MXPA01013290A - Tratamiento de sedimento de plasma frio de semillas y otra materia viviente. - Google Patents

Abstract

La materia viva como las semillas son tratadas por la exposicion de materia viva a plasma frio para formar un reactivo depositado en la superficie de la materia viviente. El tratamiento de plasma puede llevarse a cabo bajo condiciones que no afectan significativamente la viabilidad de las semillas vivas y otras formas de materia viva y puede llevarse a cabo para mantener el nivel de humedad dentro de las semillas o incluso para reducir la humedad durante el proceso de tratamiento. Llevando a cabo el proceso, gas es proporcionado de una fuente de la cual el deposito se puede formar por una reaccion de plasma. Plasma frio es prendido en el gas y en el material al que esta espuesto el plasma por un periodo seleccionado de tiempo para formar el deposito de plasma reactivo en las superficies expuestas. La materia viva puede ser manipulada mientras se encuentre sujeta o expuesta al proceso de plasma para permitir que el deposito se forme de manera uniforme en la superficie de la materia viva.

Description

TRATAMIENTO DE SEDIMENTO DE PLASMA FRÍO DE SEMILLAS Y OTRA MATERIA VIVIENTE CAMPO DE INVENCIÓN La presente invención pertenece generalmente a al campo del procesamiento de plasma de 5 materiales y particularmente a la capa de plasma de semillas y otra materia viviente.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El tratamiento de las semillas puede proveer beneficios a la semilla plantada en una forma más económica y menos contaminante que la alternativa de la aplicación de campo. Existen dos objetivos principales para el tratamiento de semillas: para calmar el stress asociado con el ambiente de suelo y para directamente incrementar el crecimiento. Por ejemplo, el tratamiento más común de la semilla calman el stress biótico mediante la reducción del daño causado por la semilla o pesticidas con origen de tierra vegetal (por ejemplo insectos, fungicidas, etc) en las semillas y plantas de semillero. El paliativo/calmante del stress abiótico ha sido obtenido por ejemplo modificando las relaciones de oxígeno y agua en la tierra que rodean la germinación de las semillas. La mejora o modificación del crecimiento de la planta y desarrollo puede ocurrir por la aplicación directa de los nutrientes o de los reguladores de las semillas en el crecimiento de la planta. Un método que ha sido utilizado para aplicar materiales a las semillas es el recubrimiento de la semilla, la directa aplicación de material a una semilla. Típicamente, el recubrimiento de la semilla se refiere a la aplicación de materiales útiles a una semilla sin cambiar su aspecto general o tamaño, mientras que las semillas en forma de pelotilla se refieren a semillas en las que se han agregado rellenos para aumentar el tamaño aparente y peso de la semilla. La semilla en forma de pelotilla puede ser producida mediante un proceso de polvo seco, el cual puede tener las desventajas en cuanto a que el polvo no se adhiera correctamente, y esto derive en aumento escaso (causando problemas a la planta), el polvo puede ser aplicado sin uniformidad, y cantidades significativas de polvo pueden generarse (lo cual puede ser peligroso para los operadores). Cuando se recubren las semillas los materiales se dispersan o son disueltos en un líquido adhesivo que se aplica a las semillas ya sea a través de un tratamiento de fluidos o utilizando un recubrimiento cilindrico farmacéutico. Dichos recubrimientos pueden ser aplicados en capas múltiples y pueden incrementar a la semilla en peso de 1 % a 10%. Generalmente, dichos recubrimientos son menores de 0.1 mm en grosor. Las semillas producidas por parte de las compañías de semillas comerciales son comúnmente tratadas con insecticidas y fungicidas para incrementar su supervivencia y rango de germinación de la semilla plantada. Una preocupación significativa que ha surgido como resultado de dicho tratamiento de la semilla es el peligro potencial para la salud de los campesinos y otras personas involucradas en el transporte y almacenamiento de dicha semilla en virtud del potencial de las partículas y toxinas transportadas en el aire provenientes de la superficie de la semilla tratada. Un acercamiento al presente problema adoptado por muchas compañías productoras de semillas ha sido el recubrimiento de la semilla tratada con fungicida e insecticida con una capa de polímero para encapsular las semillas y de este modo reducir considerablemente la liberación de materiales tóxicos en la atmósfera durante el almacenamiento y manejo de las semillas. El recubrimiento de polímero de las semillas puede incluso incrementar la supervivencia de la planta-de la semilla bajo condiciones húmedas y clima frío. Los sistemas convencionales de tratamiento de semillas generalmente aplican un recubrimiento a las semillas mezclando las mismas con una pasta aguada de químicos y agua o mediante la aplicación de una base de agua de vapor en las semillas. Para el recubrimiento de las semillas con películas de polímero en particular ei mezclar ias semillas con un líquido de pasta aguada o el agitar las semillas con vapor de la película que forma el material puede traer como resultado recubrimientos irregulares de las semillas. Particularmente se encontró un problema con bases de agua de pastas aguadas y de vapor respecto de que la cantidad de agua es absorbida por las semillas durante el proceso de tratamiento. Si el agua que absorbe la semilla es excesiva, bajo ciertas condiciones la semilla tratada estará sujeta a una germinación prematura y se reducirá su vida en almacén. Un esfuerzo particular ha sido dirigido al control de tiempos de germinación en las semillas. Bajo ciertas condiciones, la germinación atrasada de las semillas ayudaría a la vida del almacenamiento de las semillas, mientras que para otras aplicaciones, el acelerar la germinación proveería mejores oportunidades de crecimiento. Los procesos de recubrimiento que han sido convencionalmente usados para semillas no son necesariamente apropiados para las características de la germinación de las semillas después del tratamiento.