近期，中科院合肥研究院智能所黃青課題組在低溫等離子體真菌殺滅機(jī)制研究方面取得進(jìn)展，相關(guān)研究成果已被國(guó)際期刊Science of the Total Environment 接收發(fā)表。

　　低溫等離子體能夠高效滅活有害微生物，它可以通過(guò)產(chǎn)生多種氧化活性物質(zhì)（ROS）誘發(fā)微生物產(chǎn)生氧化應(yīng)激反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致不同死亡方式。探明各種ROS在殺滅有害微生物中起到的作用，對(duì)于低溫等離子體殺菌技術(shù)的應(yīng)用推廣有重要指導(dǎo)意義。

　　近年來(lái)，黃青帶領(lǐng)課題組研究人員在低溫等離子體微生物消殺機(jī)理及應(yīng)用方面做了系統(tǒng)的研究工作。在本研究中，課題組深入研究了低溫等離子體產(chǎn)生的活性氧（ROS）在殺滅真菌過(guò)程中各自作用，包括羥基自由基（·OH），單線態(tài)氧（1O2），過(guò)氧化氫（H2O2），超氧陰離子（O2-），發(fā)現(xiàn)單線態(tài)氧進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)而與其它活性氧共同殺傷微生物的協(xié)同作用。

　　科研人員在前期研究的基礎(chǔ)上，以真菌模式生物酵母為研究對(duì)象，深入研究了低溫等離子體產(chǎn)生的ROS（·OH，1O2，H2O2，O2-）情況，特別探討了它們與胞內(nèi)各種ROS（·OH，1O2，H2O2，O2-）的隨時(shí)間變化關(guān)系（圖1）。研究發(fā)現(xiàn)，在等離子體產(chǎn)生的各種ROS中，·OH主要通過(guò)破壞壁膜結(jié)構(gòu)導(dǎo)致真菌失活，而1O2與其它ROS具有協(xié)同殺滅真菌的作用。等離子體產(chǎn)生的1O2能夠誘導(dǎo)線粒體膜電位(MMP)去極化，而MMP去極化程度的不同決定了細(xì)胞的不同命運(yùn)。在短時(shí)間的等離子體處理過(guò)程中，線粒體輕度損傷會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞凋亡的發(fā)生。而長(zhǎng)時(shí)間處理，等離子體產(chǎn)生的·OH會(huì)嚴(yán)重?fù)p傷細(xì)胞膜，大量的1O2會(huì)誘導(dǎo)MMP嚴(yán)重去極化，繼而能夠?qū)е掳麅?nèi)O2-和Fe2+的增加，從而導(dǎo)致細(xì)胞的壞死。此外，團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)1O2誘導(dǎo)能夠?qū)е掳麅?nèi)蛋白聚集，壞死體RIP1/RIP3產(chǎn)生，最終導(dǎo)致程序性壞死發(fā)生（圖2）。

　　本項(xiàng)研究增進(jìn)了大家對(duì)低溫等離子體滅菌機(jī)理的認(rèn)識(shí)，并為低溫等離子體殺滅真菌微生物提供理論指導(dǎo)。該研究工作得到安徽省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國(guó)博士后基金等項(xiàng)目資助。

　　文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969722036737 

　　圖1：酵母胞內(nèi)ROS（·OH，1O2，H2O2，O2-）變化規(guī)律

　　圖2：低溫等離子體誘導(dǎo)凋亡和程序性壞死發(fā)生機(jī)制