Apa activată cu plasmă: concentrația este decisivă pentru dezinfectarea eficientă a bacteriilor
Un studiu publicat în revista npj Clean Water arată că răspunsul bacteriei Escherichia coli la apa activată cu plasmă (PAW) depinde în mod direct de concentrație și nu urmează un model liniar simplu. Cercetătorii au combinat numărarea unităților formatoare de colonii (CFU) cu o tehnică de detectare a mișcării la nivel nanometric, care identifică oscilațiile produse de bacteriile active din punct de vedere metabolic.
Apa activată cu plasmă este obținută prin expunerea apei la plasmă de joasă temperatură. În acest proces se generează specii reactive de oxigen și azot care se dizolvă în apă, conferindu-i proprietăți antimicrobiene. Tehnologia este investigată pentru aplicații diverse, de la dezinfectare și sterilizare până la agricultură și biomedicină.
Un răspuns bacterian bifazic
În cadrul experimentelor, bacteria E. coli a fost expusă la concentrații crescătoare de PAW diluată în bulion lisogen, un mediu de cultură bogat în nutrienți. La cea mai mare concentrație, PAW a inactivat complet bacteria, producând o reducere de peste opt ordine de mărime față de populația bacteriană inițială.
La concentrații intermediare, însă, răspunsul a fost semnificativ diferit. La o concentrație de 62,5% PAW, numărul bacteriilor viabile a fost de aproximativ două ori mai mare decât în condiția de control corespunzătoare. Măsurătorile de mișcare nanometrică au evidențiat independent un model similar: activitatea bacteriană a crescut la concentrații intermediare de PAW, pentru ca apoi să scadă brusc la concentrații mai mari.
„Acest lucru arată că interacțiunea dintre bacterii și apa activată cu plasmă nu este pur și simplu o chestiune de inhibare crescândă odată cu concentrația”, explică Fabio Avino, cercetător la Centrul Elvețian de Plasmă și autor corespondent al studiului. „La concentrații subletale, bacteriile pot manifesta un răspuns fiziologic intensificat, în timp ce concentrațiile mai mari duc în cele din urmă la inactivarea lor.”
Dincolo de supraviețuirea bacteriană
Combinația celor două tehnici a fost esențială pentru studiu. Numărarea CFU măsoară rezultatul final al proliferării bacteriene, în timp ce detectarea mișcării nanometrice oferă o măsurare în timp real a activității fiziologice. Ambele abordări au relevat independent același răspuns bifazic general.
Mecanismul de fond rămâne o întrebare deschisă. Răspunsul observat este compatibil cu un efect de adaptare la stres sau de tip hormetic, în care expunerea moderată la specii reactive stimulează activitatea celulară. Totuși, cercetătorii semnalează că PAW poate modifica și compoziția chimică a mediului nutritiv, de exemplu prin oxidarea compușilor organici sau prin schimbări ale pH-ului și ale condițiilor redox. Experimentele actuale nu pot distinge pe deplin între aceste efecte.
Implicații pentru dezinfectarea pe bază de plasmă
Rezultatele subliniază importanța controlului concentrației de PAW atunci când aceasta este utilizată în aplicații antimicrobiene. În medii complexe, bogate în nutrienți, o concentrație prea scăzută de PAW ar putea să nu reușească inactivarea microbiană și, în schimb, să producă o creștere tranzitorie a activității bacteriene.
Studiul demonstrează, de asemenea, potențialul detectării mișcării nanometrice ca instrument rapid pentru investigarea modului în care microorganismele răspund la speciile reactive generate de plasmă. Prin detectarea în timp real a schimbărilor în activitatea fiziologică bacteriană, tehnica ar putea completa măsurătorile convenționale bazate pe cultură la evaluarea condițiilor de tratament cu plasmă.
