Singlet oxygens nøglerolle i synergistisk antimikrobiel mekanisme

Forskere ledet af prof. Huang Qing fra Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) under det kinesiske videnskabsakademi (CAS) har for nylig bevist den vigtige rolle, som singlet oxygen spiller ( ¹ O₂ ), en slags reaktive oxygenarter (ROS), i synergistiske antimikrobielle mekanismer, når man studerer fungicidmekanismen for koldt atmosfærisk plasma (CAP). Resultaterne blev offentliggjort i Science of the Total Environment .

CAP er yderst effektiv til at inaktivere skadelige mikroorganismer. Ved at producere en række ROS kan CAP inducere oxidativt stress i mikroorganismer, hvilket fører til forskellige dødsformer. At forstå ROS's rolle i at dræbe skadelige mikroorganismer er af stor betydning og kan give vejledning til effektivt drab af mikroorganismer i miljøet.

I de senere år har Prof. Huangs gruppe udført systematisk forskning i mekanismen og anvendelsen af ​​ikke-termisk plasma mikrobiel desinfektion og sterilisering. I denne undersøgelse, rollerne af ROS genereret af plasma i at dræbe svampe, herunder hydroxylradikal (·OH), ¹ O₂ , hydrogenperoxid (H₂ O₂ ) og superoxidanion (O₂ ^- ), blev henholdsvis gransket.

Især blev den synergistiske effekt af singlet oxygen med andre plasma-genererede ROS i svampeinaktivering fundet og forklaret.

Baseret på den tidligere undersøgelse undersøgte forskerne genereringen af ​​ROS (·OH, ¹ O₂ , H₂ O₂ , O₂ ^- ) af CAP og udforskede deres forhold til forskellige intracellulære ROS (·OH, ¹ O₂ , H₂ O₂ , O₂ ^- ) over tid.

Ifølge forskerne forårsager ·OH blandt de plasmagenererede ROS hovedsageligt svampeinaktivering ved at forstyrre vægmembranstrukturen, mens ¹ O₂ har en synergistisk effekt med andre ROS til at dræbe svampe. Plasma-genereret ¹ O₂ kan inducere depolarisering af mitokondrielt membranpotentiale (MMP), og graden af ​​MMP-depolarisering bestemmer svampenes skæbne.

Under kortvarig plasmabehandling kan mild mitokondriel skade føre til indtræden af ​​apoptose. I modsætning hertil vil plasmagenereret ·OH under langvarig behandling beskadige cellemembranerne alvorligt og forhøjet niveau af ¹ O₂ vil forårsage alvorlig depolarisering af MMP, hvilket resulterer i øget intracellulær O₂ ^- og Fe ²⁺ , samt celle nekroptose.

En anden konstatering af holdet var, at ¹ O₂ kunne føre til intracellulær proteinaggregering og produktion af nekrosom RIP1/RIP3, hvilket i sidste ende fører til nekroptose.

Denne undersøgelse forbedrer forståelsen af ​​den fungicide mekanisme af CAP og giver teoretisk vejledning til flere anvendelser af plasmateknologi. + Udforsk yderligere

Plasma-baseret teknik skaber kontaktdræbende overflader, antifouling og lægemiddelfrigivelse