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN De conformidad con la presente invención, la materia viviente y las semillas particulares son tratados mediante la exposición de la materia viviente al plasma frío para formar un depósito de plasma reactivo sobre la superficie de la materia viviente. Las películas de polímero y otros recubrimientos que tengan las características deseadas y el espesor controlado cuidadosamente puede ser aplicado a las semillas y a otra materia viviente de conformidad con la invención para encapsular las semillas tratadas con insecticidas y fungicidas, para controlar las características de la germinación de las semillas, ya sea para acelerar o retrasar la germinación, para •*••* *•* -- - ifñilfta proteger las semillas de algún daño, para adherir materiales químicos o biológicos a las superficies de las semillas u otra materia viviente apropiada tales como masa fungal, polen, esporas, y bacteria, para mejorar las características de flujo de las semillas a granel o para realizar una combinación de dichos tratamientos. Se encontró que de acuerdo con la invención, las condiciones del tratamiento de plasma no afectan de manera significativa la viabilidad de la vida de las semillas y otra materia viviente apropiada. Además el tratamiento de plasma de conformidad con la invención puede realizarse para mantener el nivel de humedad dentro de las semillas o aún para remover la humedad durante el proceso de tratamiento de plasma. En virtud de que el proceso de tratamiento de plasma de conformidad con la invención se realiza de acuerdo a condiciones secas, ninguna humedad adicional necesita agregarse a las semillas durante el proceso. En un método preferido de tratamiento de semillas vivientes de conformidad con la invención para mejorar las propiedades de superficie de las semillas, las semillas a ser tratadas se encuentran en una cámara de reacción, la cámara de reacción es evacuada a un nivel base y un gas seleccionado se provee y se establece una presión de gas seleccionado en una cámara de reacción. El gas se provee a partir de una fuente de gas del cual se forma el depósito mediante una reacción de plasma. El plasma frío se enciende en el gas y e la cámara y las semillas son expuestas al plasma por un periodo seleccionado de tiempo para reaccionar y formar un depósito reactivo de plasma en las superficies de las semillas. El gas en la cámara podrá ser encendido acoplando el poder RF al gas en la cámara de varias maneras, incluyendo la capacidad de acoplamiento y el acoplamiento inductivo. Además el poder RF podrá ser acoplado en pulsos al plasma en la cámara de reacción. Virtualmente cualquier tipo de semilla puede ser tratada de conformidad con la presente invención. Por ejemplo únicamente, eso incluye semillas de comida estándar tales como frijoles, maíz, rábanos, chícharos, frijol de soya, etc. El gas provisto por la fuente de gas que es agregada a la cámara de reacción puede ser cualquiera de los gases varios que proveerán un depósito de plasma reaccionado en la superficie de las semillas. Solamente como ejemplo, dichos gases puede incluir gases orgánicos tales como octadecafluorodecalin (ODFD) anilina, ciciohexano e hidrazina. El depósito de la película de plasma reaccionado de materiales tales como ODFD provee capas macromoleculares de tetrafluoroetileno las cuales dejan superficies suaves y no pegajosas. Dichos recubrimientos de película podrán ser utilizados para retrasar la germinación de las semillas y reducir la toma de agua por parte de las mismas, en parte por la hidrofobicidad de la película depositada. Otros materiales que pueden ser depositados de un gas dentro de la cámara de reacción incluye macronutrientes tales como el nitrógeno, fósforo, potasio y sulfuro, los cuales pueden ser depositados y agregados a la superficie de la semilla utilizando una base de plasma orgánica apropiada que & ^ «4 á -i fi tlftiifiiltíJM^^ 1 contenga los nutrientes. Los micronutrientes, tales como el boro, 2 zinc y clorina podrán ser agregados de la misma manera. El 3 crecimiento de los promotores, por ejemplo, tipo de estructuras de 4 ácido giberlico podrán ser agregadas a las semillas de una manera 5 similar. 6 En virtud de que el tratamiento de plasma se realiza 7 típicamente bajo presiones atmosféricas más bajas y con un gas 8 seco, no se necesita absorber agua adicional por parte de las 9 semillas durante el proceso de tratamiento. De esta manera se evita 10 la germinación temprana no intencionada o la descomposición 11 potencial de las semillas, lo cual resultaría de un tratamiento de las 12 semillas basado en agua. 13 El proceso de tratamiento del plasma de la invención permite la 14 obtención de recubrimientos extremadamente delgados y 15 controlados. Además, en virtud de que las superficies a ser 16 recubiertas y los precursores de capas de recubrimiento son 17 activadas bajo ambientes de plasma, se obtiene una excelente 18 adhesión del material depositado. 19 Las ventajas, objetos y características ulteriores de la 20 invención serán aparentes de conformidad con la siguiente 21 descripción detallada cuando se describan en conjunto con las 22 gráficas que se adjuntan. 23 24 ¡afawfessi- I J . .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS FIGURAS La Figura 1 es una vista esquemática del sistema de reactor de plasma para llevar a cabo la presente invención. La Figura 2 es una búsqueda de rayos X espectroscopia foto electrónica para análisis químico. (ESCA) gráfica para semillas (frijoles) tratados de conformidad con la presente invención. La Figura 3 es una alta resolución de rayos X espectroscopia foto electrónica para análisis químico (ESCA) gráfica para semillas (frijoles) tratados de conformidad con la presente invención. La Figura 4 son gráficas de barra que ilustran el porcentaje de germinación de Pisum sativum variante Little Marvel sobre el tiempo para una muestra de control y para una muestra tratada con CF4RG plasma. La Figura 5 son gráficas de barra que ilustran el porcentaje de germinación sobre el tiempo de Pisum sativum variante Alaska para una muestra de control y para una muestra tratada con CF4RF plasma. La Figura 6 son gráficas de barra que ilustran el porcentaje de germinación sobre el tiempo para Raphanus sativus para una muestra de control y para una muestra tratada con CF4RF plasma. La Figura 7 son gráficas de barra que ilustran el porcentaje de germinación sobre el tiempo para Glycine max para una muestra de control y para una muestra tratada con plasma que contiene anilina. La Figura 8 son gráficas de barra que ¡lustran el porcentaje de germinación sobre el tiempo para Zea mays para una muestra de control y para una muestra tratada con plasma que contiene anilina. La Figura 9 son gráficas de barra que ilustran el porcentaje de germinación sobre el tiempo para Zea mays para una muestra de control y para una muestra tratada en dos diferentes presiones con un plasma que contiene ciclopentano. La Figura 10 son gráficas de barra que ilustran el porcentaje de germinación sobre el tiempo para Glycine max para una muestra de control y para muestras de plasma que contienen ciclopentano en dos presiones diferentes. La Figura 11 son gráficas de barra que ilustran el porcentaje de germinación sobre el tiempo para Glycine max para una muestra de control y para una muestra tratada con plasma que contiene perfluorodecaline. La Figura 12 son gráficas de barra que ilustran el porcentaje de germinación sobre el tiempo para Zea mays tratados con plasma conteniendo perfluorodecaline. La Figura 13 son gráficas de barra que ilustran el porcentaje de germinación sobre el tiempo para Zea mays para una muestra de control y para una muestra tratada con plasma que contiene hydrazine y un plasma que contiene perfluorodecaline. La Figura 14 son gráficas de barra que ilustran el porcentaje de germinación sobre el tiempo para Zea mays para una muestra de control y para muestras tratadas con perfluorodecaline para varios tratamientos.

