Ver a la fruta "volverse mala y desperdiciarse" inspiró a un equipo de investigadores en China a explorar el uso de plasma a presión atmosférica sin equilibrio, ya ampliamente utilizado para fines médicos como una solución novedosa para extender la vida útil de la fruta y otros productos perecederosalimentos
Cuando las bacterias se adhieren a las superficies de los alimentos, pueden extraer nutrientes y continuar proliferando en forma de "biopelículas". Las biopelículas bacterianas en los alimentos y las superficies de procesamiento de alimentos disminuyen la calidad y seguridad de los alimentos.
Pero las fuentes de plasma son capaces de matar bacterias como Salmonella y E. coli en manzanas, así como otros tipos de microorganismos de descomposición en mangos y melones, y Listeria en carne.
Ahora, los investigadores de la Universidad de Shanghai Jiao Tong de China y la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong informan esta semana en la revista Física de plasma , de AIP Publishing, sobre su estudio computacional de cómo interactúa el plasma de aire con las biopelículas bacterianas en la superficie de una manzana sugiere que la tecnología de plasma podría usarse para descontaminar alimentos en el futuro.
El concepto fundamental detrás del trabajo del equipo es aprovechar las especies reactivas generadas por el plasma para matar las biopelículas bacterianas, que son notoriamente difíciles de eliminar.
"Una biopelícula consiste en grupos de microorganismos en los que las células se adhieren entre sí, y estas células a menudo se adhieren a una superficie", explicó Xinpei Lu, profesor de la Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong."Estas células adherentes con frecuencia están incrustadas dentro de una matriz autoproducida de sustancia polimérica extracelular, que se forma en diferentes formas y actúa para proteger a las bacterias".
Para este trabajo, el equipo simuló cómo la estructura de la biopelícula afecta la dinámica de descarga y luego se concentró en cómo las especies reactivas generadas por el plasma se distribuyen en la superficie de la biopelícula, porque más tarde puede matar las bacterias dentro de la biopelícula.
"El plasma se forma cuando se agrega suficiente energía a un gas para 'liberar' electrones de un número significativo de átomos o moléculas", dijo Lu. "Este proceso, conocido como 'ionización', crea una mezcla de partículas cargadas positivamente, partículas cargadas negativamente y varias partículas no cargadas "
A menudo existen altas concentraciones de los llamados radicales libres, fragmentos atómicos o moleculares muy químicamente reactivos, entre estas partículas.
"Estos radicales libres pueden abrumar rápidamente las defensas naturales de los organismos vivos, lo que conduce a su destrucción", agregó.
Debido a que el plasma puede producir fácilmente más de un billón de radicales libres por centímetro cúbico de volumen, puede servir como un agente de descontaminación eficiente.
"Los radicales libres son un tipo de agente que mata gérmenes generado a través de plasmas", señaló Lu. "Los plasmas también producen otros agentes como la luz ultravioleta, que se esteriliza al causar daño al ADN".
Los científicos observaron previamente que las membranas celulares bacterianas a veces se rompen cuando se exponen al plasma. Esto puede ser causado por partículas cargadas que se adhieren a la superficie externa de la célula, lo que induce una fuerza electrostática que puede superar la resistencia a la tracción de la membrana celular al romperla..
Entonces, el equipo decidió explorar cómo interactúa el plasma con las biopelículas y cómo las especies reactivas generadas por el plasma pueden penetrar en la cavidad de la biopelícula.
"Técnicamente, queríamos simular la descarga en una distancia de separación milimétrica mientras capturamos el efecto de la forma de hongo de la biopelícula dentro de un rango de micrómetro, una tarea extremadamente desafiante", dijo Lu.
¿Qué encontraron?
"Descubrimos que la estructura de la biopelícula da como resultado una distribución no uniforme de especies reactivas durante el período de plasma activado", explicó. "El camino libre medio de las especies cargadas a escala de micras permitió que el plasma penetrara en elcavidad de la biopelícula. Esto significa que aunque la densidad de especies reactivas disminuyó de 6 a 7 órdenes de magnitud, la difusión causó una distribución uniforme de especies reactivas dentro de la cavidad durante su período de pulso ".
En términos de aplicaciones, el trabajo del equipo indica que el plasma de aire puede usarse para matar bacterias dentro de las biopelículas, lo que podría "prolongar significativamente la cantidad de tiempo que la fruta permanece comestible", dijo Lu. Dicha técnica podría estar en el mercado dentro de unpocos años, "una vez que se desarrolla una fuente de plasma de bajo costo"
El siguiente paso hacia el uso de la tecnología de plasma a baja temperatura para la descontaminación de la fruta es "generar un plasma uniforme sobre la superficie irregular de la fruta, o utilizar un chorro de plasma para escanear la superficie de la fruta", señaló Lu."Actualmente estamos trabajando en el último método para lograr este objetivo".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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