Wie Nanobubbles Bakterien und andere Mikroorganismen töten

Was sind reaktive Sauerstoffspezies (ROS)?

ROS sind Moleküle, die Sauerstoff enthalten und extrem reaktiv sind. Häufige Typen umfassen:

• Hydroxylradikale (•OH)

• Superoxidanionen (O₂⁻)

• Wasserstoffperoxid (H₂O₂)

Wenn Nanoblasen zusammenbrechen oder ihr Gas freisetzen, werden ROS in sehr hohen lokalen Konzentrationen erzeugt. Diese Moleküle greifen wichtige Strukturen in Mikroorganismen an und beschädigen sie irreparabel.

Welche Mikroorganismen sind betroffen?

Nanoblasen und ROS zielen nicht nur auf E. coli. Sie können eine breite Palette von Mikroben beeinträchtigen, einschließlich:

• Bakterien: E. coli, Salmonella, Listeria, Staphylococcus aureus

• Viren: Influenzavirus, SARS-CoV-2, Norovirus

• Pilze: Candida albicans, Schimmelpilze und andere Hefen

• Protozoen: Giardia, Cryptosporidium

Wie ROS Mikroorganismen zerstören

ROS greifen Mikroorganismen auf mehrere Weisen an:

1. Schädigung der Zellmembranen
   ROS entfernen Wasserstoffatome von Fettsäuren in mikrobiellen Membranen und verursachen Lipidperoxidation. Dies schwächt die Membran, bildet Löcher und führt zu einem Auslaufen lebenswichtiger Zellinhalte.

2. Abbau von Proteinen
   ROS oxidieren Aminosäuren in Proteinen, wodurch Enzyme und Strukturproteine fehlgefaltet werden oder aufhören zu funktionieren.

3. Zerstörung von genetischem Material
   Hydroxylradikale können DNA- und RNA-Stränge brechen, was die Replikation der Mikroorganismen verhindert.

4. Überwältigung der natürlichen Abwehrkräfte
   Mikroben besitzen Antioxidantien, um ROS zu bekämpfen, aber der konzentrierte oxidative Stress durch Nanoblasen ist zu groß für sie.

Das Ergebnis: Tod der Mikroorganismen

Mit durchbrochenen Membranen, geschädigten Proteinen und zerstörtem genetischem Material können Mikroorganismen nicht überleben. Nanoblasen liefern ROS direkt dort, wo sie benötigt werden, was zu einer schnellen und effizienten mikrobiellen Inaktivierung führt.