Onderzoekers onder leiding van Prof. Huang Qing van de Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) hebben onlangs de belangrijke rol van singlet-zuurstof bewezen ( ¹ O₂ ), een soort reactieve zuurstofspecies (ROS), in synergetische antimicrobiële mechanismen bij het bestuderen van het fungicidemechanisme van koud atmosferisch plasma (CAP). De resultaten zijn gepubliceerd in Science of the Total Environment .

CAP is zeer effectief in het inactiveren van schadelijke micro-organismen. Door een verscheidenheid aan ROS te produceren, kan CAP oxidatieve stress in micro-organismen induceren, wat leidt tot verschillende manieren van overlijden. Het begrijpen van de rol van ROS bij het doden van schadelijke micro-organismen is van groot belang en kan een leidraad zijn voor het efficiënt doden van micro-organismen in het milieu.

De groep van prof. Huang heeft de afgelopen jaren systematisch onderzoek gedaan naar het mechanisme en de toepassing van microbiële desinfectie en sterilisatie in plasma. In deze studie werd de rol van ROS gegenereerd door plasma bij het doden van schimmels, waaronder hydroxylradicaal (·OH), ¹ O₂ , waterstofperoxide (H₂ O₂ ) en superoxide-anion (O₂ ^- ), werden respectievelijk onder de loep genomen.

Met name het synergetische effect van singlet-zuurstof met andere door plasma gegenereerde ROS bij inactivatie van schimmels werd gevonden en verklaard.

Op basis van de vorige studie onderzochten de onderzoekers het genereren van ROS (·OH, ¹ O₂ , H₂ O₂ , O₂ ^- ) door CAP, en onderzochten hun relatie met verschillende intracellulaire ROS (·OH, ¹ O₂ , H₂ O₂ , O₂ ^- ) na verloop van tijd.

Volgens de onderzoekers veroorzaakt ·OH onder de plasma-gegenereerde ROS voornamelijk schimmelinactivatie door de wandmembraanstructuur te verstoren, terwijl ¹ O₂ heeft een synergetisch effect met andere ROS bij het doden van schimmels. Door plasma gegenereerde ¹ O₂ kan de depolarisatie van de mitochondriale membraanpotentiaal (MMP) induceren, en de mate van MMP-depolarisatie bepaalt het lot van de schimmels.

Tijdens een kortdurende plasmabehandeling kan milde mitochondriale schade leiden tot het begin van apoptose. Daarentegen zal tijdens langdurige behandeling door plasma gegenereerde ·OH de celmembranen ernstig beschadigen en een verhoogd niveau van ¹ O₂ zal ernstige depolarisatie van MMP veroorzaken, wat resulteert in verhoogde intracellulaire O₂ ^- en Fe ²⁺ , evenals celnecroptose.

Een andere bevinding van het team was dat ¹ O₂ kan leiden tot intracellulaire eiwitaggregatie en de productie van necrosoom RIP1/RIP3, wat uiteindelijk leidt tot necroptose.

Deze studie verbetert het begrip van het fungicide mechanisme van CAP en biedt theoretische richtlijnen voor meer toepassingen van plasmatechnologie. + Verder verkennen

Op plasma gebaseerde techniek zorgt voor contactdodende, aangroeiwerende, geneesmiddelafgevende oppervlakken