XIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Изучение уровня поражения использованной медицинской маски микроорганизмами после двухчасового ношения

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Софиеч С.В. 1

---

1Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа - МАОУ СОШ №5 г.Тюмени

Пить Л.Б. 1

---

1Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа - МАОУ СОШ №5 г. Тюмени

Работа в формате PDF

1.2 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

Тема исследования «Изучение уровня поражения использованной медицинской маски микроорганизмами после двухчасового ношения».

Актуальность: Пандемия коронавируса заставила миллионы людей по всему миру начать носить защитные маски. В период пандемии Covid-19 рекомендованное время ношения медицинских масок составляет два часа, это очень маленький промежуток времени, но для полной безопасности людям приходится это делать. Потому что при эксплуатации маска намокает от влажного выдыхаемого воздуха, и в ней скапливаются частички слюны. Как только поры забиваются влагой, фильтрующая способность резко снижается. То есть новые порции слюны при чихании будут просто выталкивать уже имеющуюся влагу наружу, а влажная среда благоприятна для размножения микроорганизмов. В итоге зараженный человек в такой маске опасен не только для себя, но и окружающих.

Объектом исследования является использованная в течение двух часов медицинская маска с бумажным фильтром, а также микроорганизмы находящиеся на ней.

Предметом исследования является изучение уровня поражения медицинской маски микроорганизмами после двухчасового ношения.

Цель исследования: изучить уровень поражения использованной медицинской маски микроорганизмами, чтобы доказать необходимость смены медицинской маски во время пандемии каждые 2 (два) часа.

Гипотеза: Если носить медицинскую маску два часа, то она за такой маленький промежуток времени чиста и стерильна не только внешне, но и внутри или «кишит» микроорганизмами?

Для достижения поставленной цели и проверки гипотезы необходимо было решить следующие задачи:

Изучить и проанализировать информацию, в том числе в сети Интернет, по данному проекту.

Исследовать и оценить уровень поражения микроорганизмами использованной медицинской маски.

Освоить методики:

приготовления питательной среды;

посева микроорганизмов с использованной медицинской маски;

приготовления микропрепарата;

изучение микропрепарата под микроскопом.

Проанализировать полученные результаты.

Методы исследования:

Теоретический (изучение литературы и информации из сети Интернет).

Практический состоит из экспериментов (приготовление питательной среды, посев на среду кусочка медицинской маски, приготовление микропрепарата и его изучение).

Наблюдение за ходом эксперимента.

Анализ результатов.

Исследовательская работа носит практическую направленность. Она будет полезна учащимся средних школ, чтобы научить методике приготовления питательной среды, посева микроорганизмов, приготовления микропрепарата и изучения его под микроскопом, а также использовать результаты исследования на уроках ОБЖ и биологии.

Новизна работы в том, что изучение уровня поражения микроорганизмами медицинской маски во время пандемии очень актуально и ново. Дальнейшее развитие: изучить эффективность использования многоразовых масок в условиях пандемии и возможность увеличения срока использования одноразовой медицинской маски.

Структура работы соответствует поставленным целям и задачам.

Глава 1. Пандемия это страшно!

Более полутора лет назад в китайском городе Ухань обнаружили быстрораспространяемую короновирусную инфекциюCOVID-19, поражающую сосуды и приводящую к смерти. Пандемия короновируса заставила миллионы людей по всему миру начать носить защитные маски. Кому-то это придало чувство спокойствия и защищенности от заражения вирусом, у других же - ношение маски вызывает дискомфорт, беспокойство и даже чувство страха. Сегодня маски в доме у каждого из нас, а увеличение количества зараженных на нашей планете, привело к появлению все новых и новых видов масок, став неотъемлемым атрибутом для каждого жителя планеты. Российским жителям предписано носить маски до 1 января 2022 года, соблюдать социальную дистанцию полтора-два метра, регулярно мыть руки и пользоваться антисептиком. Но все-равно остается много людей, скептически настроенных к правилам ношения маски, а ведь они очень просты. Надевать маску необходимо аккуратно, не прикасаясь руками, не спускать на подбородок и не повязывать на руку или шею.

