhibisyon zonları temizlik ve çap yönlerinden incelenmelidir. İnhibisyon zonları temiz olmalı ve içinde hiçbir koloni içermemelidir. Ancak inkübasyonun 24. Saatinde inhibisyon zonları temizken, bazen 48 saat sonunda zon içinde koloniler oluşmaya başlayabilir. Bu nedenle inhibisyon zonlan inkübasyonun 24. ve 48. saatlerinde ayn ayn incelemeye alınarak değerlendirilmelidir. Zon çapı (Şekil 1d.). ile AMM’nin inhibisyon gücü arasında her zaman doğrusal bir ilişki yoktur. İnhibisyon zonunun çapı; AMM’nin inhibisyon gücünün yanısıra bu maddenin besiyerinde diffüze olma derecesine de bağlıdır. Şekil 1.d.’deki örnekte zon çapı 9 mm’dir.
2. Delik ağar diffîizyon yöntemi: Bu yöntemde de aynen kağıt disk ağar diffüzyon yönteminde olduğu gibi hareket edilmektedir. Ancak delik ağar diffüzyon yönteminde test mikroorganizmasıyla aşılanmış agarlı besiyeri yüzeyine AMM emdirilmiş kağıt diskler yerleştirilmemekte, bunun yerine besiyerinde uygun aralıklarla ve belli sayıda delikler açılarak bu deliklerin herbirine denenecek AMM çözülteileri aktarılır.
Agarlı besiyerine test mikroorganizmasının aşılanmasında aynen kağıt disk ağar diffüzyon yönteminde olduğu gibi hareket edilmektedir. Test mikroorganizması aşılanmış agarlı besiyerinde delik açmak için steril içi boş cam veya metal borular ya da tüplerden yararlanılır.
Bu boru veya tüplerin ağız çaplan yaklaşık 1-1.5 cm olmalıdır. Bu amaçla ağız çapları uygun cam pastör pipetleri kullanılabilir. Tübün (veya borunun) ağız kısmı etil alkole daldırılır ve daha sonra alevden geçirilerek sterilize edilir (Mikrobiyolojik Örnek Alma ve Kültür Yapma bölümüne bakınız). Tüp ağzı soğuduktan sonra agarlı besiyeri yüzeyine tam dik pozisyonda temas ettirilir. Daha sonra tüp dik vaziyette besiyeri dibine kadar daldınlır ve kendi ekseni etrafında hafifçe sağa ve sola döndürülür. Bu hareketle agarlı besiyeri halka şeklinde kesilmiş olacaktır. Tüp yine dik vaziyette besiyerinden çıkanlır. Bu işlem sonrasında, kesilmiş agarlı besiyeri çoğunlukla tüpün içine geçer ve tüple birlikte uzaklaştırılır ve böylece de besiyeri içinde bir delik açılmış olur. Kesilmiş agarlı besiyeri tüp içine geçmediği takdirde, bu kesik kısım etil alkol kullanılarak alevde sterilize edilmiş bir pens yardımıyla besiyerinden aseptik koşullarda uzaklaştırılır.
Besiyerinde yukarıda anlatıldığı şekilde hareket edilerek uygun aralıklarla ve belli sayıda delikler açılır. Petri kutusundaki agarlı besiyerinde, kontrol de dahil olmak üzere uygun
Şekil 1. Kağıt disk ağar diffüzyon yöntemi
aralıklarla en fazla 5-7 delik açılmalıdır. Deliklerin herbirine denenecek AMM’nin farklı dilüsyonu ya da farklı bir AMM çözeltisi dökülür. Kontrol deliğine ise steril damıtık su dökülür.
Döküm işlemlerinde küçük hacimli steril pipetlerden (örneğin 0.1 ml’lik) veya Pastör pipetlerinden yararlanılır. Denenecek AMM çözeltisi delik içini doldurmalı ancak hiçbir şekilde taşırılmamalıdır.
Bazı durumlarda, AMM çözeltileri döküldüğü ağar deliği altından petri kutusu alt yüzeyine sızarak bu yüzeyde yayılabilmekte ve sonuçta da delikte boşalmalar meydana gelmektedir. Bu sorunu yaşamamak için aşağıdaki şekilde bir yol izlenmelidir. Test mikroorganizması aşılanmış agarlı besiyerinde delikler açılır. Herbir delik içine steril bir pipetle yaklaşık 50○C’deki steril agarlı besiyerinden, deliğin altını ince bir zar şeklinde dolduracak miktarda aktarmalar yapılır.
Aktarılan bu agarlı besiyerinin katılaşması beklenir ve daha sonra da deliklere yukarıda anlatıldığı şekilde denenecek çözeltiler dökülür.
Petri kutusu AMM çözeltilerinin dökümünü takiben 5-10 dakika kadar hiçbir işlem yapmadan düz konumda tezgah üzerinde bekletilir. AMM çözeltileri bu esnada agarlı besiyerinde diffüze olmaya başlar. Bu işlemin amacı; Petri kutusunun etüve taşınmusı anında AMM çözeltilerinin deliklerden dışarı taşma riskini en aza indirmektir.
Yöntemin en son aşamasında ise, petri kutusu düz şekilde ve yere parelel olarak, çözeltileri delik dışına taşırmadım dikkatlice taşınarak etüve düz şekilde yerleştirilir. Petri kutusunun inkübasyonu (örneğin 37○C’de 48 saat) sağlanır. Petri kutusu, inkübasyon sonrasında deliklerin çevresinde oluşacak inhibisyon zonları yönünden incelemeye alınır. Bu incelemelerde “kağıt disk ağar diffüzyon yöntemi”nde anlatıldığı şekilde hareket edilir.
Kaynaklar:
Temiz, A., 2000, Genel mikrobiyoloji uygulama teknikleri, 3. Baskı, Hatiboğlu yayınevi, Ankara.