Littérature scientifique sur le sujet « Plasmi atmosferici »

Antibacterial activity of atmosferic pressure non-thermal plasma (APNTP) was assessed for bacterial, yeast and mold strains. This investigation is to be considered preliminary: a second step is envisaged in which the efficacy of the technique and the device will be assessed directly on food of animal and plant origin. The strains (ATCC or wild type) of Listeria innocua, Escherichia coli, Salmonella thyphimurium, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis, Proteus mirabilis (bacteria); Alternaria alternata, Aspergillus flavus, Cladosporium herbarum, Fusarium graminearum, Geotrichum candidum, Penicillium roqueforti, Rhizopus nigricans (moulds); Candida parapsilosis and Candida albicans (yeasts) were subjected to plasma plume generated by the action of electric fields with a gas mixture (oxygen and helium) delivered for 5 min at a distance of 2 cm. Types of experiments were listed as following: microorganism at concentration 1×10^8 and 1×104 cfu on PCA (Plate Count Agar); Listeria innocua and Salmonella thiphymurium at concentration 1×10^4 cfu on semi-synthetic and synthetic medium; mycetes (moulds and yeasts) at concentration 1×10^8 and 1×10^4 cfu on SDA (Sabouraud Dextrose Agar). The results obtained on the bacteria subjected to atmospheric cold plasma were evident on all the strains tested except for Proteus mirabilis (1×10^8 cfu), most evident at a concentration of 1×10^4 cfu, not only on culture media PCA but also on semi-synthetic medium and jelly meat-PCA medium. In spite of bacterial results, treatment with plasma plume did not decrease or inhibit of fungal growth. That means plasma plume was neither fungicidal nor fungistatic activities.

New technologies had been developed to prolong postharves sustainability of horticultural crops. Technologies as hot air treatment or iridation with UV-C spectral emissions are among them. Al of them have positive and negative effects on quality of horticultural crops. Increasingly under research for decontamination of foods is cold plasma technology, especially fresh fruits and vegetables. Possibility of creating cold plasma under atmosferic presures (ACP) offers new preservation tool to reduce microbial infections of vegetable crops. Effects of atmosferic cold plasma on food quality, however, remains under researched.. In this study, tomato is treated with air ACP generated with an dielectric barrier discharge reactor (DBD). Changes in textural and color characteristics of two tomato fruit varieties after cold plasma treatment were analysed by performing TPA test and color measurements. The effect of air ACP on tomato texture and color was insignificant.

Atmospheric pressure plasma (APP) applications have started to come to the fore in many areas today because of their fast and easy-stable applicability to material surfaces and because they have many advantages compared to plasma applications made under vacuum. With APP, it is possible to improve the surface energies, adhesion behavior and surface mechanical properties of materials. In this context, there is a need to reveal the process parameters by making more detailed studies in the bonding process of metal materials. In this study, the effects of APP application on the adhesion strength of galvanized steels (H300LAD) and stainless steels (H300LA) were investigated. Two different materials (H300LAD and H300LA), two different adhesives (Marocol 18576 and Erde G-Force) and three different plasma application velocities (5 mm/s, 10 mm/s and 15 mm/s) were determined as experimental parameters. The results show that APP application provides improvements in metal bonding process.

This thesis is concerned with the production and characterization of PAW and its application to promote seeds germination. Two low temperature plasma devices operating at atmospheric pressure will be compared: an RF capacitively coupled source, COST Reference Microplasma Jet and another jet based on a DBD configuration, thus named DBD jet. After plasma treatments, variations of physicochemical properties induced in PAW, such as dissolved oxygen content, electrical conductivity, pH and concentrations of the main reactive species, were measured. Finally, the effects of the resulting solutions in enhancing germination were investigated, through the use of these liquids for the imbibition of two varieties of radish seeds (Raphanus sativus var. Sativus), chosen as model seeds.