Воздух — среда, которая не поддерживает размножение микроорганизмов, так как в ней нет питательных веществ и влаги, а солнечные лучи губительно действуют на микроорганизмы в воздухе. Но находясь в замкнутом пространстве вся «микробная пыль» становится опасной для человека. Болезнетворные микроорганизмы в воздухе, которые готовы к высушиванию: грибы, микобактерии, стафилококки и стрептококки, попадая во влажную среду маски, начинают усиленно размножаться¹. Благодаря этому Всемирной организацией здравоохранения (далее – ВОЗ) на период эпидемии в замкнутых помещениях прописано ношение защиты «барьерного типа», а именно медицинской маски. Поэтому маска просто необходима тем, кто уже заболел для удержания слюны кашляющего или чихающего человека.

ГЛАВА 2. ЗНАЧЕНИЕ МЕДИЦИНСКОЙ МАСКИ

ВО ВРЕМЯ ПАНДЕМИИ

В течение всех полутора лет пандемии людей волновала необходимость ношения масок, считая, что покупая маски, «выбрасывают деньги на ветер». На самом деле они искали ответы на следующие вопросы: защищает ли маска от бактерий и вирусов; вредит ли она дыханию; эффективна ли маска, если стала влажной. И конечно Роскачество совместно с Федеральным медико-биологическим агентством России решили изучить эффективность различных масок² по нескольким параметрам:

- материал, из которого создана маска;

- воздухопроницаемость;

- прочность;

- гигроскопичность;

- правильность использования.

Изучив эти исследования, я взяла для своей работы наиболее доступную для каждого россиянина обычную медицинскую маску с хорошим свойством защиты от заражения Covid-19 – Образец №3 [Приложение 1] (далее по тексту – медицинская маска). Разберем материал, из которого создана эта медицинская маска. Она состоит из трех слоев: верхний цветной слой имеет водоотталкивающую поверхность, средний – самый важный слой из мельтблауна, который задерживает болезнетворные бактерии и вирусы, внутренний слой выполнен из гипоаллергенного материала спанбонда³. Как видим материал изготовления медицинской маски решает сразу три способа защиты – воздухопроницаемость, прочность и гигроскопичность.

Не забываем про правильность использования маски. Медицинскую маску надевают на лицо так, чтобы она закрывала нос, рот и подбородок. Кроме того во время ношения маски не рекомендуют трогать ее руками, а после использования утилизируют в контейнер для отходов, если есть возможность упаковывают в отдельный пакет⁴, осторожно стягивая с лица за ушные петли. Меняют медицинскую маску один раз в два часа, если же она намокла от кашля или дыхания, ее меняют немедленно.

Что же происходит в реальности? Человек носит маску в кармане, используя ее многократно, где она постоянно контактирует с телефоном, перчатками, ключами от квартиры, «мелочью» в кармане. Поэтому если неправильно носить маску или не соблюдать сроки ее использования, то маска может не только защитить, а наоборот увеличить риск заражения здорового человека.

Давайте разберемся почему? Во время ношения медицинской маски в ней скапливаются частички слюны, поры забиваются влагой, фильтрующая способность снижается. Новые порции слюны и выдыхаемого воздуха будут выталкивать ее наружу, заражая других. Кроме того мы помним влажность – идеальная среда для размножения многих микроорганизмов, которые заражают человека, носившего маску для защиты. Еще причастны руки – основной источник бактерий на медицинских масках, потому что выходя из общественного транспорта, большинство снимает маску грязными руками.

Швейцарский потребительский портал K-Tipp провел независимое исследование двадцати медицинских масок жителей Цюриха, где на одиннадцати масках обнаружено сто тысяч колоний бактерий, при этом на пятнадцати масках работники лабораторий обнаружили плесень и споры. Как выяснилось участники исследования носили маски не два часа, а несколько дней и даже недель.⁵

В данном проекте я хочу проверить гипотезу: если носить медицинскую маску рекомендованные два часа, то она чиста и даже стерильна внутри, так же как и при визуальном осмотре или «кишит» микроорганизмами.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Чтобы изучить, что происходит с медицинской маской после двухчасового ношения, я выполняла исследование в несколько этапов.

1 ЭТАП ИССЛЕДОВАНИЯ – ЭТО ПОДГОТОВКА ПЛОТНОЙ ПИТАТЕЛЬНОЙ СРЕДЫ.

