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Analysis of reactive oxygen and nitrogen species generated in three liquid media by low temperature helium plasma jet

Authors :
Chauvin, Julie
Judée, Florian
Vicendo, Patricia
Griseti, Elena
Kolosnjaj-Tabi, Jelena
Gibot, Laure
Fourquaux, Isabelle
Rols, Marie-Pierre
YOUSFI, Mohammed
Merbahi, Nofel
Golzio, Muriel
Ecole Polytechnique de l'Université d'Orléans
Université d'Orléans (UO)
Plasmas Réactifs Hors Equilibre (LAPLACE-PRHE)
LAboratoire PLasma et Conversion d'Energie (LAPLACE)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)
Interactions moléculaires et réactivité chimique et photochimique (IMRCP)
Institut de Chimie de Toulouse (ICT)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Institut Ecologie et Environnement (INEE)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Fédération de Recherche Fluides, Energie, Réacteurs, Matériaux et Transferts (FERMAT)
Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
IDeAS - Interfaces Dynamiques et Assemblages Stimulables (IDeAS)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT)
Mechanics surfaces and materials processing (MSMP)
Arts et Métiers Sciences et Technologies
HESAM Université (HESAM)-HESAM Université (HESAM)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599)
Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées
Institut de pharmacologie et de biologie structurale (IPBS)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées
Centre de Microscopie Électronique Appliquée à la Biologie (CMEAB)
Toulouse Réseau Imagerie-Genotoul ( TRI-Genotoul)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Hôpital de Rangueil
CHU Toulouse [Toulouse]-CHU Toulouse [Toulouse]
Hôpital de Rangueil
CHU Toulouse [Toulouse]-CHU Toulouse [Toulouse]-Toulouse Réseau Imagerie-Genotoul ( TRI-Genotoul)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Source :
Scientific Reports, Scientific Reports, 2017, 7 (4562), pp.1-15. ⟨10.1038/s41598-017-04650-4⟩, Scientific Reports, Nature Publishing Group, 2017, 7 (4562), pp.1-15. ⟨10.1038/s41598-017-04650-4⟩, Scientific Reports, Nature Publishing Group, 2017, 7 (1), ⟨10.1038/s41598-017-04650-4⟩, Scientific Reports, Vol 7, Iss 1, Pp 1-15 (2017)
Publication Year :
2017
Publisher :
HAL CCSD, 2017.

Abstract

In order to identify aqueous species formed in Plasma activated media (PAM), quantitative investigations of reactive oxygen and nitrogen species (ROS, RNS) were performed and compared to Milli-Q water and culture media without and with Fetal Calf Serum. Electron paramagnetic resonance, fluorometric and colorimetric analysis were used to identify and quantify free radicals generated by helium plasma jet in these liquids. Results clearly show the formation of ROS such as hydroxyl radical, superoxide anion radical and singlet oxygen in order of the micromolar range of concentrations. Nitric oxide, hydrogen peroxide and nitrite-nitrate anions (in range of several hundred micromolars) are the major species observed in PAM. The composition of the medium has a major impact on the pH of the solution during plasma treatment, on the stability of the different RONS that are produced and on their reactivity with biomolecules. To emphasize the interactions of plasma with a complex medium, amino acid degradation by means of mass spectrometry was also investigated using methionine, tyrosine, tryptophan and arginine. All of these components such as long lifetime RONS and oxidized biological compounds may contribute to the cytotoxic effect of PAM. This study provides mechanistic insights into the mechanisms involved in cell death after treatment with PAM.

Details

Language :
English
ISSN :
20452322
Database :
OpenAIRE
Journal :
Scientific Reports, Scientific Reports, 2017, 7 (4562), pp.1-15. ⟨10.1038/s41598-017-04650-4⟩, Scientific Reports, Nature Publishing Group, 2017, 7 (4562), pp.1-15. ⟨10.1038/s41598-017-04650-4⟩, Scientific Reports, Nature Publishing Group, 2017, 7 (1), ⟨10.1038/s41598-017-04650-4⟩, Scientific Reports, Vol 7, Iss 1, Pp 1-15 (2017)
Accession number :
edsair.doi.dedup.....4e491dd65892596bb4bf854c6ba5a840
Full Text :
https://doi.org/10.1038/s41598-017-04650-4⟩