È comunemente accettato che il cambiamento climatico sia dovuto ad un effetto antropico. Gli agenti inquinati sono sicuramente responsabili del peggioramento della qualità della vita umana ed è necessario trovare una soluzione. Una importante classe di inquinati è quella dei Composti Organici Volatili (VOC). Molti di questi composti sono classificati come cancerogeni o possibili cancerogeni per le persone, oltre al fatto che possono causare danni a lungo termine sull'ambiente. Nonostante questi problemi, i VOC sono necessari nelle vernici di pareti o arredi, nei trattamenti dei tessuti e sono largamente utilizzati nei processi industriali, per poi essere rilasciati nell'ambiente come prodotti di scarico. Al momento, però, non è possibile sostituirli con altri composti meno dannosi, pertanto è necessario concentrarsi sulla loro degradazione dopo la diffusione nell'aria. Il modo più facile è tramite i reattori di combustione, ma sono molto ingombranti, richiedono molta energia ed è necessario raggiungere temperature superiori ai 300°C per essere efficaci. I plasmi a pressione atmosferica, in particolare le Surface Dielectric Barrier Discharge (SDBD), possono essere di aiuto nel miglioramento dell'abbattimento dei VOC. Infatti le SDBD richiedono molta meno energia dei tipici reattori di combustione, occupano volumi molto minori (generalmente meno di un metro cubo) e la temperatura globale del gas è dell'ordine della temperatura ambiente. L'inquinamento da agenti chimici non è l'unico problema che dobbiamo affrontare per migliorare la qualità della vita. L'antibiotico resistenza è un problema crescente. I farmaci antibiotici hanno migliorato nettamente le condizioni di salute sin dal momento in cui sono stati scoperti, ma stanno diventando via via sempre meno efficienti a causa dell'uso improprio che è stato fatto negli ultimi decenni. Un modo per contrastare l'uso di antibiotici è quello di ridurre o eliminare le cariche batteriche presenti nell'aria, ad esempio usando filtri antiparticolato nei sistemi di ventilazione. In questo modo però gli agenti biologici sono raccolti nei filtri in modo passivo; vengono accumulati, possono proliferare sul lungo periodo specialmente in presenza di alta umidità (>80%), e venire successivamente ridiffusi. Parte di questa tesi si occupa di studiare una possibile soluzione a questo problema. Si fa uso di una SDBD in modo innovativo per ridurre la concentrazione di batteri nell'aria. Il volume ridotto delle SDBD permette di inserire questo sistema all'interno dei sistemi di ventilazione e di ridurre attivamente la carica microbica al loro interno. L'ultima parte della tesi si concentra sulla modifica di superfici polimeriche attraverso l'uso di un plasma freddo capacitivo a bassa pressione. Negli ultimi decenni si sta sviluppando un crescente interesse nei materiali nanostrutturati. Tramite il plasma è possibile creare una nanostrutturazione sulle superfici polimeriche per diverse applicazioni, come ad esempio superfici antifouling in acqua o antibatteriche in aria.
It is generally accepted that the reduction of life quality is largely due to anthropic effects, mainly due to pollutant agents, and possible solutions need to be addressed. An important class pollutants are the so-called Volatile Organic Compounds (VOCs). Many of these compounds are classified as carcinogenic, or possibly carcinogenic, for humans and, in addition, they can cause long term environmental damage. Despite these drawbacks, they are suitable for wall and/or furniture painting, for the textile treatments, and are widely used in a variety of industrial processes. Unfortunately, they are released into the environment as waste products. As of today, it is not possible to replace VOCs with other compounds, but one can attempt to modify them just before they get disseminated in the atmosphere. The easiest way to achieve that goal is by using combustion reactors. However, they are bulky, require a lot of energy and need to reach high temperatures up to 300°C, or more, to be effective. Atmospheric pressure cold plasmas, in particular Surface Dielectric Barrier Discharge (SDBD), can largely improve the abatement process of VOCs. Indeed, SDBD require much less energy than typical combustion reactors, they occupy much smaller volumes (less than a cubic meter) and the global gas temperature gets down to the order of room temperature. Chemical pollution is not the only problem affecting our living environment, for instance antimicrobial resistance is also becoming an important issue. The antimicrobial and antibacterial drugs have improved our health conditions since they were discovered, but they are becoming less and less effective as a result of their improper use during the last decades. A way to reduce the use of antibiotic can be obtained by eliminating or hindering microbial diffusion in air, such as using particulate filters in ventilation systems. However, the biological agents collected in the filters are not just passive, but get accumulated on the filter surface, thus proliferating during long periods of high relative humidity (>80\%), causing infections at distant places after dissemination. Part of this thesis is devoted to this problem. An innovative use of the SDBD was developed for the abatement of bacteria in air. Its limited volume permits to place the SDBD in contact with the air circulating system of a building, within which one can proceed to the denaturation of the diffusing bacteria by the reactive species produced in the plasma. Finally, the last part of this thesis is devoted to polymeric surfaces modifications through a capacitive coupled low pressure cold plasma. Surface modifications of materials by plasma treatments and depositions have attracted a great deal of interest in the last decades. We can create a nanostructurization over the polymeric treated surfaces that can have different applications, from antifouling in water to antibacterial in air.