Чтобы подготовить плотную питательную среду для посева микроорганизмов с использованной медицинской маски, я использовала мясо-пептонный агар (МПА), именно он при соблюдении всех требований обеспечивает быстрый рост микроорганизмов, допустимый фактор pH, стерильность и прозрачность среды⁶.

Приготовление мясной воды: К сто граммам говядины или курицы без костей, жира и сухожилий, я налила один литр дистиллированной воды и кипятила в течении часа, снимала появившуюся накипь [Приложение 2]. После кипячения мясную воду остудила до застывания жира и тихонько собрала застывший жир, профильтровала через ватно-марлевый фильтр до полной прозрачности, затем долила дистиллированную воду до первоначального объема в один литр.

Приготовление мясо-пептонного агара: К одному литру мясной воды прибавила один грамм пептона и полграмма хлорида натрия (обычная соль), кипятила на слабом огне и постоянно помешивала до полного растворения всех ингредиентов. Приготовленный бульон профильтровала и добавила один-два грамма измельченного агар-агара, немного прокипятив на слабом огне до полного его растворения [Приложение 2]. Приготовленный агар стерилизовала в сухожаровом шкафу при температуре +120 (сто двадцать) градусов в течение двадцати минут.

2 ЭТАП ИССЛЕДОВАНИЯ - ПОСЕВ МИКРООРГАНИЗМОВ, «ЗАСЕЛЯЮЩИХ» ИСПОЛЬЗОВАННУЮ МЕДИЦИНСКУЮ МАСКИ НА ПЛОТНУЮ ПИТАТЕЛЬНУЮ СРЕДУ В ЧАШКЕ ПЕТРИ.

Для посева микроорганизмов приготовила следующее оборудование:

- стерильная чашка Петри,

- мясо-пептонный агар,

- кусочек использованной медицинской маски (после двух часов ношения),

- стерильная препаровальная игла.

Остудив после стерилизации мясо-пептонный агар до +40 (сорока) градусов, я разлила питательную среду тонкой струйкой на стерильную чашку Петри, предварительно обработав ее в течение часа в сухожаровом шкафу при температуре +180 (сто восьмидесяти) градусов. Соблюдая стерильность, покачивала чашку так, чтобы агар равномерно растекся по чашке Петри и старалась быстро закрыть крышку. Далее приоткрыв левой рукой крышку, стерильной иглой брала заранее отрезанный кусочек использованной медицинской маски размером один квадратный сантиметр, и наносила его, как посевной материал на поверхность питательной среды, внутренней (белой) стороной маски вниз [Приложение 3]. Именно эта сторона была расположена близко к лицу и могла передать жизнеспособные микроорганизмы от человека, носящего медицинскую маску, поверхности маски. Чашку Петри перевернула лицом вниз, чтобы другие микроорганизмы не могли поселиться, и опыт был достоверным. Поместила чашку Петри в термостат на неделю для выращивания микроорганизмов, где выставила температуру +37,5 (тридцать семь с половиной) градусов. После недели нахождения чашки Петри в термостате я заметила появление и равномерный рост штаммов микроорганизмов, которые по внешним признакам были похожи на плесневые грибы [Приложение 3].

3 ЭТАП ИССЛЕДОВАНИЯ - ПРИГОТОВЛЕНИЕ ПРЕПАРАТОВ МИКРООРГАНИЗМОВ ДЛЯ МИКРОСКОПИРОВАНИЯ

Как видите из фото [Приложение 3], даже попадание нескольких клеток бактерий с медицинской маски на плотную питательную среду привело к образованию колоний характерного серого цвета, имеющего пушок. Такие колонии разрастаются на питательной среде быстро, вспомним плесень на хлебе, сыре и других продуктах⁷. За семь дней колония разрослась почти на всей питательной среде, форма колонии с округлыми полуостровками, выделения эксудата (капель жидкости) на плесени пока не обнаружено. Теперь рассмотрим колонии микроорганизмов, выросшие на питательной среде под микроскопом, чтобы подтвердить догадки о принадлежности колоний к плесневым грибам. Для этого нам необходимо приготовить микропрепарат из этих микроорганизмов, остальные колонии в чашке Петри я уничтожила, прокипятив чашку Петри с остатками питательной среды.

