Model Myco-surface dla wzrostu Fusarium solani i odkażania plazmą nie-termiczną na materiałach budowlanych

Dlaczego spleśniałe ściany mają znaczenie

Dla większości z nas pleśń na ścianach i sufitach to brzydka uciążliwość, ale stanowi też ciche zagrożenie dla jakości powietrza wewnętrznego i trwałości budynku. W tym badaniu przyjrzano się jednemu uciążliwemu grzybowi, Fusarium solani, i postawiono dwa praktyczne pytania: jak szybko rozprzestrzenia się on na powszechnych materiałach ściennych oraz czy łagodne, oparte na elektryczności zabiegi — tzw. plazma nie-termiczna — mogą go zatrzymać bez użycia ostrych chemikaliów? Odpowiedzi mogą zmienić podejście do zapobiegania i usuwania pleśni po przeciekach, powodzi lub długotrwałej wilgoci w domach i biurach.

Popularne płyty ścienne pod mikroskopem

Naukowcy skupili się na dwóch szeroko stosowanych produktach budowlanych: płycie gipsowo-kartonowej (płyta gipsowa z okładziną papierową) oraz płycie włóknistej drzewnej stosowanej jako izolacja. W idealnych, całkowicie czystych warunkach stwierdzili, że F. solani ledwie rośnie na którymkolwiek z tych materiałów, nawet gdy obecna jest wilgoć. W rzeczywistych budynkach jednak kurz i inne zabrudzenia dostarczają dodatkowych składników odżywczych, więc zespół odtworzył to, ustawiając płyty na żelu bogatym w substancje odżywcze, który mógł stopniowo odżywiać grzyba od spodu. Następnie inokulowali powierzchnie znaną liczbą zarodników i inkubowali je w temperaturach od chłodnych (5 °C) do dość ciepłych (40 °C), wykonując regularne zdjęcia i używając analizy obrazu do zmierzenia, jaka część każdej płyty została pokryta w czasie.

Matematyczny obraz rozprzestrzeniania pleśni

Aby przemienić tę fotografię poklatkową w wgląd, zespół zastosował model „Myco-surface” — prostą krzywą wzrostu w kształcie litery S, która śledzi, jak szybko rozprzestrzenia się pleśń i ile czasu zajmuje osiągnięcie połowy pokrycia powierzchni. Dopasowując tę krzywą do swoich danych, wyciągnęli dwa kluczowe parametry dla każdego materiału i temperatury: szybkość wzrostu oraz opóźnienie wzrostu. Opisali następnie, jak oba parametry zmieniają się w zależności od temperatury, używając gładkich funkcji matematycznych, co pozwala przewidywać zachowanie pleśni w temperaturach, których bezpośrednio nie testowano. Wynikiem jest zwarty zestaw parametrów, które można wprowadzić do modelu, aby prognozować, jak szybko F. solani skolonizuje płytę gipsowo-kartonową lub płytę włóknistą w różnych warunkach wewnętrznych.

Który materiał ścienny pleśnieje szybciej?

Porównanie między płytą gipsowo-kartonową a płytą włóknistą było uderzające. Płyta gipsowo-kartonowa sprzyjała znacznie szybszemu rozprzestrzenianiu się pleśni: przy podobnych temperaturach szybkości wzrostu były wyższe, a opóźnienia znacznie krótsze niż na płycie włóknistej. Autorzy wskazują na papierową okładzinę i dodatki na bazie skrobi w płycie gipsowo-kartonowej oraz jej zbliżone do obojętnego pH jako rodzaj bufetu dla F. solani, który dysponuje enzymami rozkładającymi celulozę i pokrewne związki. Płyta włóknista, w przeciwieństwie do niej, zawiera bardziej złożone składniki drzewne, takie jak lignina, i ma tendencję do bycia bardziej kwaśną po zawilgoceniu — warunki mniej sprzyjające temu konkretnemu grzybowi. Co ciekawe, dla obu materiałów „słodkie miejsce” wzrostu skupiało się wokół późnych dwudziestu stopni do około 30 °C, co oznacza, że rodzaj powierzchni głównie zmienia szybkość wzrostu pleśni, a nie temperaturę, przy której rozwija się najlepiej.

Powstrzymanie pleśni za pomocą zimnej plazmy

Druga część badania badała plazmę nie-termiczną (NTP) — łagodny, w temperaturze pokojowej zjonizowany gaz, który wytwarza reaktywne cząsteczki zdolne zabić mikroby bez podgrzewania czy pozostawiania śladów chemicznych. Zespół przetestował dwa źródła NTP: wydajną jednostkę z rozładem powierzchniowym koplanarnym o rozproszonej emisji oraz słabsze przenośne urządzenie koronowe. Eksponowali inokulowane płyty przez dziesięć minut w różnych odstępach czasu po wysianiu zarodników (od natychmiast do trzech dni później), a następnie monitorowali wzrost jak wcześniej. Na płycie włóknistej źródło o dużej mocy całkowicie zatrzymało F. solani na wszystkich testowanych etapach, nie wykazując mierzalnego wzrostu. Na płycie gipsowo-kartonowej całkowicie zahamowało świeżo nałożone zarodniki, ale gdy pleśń była już ugruntowana, głównie spowalniało jej postęp przez wydłużenie opóźnienia przed widocznym rozprzestrzenianiem się. Urządzenie o niskiej mocy miało łagodniejszy efekt — wyraźnie zmieniało zachowanie wzrostu, lecz pełne zahamowanie osiągało jedynie w najwcześniejszych stadiach.

Co to oznacza dla budynków

Dla laików wnioski są dwa. Po pierwsze, spośród badanych materiałów płyta gipsowo-kartonowa jest bardziej przyjaznym podłożem dla F. solani, szczególnie w ciepłych temperaturach pokojowych, a nowy model daje sposób na przewidywanie, jak szybko skażenie może eskalować. Po drugie, plazma nie-termiczna pokazuje realny potencjał jako czysta, niechemiczna metoda kontroli takiej pleśni, zwłaszcza jeśli stosowana wcześnie i na bardziej podatnych podłożach, takich jak płyta włóknista. Choć praca koncentrowała się na jednym gatunku pleśni i dwóch materiałach, tworzy podstawy do lepszego przewidywania ryzyka pleśni i łagodniejszych metod remediacji, które mogą pomóc chronić zarówno jakość powietrza wewnętrznego, jak i długoterminowe zdrowie naszych budynków.

Cytowanie: Lokajová, E., Jirešová, J., Zdeňková, K. et al. Myco-surface model for Fusarium solani growth and non-thermal plasma decontamination on building materials. Sci Rep 16, 8344 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38339-4

Słowa kluczowe: pleśń wewnątrz budynków, materiały budowlane, plazma nie-termiczna, Fusarium solani, płyta gipsowo-kartonowa i płyta włóknista