وقتی هوای آلوده به باکتریها از داخل پلاسمای الکترونی عبور میکند، ذرات بسیار فعال پلاسما، مانند یونها و رادیکالهای اکسیژن و نیتروژن، با سلولهای باکتری برخورد میکنند. این ذرات میتوانند دیواره سلولی، پروتئینها و ماده ژنتیکی باکتری را تخریب کنند و باعث شوند باکتری دیگر توانایی رشد و تکثیر نداشته باشد — یعنی باکتری «غیرفعال» میشود.
مطالعات علمی نشان دادهاند که پلاسما غیرگرم میتواند بین ۹۵٪ تا ۹۹٫۹٪ باکتریهای موجود در هوا را غیرفعال کند [1]. درصد اثر بخشی دقیق به نوع باکتری، مدت زمان تماس با پلاسما و طراحی دستگاه بستگی دارد. برای مثال، باکتریهای گرم مثبت مثل Staphylococcus aureus کمی مقاومتر هستند و گاهی اثر بخشی در حدود ۹۵٪ گزارش شده، در حالی که باکتریهای گرم منفی مثل E. coli معمولاً بیش از ۹۹٪ غیرفعال میشوند [2][3]. در آزمایشها، جریان هوای آلوده به این باکتریها از داخل راکتور پلاسما عبور داده شد و بخش زیادی از آنها در زمان کوتاهی توانایی تکثیر خود را از دست دادند.
اثر اصلی پلاسما، تخریب دیواره سلولی و آسیب رساندن به پروتئینها و DNA باکتری توسط یونها و رادیکالهای بسیار واکنشپذیر است. تحقیقات نشان دادهاند که حتی تماس کوتاه با پلاسما میتواند بخش قابل توجهی از باکتریهای معلق در هوا را از بین ببرد و در زمان طولانیتر بیش از ۹۹٪ باکتریها غیرفعال میشوند [4].
در نتیجه، پلاسمای الکترونی یک روش بسیار مؤثر برای پاکسازی هوای آلوده به باکتریها است؛ زیرا تقریباً همه باکتریها پس از عبور از ناحیه پلاسما به سرعت غیرفعال میشوند. دلیل اصلی این عملکرد مؤثر، تخریب همزمان دیواره سلولی، پروتئینها و ماده ژنتیکی باکتری توسط یونها و رادیکالهای فعال پلاسما است.
[1] Laroussi, M., et al., “Inactivation of airborne bacteria using non-thermal plasma”, Journal of Physics D: Applied Physics, 2003.
[2] Kim, S.J., et al., “Cold Plasma Technology for Airborne Bacterial Decontamination”, Applied Microbiology and Biotechnology, 2018.
[3] Dobrynin, D., et al., “Physical and Chemical Mechanisms of Bacterial Inactivation by Cold Plasma”, Plasma Processes and Polymers, 2009.
[4] Xu, D., et al., “Efficiency of Cold Plasma in Deactivating Airborne Pathogenic Bacteria”, Scientific Reports, 2020.
