Forskare under ledning av prof. Huang Qing från Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS) har nyligen bevisat den viktiga rollen för singlettsyre ( ¹ O₂ ), en sorts reaktiva syreämnen (ROS), i synergistiska antimikrobiella mekanismer när man studerar svampdödande mekanismen för kall atmosfärisk plasma (CAP). Resultaten publicerades i Science of the Total Environment .

CAP är mycket effektivt för att inaktivera skadliga mikroorganismer. Genom att producera en mängd olika ROS kan CAP inducera oxidativ stress i mikroorganismer, vilket leder till olika dödssätt. Att förstå ROS roll för att döda skadliga mikroorganismer är av stor betydelse och kan ge vägledning för effektiv avdödning av mikroorganismer i miljön.

Under de senaste åren har Prof. Huangs grupp genomfört systematisk forskning om mekanismen och tillämpningen av icke-termisk mikrobiell desinfektion och sterilisering i plasma. I denna studie, rollerna för ROS som genereras av plasma för att döda svampar, inklusive hydroxylradikal (·OH), ¹ O₂ väteperoxid (H₂ O₂ ) och superoxidanjon (O₂ ^- ), granskades respektive.

Speciellt upptäcktes och förklarades den synergistiska effekten av singlettsyre med andra plasmagenererade ROS vid svampinaktivering.

Baserat på den tidigare studien undersökte forskarna genereringen av ROS (·OH, ¹ O₂ , H₂ O₂ , O₂ ^- ) av CAP, och utforskade deras förhållande till olika intracellulära ROS (·OH, ¹ O₂ , H₂ O₂ , O₂ ^- ) över tid.

Enligt forskarna, bland de plasmagenererade ROS, orsakar ·OH främst svampinaktivering genom att störa väggmembranstrukturen, medan ¹ O₂ har en synergistisk effekt med andra ROS för att döda svampar. Plasmagenererad ¹ O₂ kan inducera depolarisering av mitokondriell membranpotential (MMP), och graden av MMP-depolarisering avgör svamparnas öde.

Under kortvarig plasmabehandling kan mild mitokondriell skada leda till uppkomsten av apoptos. Däremot kommer plasmagenererad ·OH under långvarig behandling att skada cellmembranen allvarligt och förhöjda nivåer av ¹ O₂ kommer att orsaka allvarlig depolarisering av MMP, vilket resulterar i ökad intracellulär O₂ ^- och Fe ²⁺ , såväl som cellnekroptos.

En annan upptäckt av teamet var att ¹ O₂ kan leda till intracellulär proteinaggregation och produktion av nekrosom RIP1/RIP3, vilket i slutändan leder till nekroptos.

Denna studie förbättrar förståelsen av CAPs svampdödande mekanism och ger teoretisk vägledning för fler tillämpningar av plasmateknologi. + Utforska vidare

Plasmabaserad teknik skapar kontaktdödande, antifouling, läkemedelsfrigörande ytor