Il lavoro presentato riguarda la progettazione e messa a punto di un set up sperimentale assitito da plasmi atmosferici di non equilibrio per la sintesi in volo di nanoparticelle (NPs) di argento (Ag) e la simultanea codeposizione di coating polimerici nanostrutturati su substrati utilizzati per applicazioni biomedicali. Dapprima, le attività sperimentali hanno investigato la possibilità di sintetizzare in liquido NPs di Ag, sottoponendo una soluzione acquosa contenente il sale precursore al trattamento plasma effettuato mediante sorgente Corona Jet. Le analisi UV-VIS dei colloidi ottenuti hanno confermato la presenza di NPs di Ag nella soluzione, dimostrando la capacità del plasma di ridurre l’Ag del sale precursore portando alla formazione di NPs. Verificata la possibilità di sintetizzare NPs in liquido, la seconda fase di questo studio ha riguardato la messa a punto di un set up in grado di sostenere la sintesi in volo di NPs di Ag, introducendo nella regione di plasma la soluzione nebulizzata contenente il sale precursore. Le analisi condotte al microscopio elettronico a scansione (SEM) dotato di un sistema spettroscopia Energy Dispersive X-ray Spectrometry (EDS) hanno evidenziato la sintesi di NPs di Ag con dimensioni comprese tra qualche nanometro e il micron. Dimostrata la fattibilità della sintesi in volo, si è proceduto alla fase di codeposizione plasma assistita di coating polimerici nanostrutturati. La produzione di tali rivestimenti è avvenuta mediante contestuale introduzione nella regione di plasma del precursore monomerico, per la realizzazione della matrice polimerica, e del precursore salino in soluzione acquosa, per la sintesi in volo di NPs di Ag. La composizione chimica dei coating codepositati è stata analizzata mediante spettroscopia ad infrarossi in trasformata di Fourier e la morfologia è stata investigata mediante SEM-EDS.

Il plasma freddo, utilizzato in passato principalmente in campo medico, ha recentemente attirato una notevole attenzione come nuova tecnologia non termica per la decontaminazione dei prodotti alimentari. Si tratta di una tecnologia non termica, a secco, ecologica e, nella maggior parte dei casi, rappresenta una buona soluzione in termini di costo-efficacia che può integrare o sostituire altre tecnologie. Il plasma freddo ha mostrato risultati promettenti in termini di decontaminazione di vari microrganismi, muffe e micotossine e virus e di inattivazione enzimatica nei prodotti alimentari. Inoltre, l’utilizzo per il trattamento dei materiali di confezionamento è risultato interessante, non solo in termini di decontaminazione ma anche di strategia per la funzionalizzazione dei materiali. Tuttavia, ci sono ancora molti aspetti di tale tecnologia che sono poco conosciuti o che richiedono chiarimenti, in particolare per quanto riguarda la qualità degli alimenti, le caratteristiche funzionali e la potenziale tossicità dei prodotti trattati. Una valutazione scientifica è richiesta dall’EFSA prima dell'autorizzazione per garantire la sicurezza delle nuove tecnologie. L'obiettivo principale di questo elaborato è quello di fornire una sintesi dello stato dell’arte attuale relativamente all’utilizzo del plasma freddo in campo alimentare, valutando tutti gli aspetti relativi alla qualità microbiologica, nutrizionale e sensoriale delle diverse categorie di alimenti. Nelle conclusioni, gli aspetti meno conosciuti su cui sarebbe necessario approfondire lo studio sono stati sottolineati al fine di colmare le lacune identificate nella letteratura e quindi promuovere l’applicazione di questa nuova tecnologia emergente.