Для приготовления микропрепарата мне потребовалось следующее оборудование:

- чашка Петри с колониями микроорганизмов, выросших после посева кусочка использованной медицинской маски,

- предметные и покровные стекла,

- препаровальная игла,

- бактериальная петля,

- раствор метиленовой сини 1%.

Расскажу о методике приготовления микропрепарата. Чтобы споры грибов не вдохнуть, ведь они легко осыпаются и рассеиваются, я работала в маске и перчатках, а чашку Петри держала закрытой. Некоторые организмы трудно увидеть под микроскопом без дополнительного окрашивания, поэтому для приготовления микропрепарата плесневых грибов я использовала простое окрашивание раствором метиленовой сини, считается что он хорошо окрашивает даже мертвые клетки, а живые клетки можно будет увидеть неокрашенными⁸. Далее двумя обожженными и затем охлажденными препаровальными иглами я взяла небольшой кусочек выросшей плесени и перенесла его на хорошо обезжиренное предметное стекло. Главное условие - нельзя нарушать структуру, расправила тоненькие волоски гифы иглами, накрыла покровным стеклом и прижала [Приложение 4].

А на покровном стекле в каплю жидкости петлей добавила небольшое количество метиленовой сини, потом предметное стекло с препаратом плесневых грибов накрыла этим покровным стеклом. Чтобы жидкость окрасила покровное стекло равномерно, прочитала в интернет-сети небольшую хитрость: после нанесения метиленовой сини положить салфетку под стекло, именно салфетка будет затягивать влагу⁹.

4 ЭТАП ИССЛЕДОВАНИЯ - ЭТО ИЗУЧЕНИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ ПОД МИКРОСКОПОМ, «ВЫРОСШИХ» В ЧАШКЕ ПЕТРИ ПОСЛЕ ПОСЕВА

Чтобы рассмотреть микропрепарат, я приготовила биологический микроскоп и разложила его на предметный столик микроскопа, настроив объектив с увеличенным разрешением 40 (сорок). В таком препарате видны прозрачные овальные клетки: прозрачные клетки – это неокрашенные живые клетки, а мертвые клетки окрасились в синий цвет. Фотография к сожалению, не передает полную картину, увиденную в микроскоп [Приложение 5]. Далее я рассмотрела микропрепарат с микроорганизмами, населившими медицинскую маску, и подтвердила, что они относятся к грибам. Дальнейшее изучение по установлению названия, принадлежности к тому или иному классу или семейству – это более сложная задача и требует дальнейшего изучения.

ВЫВОД ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИССЛЕДОВАНИЯ

Научно-исследовательская работа доказывает, что медицинская маска после двухчасового ношения не стерильна и требует замены маски, как и прописано ВОЗ – каждые два часа. Поскольку во время дыхания поверхность маски становится влажной и теплой, это является благоприятной средой для размножения населявших маску микроорганизмов. После изучения микроорганизмов с использованной маски, доказана принадлежность колоний к плесневым грибам, что подтверждает исследование швейцарских ученых¹⁰. Цель проекта достигнута:мы изучили уровень поражения использованной медицинской маски микроорганизмами, определили тип микроорганизмов и доказали необходимость смены медицинской маски во время пандемии каждые два часа.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По данным ВОЗ, на 01.08.21г. в мире более 198 миллионов человек, зараженных коронавирусом, из которых более 4,225 миллионов умерло.¹¹ Цифры ошеломляющие, но могло быть и хуже. В сдерживании эпидемии помогли меры по ношению населением медицинских масок. Это доказывают и «ученые Токийского университета, выполнившие исследование с реальными частицами COVID-19: риск заражения возбудителями вируса Covid-19 снижается при правильном ношении Образца №3 - на 40%, а с Образцом №4 - до 90%»¹². Но стоит помнить, что маска – это не лекарство, а барьер. Лучшая защита – это вакцинация, именно она работает против возбудителя короновируса SARS-CoV-2. На 01.08.21г. в мире вакцинировано 14% населения, а требуется 60-80%, чтобы иммунитет во всем мире стал коллективным¹³

В итоге хотелось бы отметить, даже при доступности медицинской маски любого типа доработка функциональной способности маски просто необходима. В будущем хочу продолжить исследование в этом направлении, изучив наиболее эффективные возможности:

Увеличить срок ношения маски путем пропитывания ее наночастицами металлов с бактериостатичными свойствами (серебро, медь и цинк), чтобы подавлять рост микроорганизмов на маске, не давая им размножаться.

