Modelado del efecto de la dosificación de ozono disuelto en la supervivencia celular

Abstract

RESUMEN: En este trabajo se reportó la aplicación de un modelo propuesto de ozonación de sustratos biológicos que describe el efecto del ozono en la viabilidad y muerte celular, cuando éste es aplicado disuelto en medio líquido; o bien, en fase gaseosa, en casos de sistemas de células eucariontes, bacterias y virus. El modelo propuesto se evaluó con datos reportados para una línea de adenocarcinoma como representativos de los sustratos celulares mamíferos, donde según el índice de correlación, el modelo fue eficiente en reproducir los perfiles de crecimiento y calculó las constantes de velocidad crecimiento y muerte celular, mostrando un valor de correlación 1 como evidencia. En sistemas de ozonación de bacterias, se modelaron datos de inactivación de E. coli, B. cereus y Legionella, incluyendo la administración del ozono disuelto y en fase gaseosa. En la fase líquida, el cálculo de las constantes el modelo representó eficientemente la cinética de muerte bacteriana; sin embargo el rendimiento del modelado cinético tuvo inesperados decrementos en el índice de correlación, en casos de los sistemas que emplearon el ozono en fase gaseosa, debido a la dinámica de reacción del ozono monomolecular pues la velocidad de la reacción del ozono mostró depender solamente de la concentración de las UFC, a diferencia de la dinámica bimolecular que el modelo simuló para la ozonación en fase acuosa. En la cinética de muerte de cultivos de virus, el modelo representó la inactivación de estos cultivos como una dinámica pseudomonomolecular donde la velocidad del ozono dependió de la dosis del ozono, e indirectamente, la concentración de UFP.

ABSTRACT: This study reported the application of a proposed model of biological substrate ozonation with the intent of describing the effects caused by ozone on viability and cell death when administered as dissolved in liquid phase, as well as gaseous phase, with their focus being eukaryotic cells, bacteria and viruses as biological systems. The proposed model was evaluated using experimental data reported for a human epithelial adenocarcinoma cellular culture line as a representative of mammalian cell substrates, where the model displayed efficiency in reproducing the growth profiles and flawlessly calculating the growth and cell death rate kinetic constants, as shown by the correlation index reaching the numerical value of 1 as evidence. In bacterial ozonation systems, E. coli, B. cereus and Legionella inactivation data were modeled, including dissolved ozone in water and gaseous phase administration. In the liquid phase, the model's constant determination efficiently represented bacterial death kinetics; however in gaseous ozone-administered systems, the inactivation efficiency yielded unexpected variations, due to the ozone’s own monomolecular reaction dynamics displayed, since the speed of its reaction showed dependence on CFU concentration as its only reagent, unlike the bimolecular dynamics in liquid phase ozonation simulated by the model. In viral cultures’ death rate kinetics, the model represented their inactivation as a pseudomonomolecular kinetic dynamic where the dependent reagent the ozone reaction rate depended on is the ozone dose, yet the PFU concentration as a reagent still indirectly influenced said reaction rate kinetics.