Lo scopo di questo lavoro è quello di indagare un metodo alternativo di pulitura delle gomme da masticare da substrati lapidei da esterno. In particolare si è testata la pulitura tramite plasma atmosferico di due tipi diversi di gomme da masticare in due substrati diversi: la trachite rossa e la trachite grigia invecchiata, tipica della pavimentazione di Venezia. I parametri considerati sono per la torcia: distanza di lavoro, flusso, tempo di trattamento, modalità di trattamento; per la gomma da masticare: tipo di gomma, tempo di masticazione (3 tempi), tempi di invecchiamento (3 invecchiamenti naturali, 1 invecchiamento artificiale). Infine la valutazione del grado di pulitura nonché dei possibili effetti collaterali di questo metodo sui substrati, sono state fatte sulla base delle seguenti analisi svolte prima e dopo i vari trattamenti: analisi IR, colorimetria, angolo di contatto, micro-water drop absorptin, foto al microscopio ottico, foto uv.

In questi ultimi anni la ricerca oncologica ha intrapreso un percorso di frontiera che si basa sul plasma di non equilibrio a pressione atmosferica per produrre un blend di specie chimiche sfruttabili per lo sviluppo di nuove terapie. Nel presente lavoro di tesi sperimentale sono stati analizzati gli effetti antineoplastici di un trattamento plasma assistito indiretto su una linea cellulare di carcinoma epiteliale ovarico (SKOV-3) mediante un mezzo di coltura attivato tramite una sorgente Dielectric Barrier Discharge (DBD) e una sorgente corona multipin micropulsata, realizzata ex novo con l’obiettivo di uno scale up di trattamento. La valutazione degli effetti indotti sulle cellule tumorali dal PAM prodotto mediante le sorgenti DBD e Corona multipin è stata effettuata attraverso test di vitalità (AlamarBlue Assay e Live and Dead), di capacità migratoria delle cellule (Scratch test) e analisi morfologica. I tempi di contatto tra il liquido di trattamento e i campioni di cellule sono stati di 2 e 24 ore. I risultati ottenuti tramite questi trattamenti in vitro dimostrano come le specie reattive presenti nel liquido inducano le cellule alla morte apoptotica, ne riducano la capacità migratoria e rappresentino una base conoscitiva per le future sperimentazioni e le possibili applicazioni del PAM a livello clinico per il trattamento di tumori ovarici.

Il plasma freddo di non equilibrio a pressione atmosferica (Cold Atmospheric pressure Plasma,CAP) è in grado di produrre un blend di specie chimiche in grado di conferirgli proprietà sia antibatteriche sia antitumorali. La tecnologia CAP quindi trova un potenziale impiego sia in ambito dentale sia in campo oncologico. Nel presente lavoro di tesi sperimentale è stato condotto uno studio di ottimizzazione di una sorgente Dielectric Barrier Discharge – Jet (DBD-Jet) per applicazioni dentali col fine di massimizzare le specie reattive prodotte in liquido e verificare il potere battericida mediante prove biologiche su sospensione liquida. I risultati ottenuti dimostrano come le specie reattive prodotte nel liquido siano in grado di determinare inattivazione totale della crescita batterica. Successivamente, sono stati analizzati gli effetti antitumorali di un trattamento plasma assistito indiretto su una linea cellulare leucemica mediante un mezzo di coltura attivato plasma (PAM). Questa ampia attività di ricerca in campo oncologico è stata finanziata da un progetto SIR e prevede la collaborazione di differenti gruppi di ricerca. In questo progetto è stato condotto uno studio di sensibilità per una sorgente Plasma Gun al fine di verificare quanto ogni variabile di natura sperimentale possa influire sulla produzione di specie reattive in liquido. I risultati riportano che nessun parametro analizzato ha influenza sulla produzione di specie reattive nel PAM. La valutazione degli effetti indotti sulle cellule tumorali dal mezzo di coltura attivato plasma è stata effettuata mediante analisi cito-tossicologiche che evidenziano il livello di necrosi, apoptosi e vitalità cellulare a 24h e 48h. I risultati evidenziano che le specie reattive generate nel liquido inducono morte cellulare per via apoptotica. Infine sono stati effettuati test ex vivo su cellule espiantate da pazienti sani e malati col fine di valutare la selettività di un trattamento con PAM sulle cellule leucemiche.

