Beyond Bactericidal: Plasma Surface Engineering to Defeat Food Matrix-Conditioning Layers.

چکیده اصلی

The persistence of foodborne pathogens on industrial food contact surfaces continues to challenge global food safety despite advances in sanitation technologies. A central limitation of current antimicrobial strategies lies in their validation under simplified laboratory conditions that overlook the physicochemically driven formation of food matrix conditioning films. Upon contact with food residues, organic macromolecules reorganize at the solid‒liquid interface, forming conditioning layers that mask engineered surface functionalities and facilitate microbial attachment. This review examines how such interfacial transformations constrain conventional bactericidal approaches and contribute to sanitization failures in industrial environments. Plasma surface engineering is evaluated as a matrix-aware strategy capable of tailoring surface energy, hydration behavior, and nanoscale architecture through plasma-enhanced chemical vapor deposition and magnetron sputtering. These approaches may mitigate organic fouling and modulate bacterial surface sensing under controlled conditions. Particular attention is given to mechanotransduction pathways implicated in early biofilm formation, highlighting how nanoscale surface cues influence c-di-GMP signaling and biofilm commitment in both Gram-negative and Gram-positive foodborne pathogens, including Salmonella spp. and Listeria monocytogenes. Significant translational gaps remain, including long-term durability under repeated cleaning-in-place cycles, antimicrobial transport through complex conditioning films, and adaptive tolerance under chronic exposure. This review situates plasma surface engineering within a preventive interfacial design framework, offering an evidence-based rationale for the development of food contact materials capable of meeting the durability, safety, and regulatory demands of modern processing environments.

ترجمه فارسی چکیده

مقاومت باکتری‌های منتقل‌شونده از طریق غذا در سطوح صنعتی تماس با غذا همچنان چالشی برای ایمنی غذایی جهانی است. محدودیت اصلی استراتژی‌های ضدعفونی‌کننده فعلی در اعتبارسنجی آن‌ها در شرایط آزمایشگاهی ساده است که شکل‌گیری لایه‌های شرطی‌شده ماتریس غذایی را که بر اساس ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی شکل می‌گیرند، نادیده می‌گیرند. این مرور بررسی می‌کند که چگونه این تغییرات بین‌سطحی رویکرد‌های معمول کشتار باکتری را محدود می‌کنند و به شکست‌های ضدعفونی‌سازی در محیط‌های صنعتی کمک می‌کنند. مهندسی سطح پلاسما به عنوان یک استراتژی آگاه به ماتریس ارزیابی می‌شود که می‌تواند انرژی سطح، رفتار هیدراتاسیون و معماری نانوسکال را از طریق ترسیب بخار شیمیایی تقویت‌شده پلاسما و ستراتور مغناطیسی تنظیم کند. این رویکردها ممکن است آلودگی آلی را کاهش دهند و حساسیت باکتری به سطح را تحت شرایط کنترل‌شده تنظیم کنند. توجه ویژه‌ای به مسیرهای ترنسداکشن مکانیکی درگیر در تشکیل زایه‌های میکروبی زودرس داده شده است، با تأکید بر اینکه چگونه نشانه‌های سطح نانوسکال سیگنال‌دهی c-di-GMP و تعهد زایه‌های میکروبی را در هر دو باکتری گرم منفی و گرم مثبت منتقل‌شونده از طریق غذا، از جمله Salmonella spp. و Listeria monocytogenes، تحت تأثیر قرار می‌دهند. شکاف‌های ترجمه‌ای قابل توجهی باقی مانده است، از جمله دوام بلندمدت در برابر چرخه‌های تمیزکاری مکانیکی تکرارشونده، انتقال ضدعفونی‌کننده از طریق لایه‌های شرطی‌شده پیچیده و تحمل سازگاری در مواجهه مزمن. این مرور، مهندسی سطح پلاسما را در چارچوب طراحی بین‌سطحی پیشگیرانه قرار می‌دهد و استدلالی مبتنی بر شواهد برای توسعه مواد تماس با غذا ارائه می‌دهد که بتواند به الزامات دوام، ایمنی و مقرراتی محیط‌های فرآوری مدرن پاسخ دهد.

متن کامل اصلی