Hydrogen Peroxide Augments the Disinfection Efficacy of 280 nm Ultraviolet LEDs against Antibiotic-Resistant Uropathogenic <i>Escherichia coli</i> Otherwise Tolerant to Germicidal Irradiation
Notice bibliographique
Résumé
High Resolution Image Download MS PowerPoint Slide The 280 nm ultraviolet light-emitting diode (UV LED) has emerged as a promising water disinfection technology and has been applied from point-of-use devices to municipal-scale systems. Accumulating evidence suggests that small numbers of antimicrobial-resistant bacteria can survive UV treatment; however, little research has been done to evaluate 280 nm UV alone or as part of advanced oxidation processes against these organisms. Here, we investigated 280 nm UV LED inactivation of a high-risk uropathogenic Escherichia coli ( E. coli ) strain belonging to clade A of the globally distributed, antimicrobial-resistant ST131 lineage known to persist in treated wastewater (ST131-A). We measured disinfection efficacy with and without hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and assessed the reactivation of the treated bacteria in the light and dark. Our bench-scale modeling revealed that ST131-A displays UV tolerance, requiring 2.8 times more UV dose (35 mJ/cm 2 ) for 6-log 10 inactivation compared to the reference strain E. coli ATCC 25922 (12.5 mJ/cm 2 ). Furthermore, we observed ∼1% photoreactivation of E. coli ST131-A even after UV doses of 90 mJ/cm 2, which is significantly greater than the operational minimums reported for the world’s first 280 nm UV wastewater treatment plant. Analysis of a genome-edited bacterial model ( Pseudomonas aeruginosa ) suggests that bacterial reactivation following 280 nm UV treatment is linked to photolyase activity. The addition of 10–200 mg/L H 2 O 2 increased the inactivation of E. coli ST131-A 6,000–300,000-fold compared to UV or H 2 O 2 treatments alone, respectively. Chemical and microbiological analyses revealed that the mechanism of increased inactivation by combined treatments relied on UV photolysis of H 2 O 2 to generate hydroxyl radicals and residual H 2 O 2 activity that inhibited bacterial reactivation after treatment. Our findings suggest that some E. coli ST131 strains possess high UV tolerance, and that UV/H 2 O 2 treatment may effectively inactivate these multidrug- and UV-tolerant uropathogenic strains and thwart their reactivation in treated water.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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