Nella conservazione e nel restauro, la reversibilità dei trattamenti è un concetto che acquista sempre maggiore importanza. Obiettivo di questo lavoro di tesi è, quindi, quello di studiare la formulazione di film protettivi, per pietra e metalli, che siano rimovibili mediante plasma atmosferico. L’attenzione è stata rivolta a rivestimenti ibridi organici-inorganici ottenuti mediante tecnica sol-gel. Con questa tecnologia è infatti possibile ottenere rivestimenti le cui proprietà (ad esempio durezza, idrofobicità, trasparenza, ecc...) possono essere modulate in funzione delle esigenze, ma che non sono rimovibili mediante le tradizionali tecniche impiegate nel campo del restauro. La formulazione di diversi sol-gel ha portato alla scelta del protettivo con le migliori caratteristiche. La caratterizzazione dei film è stata fatta sfruttando la spettrometria IR, misura dell’angolo di contatto, dello spessore degli strati, della loro durezza ed adesione. Il protettivo scelto è un sol-gel ibrido organico-inorganico composto da TEOS ed altri silani dotati di una parte organica (GLYMO, APTES, HDTMS), in grado di aumentare il grado di idrofobicità e l’efficacia della rimozione mediante l’uso di una strumentazione plasma jet a pressione atmosferica. Per migliorare l’efficacia della rimozione si è lavorato su doppi strati protettivi, quindi frapponendo un film polimerico organico fra substrato e protettivo ibrido organico-inorganico.

The main goals of my thesis project were to study, characterize and optimize the interaction of different atmospheric plasmas with textile materials (wool and cotton), to determine the effects of such interactions on the treated materials and to correlate them with the specific experimental conditions used. This thesis deals with the application of non-thermal plasmas to textile fibers and materials to achieve desired effects and properties such as anti-shrinking, anti-felting, wetting and the activation for wet finishing. The analysis of the plasma processed gas was performed by FT-IR and APCI mass spectrometry. The results of this characterization allow us to understand the chemical oxidation phenomena. The plasma treatment on wool fibers produces wettability and anti-shrinking properties, this effects are due to the oxidation and to the roughness imparted to the treatment. The plasma treatment on the cotton fibers increases the hydrophilicity for the formation of new polar species and radicals on the surface: two wet finishing were applied to test the effects of plasma pre-treatment. Finally, using OES we succeeded in characterizing a few important systems related to the gas composition and the radiative active specie of plasma (including radicals, ions, atoms or excited molecules). In conclusion, the results of the research carried out for my doctoral thesis show that non-thermal plasma holds great promise for the treatment of fabrics: it offers the advantage of doing away with costly and environmentally impacting wet processes while at the same time producing similar or even better results in the treated materials.
Il mio progetto di tesi ha riguardato lo studio, la caratterizzazione e l’ottimizzazione delle interazioni di diversi plasmi atmosferici con il materiale tessile (in particolare lana e cotone), determinando gli effetti che tale interazione produce sul materiale trattato e correlandola alle specifiche condizioni utilizzate. Lo scopo fortemente applicativo era quello di ottenere particolari proprietà ed effetti come l’antirestringimento, la bagnabilità, l’attivazione per successivi finissaggi liquidi. La caratterizzazione del gas di processo mediante spettroscopia FTIR e spettrometria di massa APCI ha permesso di comprendere la chimica dei fenomeni di ossidazione alla base degli effetti del trattamento. Il trattamento sulla fibra di lana produce una forte bagnabilità ed effetti di anti-restringimento, correlabili all'ossidazione della superficie e all'aumentata rugosità. Il trattamento sulla fibra di cotone aumenta l'idrofilicità della fibra per la formazione di radicali e nuove specie polari sulla superficie: sono stati applicati due finissaggi liquidi per verificare gli effetti del pretrattamento al plasma. Infine utilizzando di una tecnica diagnostica come la spettroscopia ottica di emissione è stato possibile caratterizzare alcuni importanti sistemi di emissione dovuti alla presenza di specie eccitate di atomi, molecole, radicali e ioni presenti in un plasma atmosferico. I risultati della ricerca effettuata per il dottorato dimostrano che il plasma atmosferico non termico rappresenta una grande promessa per il trattamento dei tessuti: offre il vantaggio di sostituire o di migliorare i processi liquidi costosi e di forte impatto ambientale e al tempo stesso di ottenere risultati simili o anche migliori nei materiali trattati.