Второй метод – это обеззараживание использованной медицинской маски, то есть «из одноразовой маски в многоразовую» одним из трех известных способов — термообработка, обработка ультрафиолетом и парами перекиси водорода. Но думаю, разработка портативных аппаратов для домашнего использования или запуск ателье по «очистке маски от биозагрязнения» станет «дорогим удовольствием» для обычного потребителя.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ:

«Исследование эффективности масок всех типов. Какие маски лучше?» от 11.03.2021

«Как правильно носить маску от COVID-19: советы врачей» от 17.12.2020 – URL: https://lt.sputniknews.ru/society/20201217/13987608/Kak-pravilno-nosit-masku-ot-COVID-19-sovety-vrachey.html

Карина Камышева: Микробиология, основы эпидемиологии и методы микробиологических исследований, издательство «Феникс», 2014. – 346 с.

Н.Н. Колоколова, Л.Ф. Косолапова «Микробиология»: учебно-методические указания для студентов подготовки направления 06.03.01 Биология (уровень бакалавриата) и специальность 06.05.01 «Биоинженерия и биоинформатика», форма обучения очная. Тюмень: Издательство Тюменского государственного университета, 2018. – 72 с.

Морфология физиология микроорганизмов. Микроскопический и бактериологический метод в диагностике инфекционных заболеваний. Инфекция и инфекционный процесс. Основы санитарной микробиологии /Под ред. В.М. Червинца. – 1-е изд. – Тверь, 2010. – 117 с.

«Охотники за привидениями» объявили войну вирусу» от 09.02.2020 – URL: https://www.vesti.ru/article/1290363

Повторное использование одноразовой маски может вызвать у человека различные заболевания от 15.10.2020 – URL: https://rus.err.ee/1147684/povtornoe-ispolzovanie-odnorazovoj-maski-mozhet-vyzvat-u-cheloveka-razlichnye-zabolevanija

«Применение масок в условиях COVID-19» от 05.2020 – URL: https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/337199/WHO-2019-nCov-IPC_Masks-2020.5-rus.pdf?sequence=18&isAllowed=y

Статистика по короновирусу в мире от 31.07.2021 – URL: https://www.worldometers.info/coronavirus/#countries

Статистика по вакцинированию населения от Covid-2019 от 31.07.2021 – URL: https://ourworldindata.org/covid-vaccinations?country=RUS

«Техника приготовления микропрепаратов/ Подкрашивание препаратов» – URL: https://onmedrus.ru/texnika-prigotovleniya-mikropreparatov.html#i-4

«Экспертиза в Цюрихе: ношеные маски кишат микробами» от 18.09.2020 – URL: https://business-swiss.ch/2020/09/jekspertiza-v-cjurihe-noshenye-maski-kishat-mikrobami/

Японские ученые оценили эффективность масок в борьбе с COVID-19 от 22.10.2020 – URL: https://www.forbes.ru/newsroom/obshchestvo/411969-yaponskie-uchenye-ocenili-effektivnost-masok-v-borbe-s-covid-19

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ИЗУЧЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МАСОК РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

1 ЭТАП ИССЛЕДОВАНИЙ –

ПРИГОТОВЛЕНИЕ МЯСО-ПЕПТОННОГО АГАРА

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

2 ЭТАП ИССЛЕДОВАНИЯ –

ПОСЕВ МИКРООРГАНИЗМОВ НА ПЛОТНУЮ

ПИТАТЕЛЬНУЮ СРЕДУ

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

3 ЭТАП ИССЛЕДОВАНИЯ

- ПРИГОТОВЛЕНИЕ МИКРОПРЕПАРАТА

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

4 ЭТАП ИССЛЕДОВАНИЯ -

«ИЗУЧЕНИЕ МИКРОПРЕПАРАТА И НАБЛЮДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТА»