Ability to Assess the Bactericidal and Fungicidal Effect by Fluorescence of Proteins and Amino Acids

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

When studying the antimicrobial effect of various physical factors, it is useful to monitor the changes occurring with a biological object. Proteins are the main components of living cells, so damage to the structure of proteins and their amino acids can be a critical factor responsible for the death of microorganisms. UV absorption spectra and fluorescence spectra for albumin, tyrosine and tryptophan after the action of pulsed radiation of hot plasma of the IR10 generator were studied. The fluorescence of model solutions of albumin, tyrosine and tryptophan was compared with the fungicidal effect of an aqueous suspension of Aspergillus niger micromycetes and the bactericidal effect of E. coli depending on the dose of pulsed radiation of hot plasma spark discharge. It has been established that a decrease in fluorescence yield correlates with fungicidal effects, so measurements of protein and amino acid fluorescence can be used to quickly assess the possibility of damage to biological objects. The bactericidal effect is much stronger than the fungicidal effect, which indicates the predominance of mechanisms that do not affect fluorescence.

About the authors

I. M Piskarev

Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics, Lomonosov Moscow State University

Email: i.m.piskarev@gmail.com
Moscow, Russia

N. A Aristova

Nizhny Tagil Technological Institute – the Branch of the Ural Federal University

Email: aristova-na@mail.ru
Nizhny Tagil, Russia

I. P Ivanova

Nizhny Novgorod State University

Email: ivanova.ip@mail.ru
Nizhny Novgorod, Russia

References

  1. Bruggeman P. J., Kushner M. J., Locke B. R., Gardeniers J. G. E., Graham W. G., Graves D. B., Hofman-Caris R. C. H. M., Ceriani E., Fernandez Rivas D., Foster J. E., Garrick S. C., Gorbanev Y., Hamaguchi S., Iza F., Jablo-nowski H., Klimova E., Kolb J., Krcma F., Lukes P., Machala Z., Marinov I., Mariotti D., Mededovic Thagard S., Minakata D., Neyts E. C., Pawlat J., Petrovic Z. Lj., Pflieger R., Reuter S., Schram D. C., Schröter S., Shiraiwa M., Tarabová B., Tsai P. A., Verlet J. R. R., von Woedtke T., Wilson K. R., Yasui K., and Zvereva G. Plasma-liquid interactions: a review and roadmap. Plasma Sources Sci. Technol., 25, 053002 (2016). doi: 10.1088/0963-0252/25/5/053002
  2. Dobrynin D., Fridman G., Friedman G., and Fridman A. Physical and biological mechanisms of direct plasma interaction with living tissue. New J. Physics, 11, 115020 (2009). DOI: 1088/1367-2630/11/11/115020
  3. Konchekov E. M., Gusein-zade N., Burmistrov D. E., Kolik L. V., Dorokhov A. S., Izmailov A. Yu., Shokri B., and Gudkov S. V. Advancements in plasma agriculture: a review of recent studies. Int. J. Mol. Sci., 24, 15093 (2023). doi: 10.3390/ijms242015093
  4. Lu X. P., Ye T., Cao Y. G., Sun Z. Y., Xiong Q., Tang Zh. Y., Xiong Zh., Hu J., Jiang Zh., and Pan Y. The roles of the various plasma agents in the inactivation of bacteria. J. Appl. Phys., 104, 053309 (2008). doi: 10.1063/1.2977674
  5. Лушак В. И. Свободнорадикальное окисление белков и его связь с функциональным состоянием организма. Биохимия, 72 (8), 995–1017 (2007).
  6. Иванова И. П. и Пискарев И. М. Нитрование тирозина под действием импульсного излучения горячей плазмы искрового разряда. Химия высоких энергий, 56 (5), 361–366 (2022). doi: 10.31857/S0023119322050047
  7. Graves D. B. The emerging role of reactive oxygen and nitrogen species in redox biology and some implications fo plasma applications to medicine and biology. J. Phys. D: Appl. Phys., 45, 263001 (2012). DOI: 1088/0022-3727/45/26/263001
  8. Шлапакова Т. И., Костин Р. К. и Тягунова Е. Е. Активные формы кислорода: участие в клеточных процессах и развитии патологии. Биоорганическая химия, 48 (5), 466–485 (2022). doi: 10.31857/S013234232005022X
  9. Ghernaout D. and Elboughdiri N. Disinfecting water: plasma discharge for removing coronaviruses. Open Access Libr. J., 7, e6314 (2020). doi: 10.4236/oalib.1106314
  10. Башарина О. В., Артюхов В. Г., Земченкова О. В. и Наквасина М. А. Современные представления о механизмах действия ультрафиолетового излучения на лимфоциты человека. Вестн. ВГУ. Сер.: химия, биология, фармация, № 1, 46–60 (2023).
  11. Laroussi M. Low-temperature plasmas for medicine? IEEE Trans. Plasma Sci., 37 (6), 714–725 (2009).
  12. Piskarev I. M. and Ivanova I. P. Comparison of chemistry induced by direct and indirect plasma treatment of water to the effect of UV radiation. Plasma Chem. Plasma Process., 41, 447–475. (2021). doi: 10.1007/s11090-020-10127-6
  13. Пискарев И. М., Астафьева К. А. и Иванова И. П. Источники газоразрядной плазмы: влияние поглощенной дозы и состава активных частиц на физикохимические превращения в биологических субстратах. Современные технологии в медицине, 10 (2), 90100. (2018). doi: 10.17691/stm2018.10.2.10
  14. Piskarev I. M. and Ivanova I. P. Effect of spark electric discharge between solid electrodes in water. Plasma Sources Sci. Technol., 28 (8), 085008 (2019). doi: 10.1088/1361-6595/aae35t
  15. Ivanova I. P., Trofimova S. V., and Piskarev I. M. Initial stage of lipid Peroxidation with HO2 radicals. Am. J. Phys. Chem., 2 (2), 44–51 (2013). doi: 10.11648/j.ajpc.20130202.13
  16. Пискарев И. М. Вода, активированная излучением пазмы искрового разряда на воздухе. Химия высоких энергий, 53 (1), 71–75 (2019). doi: 10.1134/S0023119319010169
  17. Pattison D. I., Rahmanto A. S., and Davies M. J. Photooxidation of proteins. Photochem. Photobiol. Sci., 11, 38– 62 (2012). doi: 10.1039/c1pp05164d
  18. Пискарев И. М. и Иванова И. П. Спорицидная активность импульсного излучения горячей плазмы. Современные технологии в медицине, 14 (4), 17–25 (2022). doi: 10.17691/stm2022.14.4.02
  19. Пискарев И. М., Иванова И. П., Трофимова С. В. и Бурхина О. Е. Окислительно-восстановительные процессы в растворе альбумина под действием УФ излучения плазмы искрового разряда. Химия высоких энергий, 49 (1), 76–80 (2015). doi: 10.7868/S0023119715010093

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».