Sviluppo di un simulatore della cinetica chimica in una scarica a barriera dielettrica in aria a pressione atmosferica, focalizzando l'attenzione nei processi di creazione e decomposizione dell'ozono. Illustrazione del parco software utilizzato e caratterizzazione del modello fisico reale. Analisi e confronto tra i dati ottenuti tramite calcolatore e i dati ottenuti dalle misure al laboratorio.

Maddenin dördüncü̈ hali olarak kabul edilmekte olan plazma, iyonlar, elektronlar, serbest radikaller, fotonlar, uyarılmış ve uyarılmamış haldeki nötr atomlar ve moleküller oluşturmaktadır. Fizikokimyasal modifikasyonlardan olan plazma, materyalin, temel özelliklerini değiştirmeden sadece yüzeyde çeşitli modifikasyonların oluşmasını sağlamaktadır. Günümüzde kâğıt endüstrisinde, biyoloji ve biyomedikal, materyal aşındırma veya sertleştirme teknolojisinde, uzay sanayisinde, yarı iletken teknolojisinde, elektronik cip yapımında, iletişim teknolojisinde, elmas yapımında, kaplama ve dekorasyon teknolojisinde, sterilizasyon ve arıtma sistemlerinde, güneş enerjisi ve optik sanayisinde, otomobil ve tekstil endüstrisi gibi birçok alanda kullanılmaktadır. Plazma teknolojisi doğal liflerin gerek ön terbiyesi gerekse boyama ve bitim işlemlerinde klasik yöntemlere kıyasla hem enerji hem kimyasal madde tüketimi açısından bir çok avantaja sahiptir. Çevresel tedbirlerin öneminin arttığı günümüzde plazma teknolojisi ekolojik bir yöntem olarak geleceğe yönelik bir uygulamadır. Hidrofilik veya hidrofobik özellik kazandırma, özellikle kaplama ve kompozit uygulamalarında adhezyonun iyileştirilmesi ve tekstil yüzeylerine istenen fonksiyonel özelliklerin kazandırılması amacıyla uygulanan plazma işlemiyle yüzey modifikasyonu, son yıllarda birçok araştırmacının ilgisini çekmektedir. Özellikle giderek artan çevresel endişeler nedeniyle tekstil endüstrisinde plazma teknolojisi çok daha güncel bir yöntem olarak karşımıza çıkmaktadır. Geleneksel yaş kimyasal işlemlere alternatif ekonomik ve ekolojik bir yöntem olan plazma sadece materyalin yüzeyinde etkili olduğu için, lifin temel özelliklerini bozmadan, su gereksinimi olmadan, çok az veya hiç kimyasal kullanmadan tekstil materyallerine fonksiyonellik kazandırmasının yanında işlemler esnasında herhangi bir kirlenme ve toksik atık açığa çıkmadığı için de son derece avantajlı bir yöntemdir. Bu derlemenin amacı: atmosferik basınç plazma teknolojisinin doğal liflere uygulanmasını ve işlem sonrası bu liflerin kimyasal ve morfolojik özelliklerinde meydana gelen değişimlerin, temas açısı ölçümü ve SEM gibi farklı yöntemlerle yapılan karakterizasyonlarının incelenmesidir.