Модель Myco-surface для роста Fusarium solani и безтепловой плазменной дезинфекции строительных материалов

Почему плесневые стены имеют значение

Большинство из нас воспринимает плесень на стенах и потолках как неприятный косметический дефект, но она также представляет скрытую угрозу качеству воздуха в помещениях и прочности сооружения. В этом исследовании рассматривается одна проблемная плесень, Fusarium solani, и задаются два практических вопроса: насколько быстро она распространяется по распространённым стеновым материалам и может ли мягкая электрическая обработка — так называемая нетепловая плазма — остановить её без применения агрессивных химикатов? Ответы могут изменить подходы к профилактике и уборке плесени после протечек, наводнений или длительной сырости в жилых и офисных помещениях.

Общие стеновые плиты под микроскопом

Исследователи сосредоточились на двух широко применяемых стройматериалах: гипсокартоне (гипсовая плита с бумажным покрытием) и древесноволокнистой плите, используемой для теплоизоляции. В идеально чистых условиях они обнаружили, что F. solani едва растёт на любом из материалов, даже при наличии влаги. В реальных зданиях пыль и загрязнения поставляют дополнительные питательные вещества, поэтому команда смоделировала это, разместив плиты на богатом питательными веществами геле, который мог медленно подпитывать плесень снизу. Затем поверхности были инокулированы известным числом спор и выдерживались при температурах от холодных (5 °C) до довольно тёплых (40 °C), с регулярной фотографической фиксацией и анализом изображений, чтобы измерить, какая часть каждой плиты покрывается со временем.

Математическая картина распространения плесени

Чтобы превратить эту покадровую съёмку в понимание, команда использовала модель «Myco-surface» — простую S‑образную кривую роста, которая отслеживает, с какой скоростью плесень распространяется и сколько времени требуется, чтобы покрыть половину поверхности. Подгоняя эту кривую под данные, они извлекли два ключевых показателя для каждого материала и температуры: скорость роста и задержку роста. Затем они описали, как оба показателя зависят от температуры с помощью гладких математических функций, что позволило предсказывать поведение плесени при температурах, которые не были напрямую протестированы. В результате получился компактный набор параметров, которые можно вставить в модель для прогнозирования того, как быстро F. solani колонизирует гипсокартон или древесноволокнистую плиту в разных условиях внутреннего климата.

Какой стеновой материал покрывается плесенью быстрее?

Сравнение гипсокартона и древесноволокнистой плиты оказалось наглядным. На гипсокартоне плесень распространялась значительно быстрее: при сопоставимых температурах скорости роста были выше, а задержки значительно короче, чем на древесноволокнистой плите. Авторы указывают на бумажное покрытие и крахмалсодержащие добавки в гипсокартоне, в сочетании с близким к нейтральному уровнем pH, как на своего рода шведский стол для F. solani, у которой есть набор ферментов для расщепления целлюлозы и родственных соединений. В отличие от этого древесноволокнистая плита содержит более сложные древесные компоненты, такие как лигнин, и при увлажнении склонна к более кислой среде — условиям, менее благоприятным для этой конкретной плесени. Интересно, что для обоих материалов «оптимум» роста сосредоточен около верхней части двадцатых градусов до примерно 30 °C, что означает: тип поверхности главным образом меняет скорость роста, а не температуру, при которой плесень чувствует себя лучше всего.

Остановка плесени холодной плазмой

Вторая часть исследования изучала нетепловую плазму (NTP) — мягкий ионизированный газ при комнатной температуре, который производит реактивные виды, способные убивать микробов без нагрева или оставления химических следов. Команда протестировала два источника NTP: мощную диффузную копланарную установку поверхностного барьерного разряда и более слабое ручное устройство коронного разряда. Они облучали инокулированные пластины в течение десяти минут в разное время после посева спор (от немедленно до трёх дней спустя) и затем отслеживали рост как прежде. На древесноволокнистой плите источник высокой мощности полностью остановил F. solani на всех протестированных этапах, не дав измеримого роста. На гипсокартоне он полностью подавлял свежевнесённые споры, но при уже установленной колонии главным образом замедлял её распространение, удлиняя задержку до видимого роста. Низкомощное устройство оказало более мягкое воздействие: оно явно изменяло поведение роста, но полного подавления достигало лишь на самых ранних стадиях.

Что это означает для зданий

Для неспециалистов выводы двояки. Во‑первых, из двух изученных материалов гипсокартон является более благоприятной поверхностью для F. solani, особенно при тёплых комнатных температурах, и новая модель предоставляет способ предсказать, как быстро может усилиться загрязнение. Во‑вторых, нетепловая плазма демонстрирует реальный потенциал как чистый, безхимический метод контроля такой плесени, особенно при раннем применении и на более восприимчивых субстратах, таких как древесноволокнистая плита. Хотя работа была сосредоточена на одном виде плесени и двух материалах, она закладывает основу для более умных прогнозов риска плесени и более мягких методов санации, которые могут помочь сохранить качество воздуха в помещениях и долгосрочное здоровье наших зданий.

Цитирование: 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

Ключевые слова: плесень в помещениях, строительные материалы, нетепловая плазма, Fusarium solani, гипсокартон и древесноволокнистая плита