La Figura 15 son gráficas de barra que ilustran el porcentaje de germinación sobre el tiempo para Phaseolus vulgaris para una muestra de control y para muestras tratadas con plasma que contiene perfluorodecaline para varios tratamientos.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención abarca el depósito de material de plasma frío reaccionado en las superficies de la materia viviente tales como semillas sin que afecten significativamente la vialibilidad de la materia viviente. Los plasmas fríos son no termales y no equilibrados, contra los plasmas calientes que son termales o con equilibrio. En un plasma frío la energía kinética de los electrones es alta mientras que la energía kinética de las especias atómicas y moleculares son bajas; en un plasma caliente la energía kinética de todas las especies es alta, y los materiales orgánicos podrían dañarse o destruirse en un plasma caliente. En un plasma frío las temperaturas del plasma son casi normales a < las temperaturas atmosféricas y generalmente por debajo de 1 punto de ebullición del agua. Se ha descubierto de conformidad con la presente invención que los tratamientos apropiados de plasma frío de materia viviente tales como semillas no solamente destruyen las semillas pero permiten a las semillas a permanecer viables para que puedan germinar cuando sean plantas bajo condiciones apropiadas.

Con referencia al Figura 1, un ejemplo del sistema reactor de plasma frío, el cual puede ser utilizado para llevar a cabo la invención se muestra generalmente a 10. El sistema reactor incluye un recipiente de reacción cilindrica 11 (por ejemplo formada de vidrio Pyrex, 1m de largo y 10 cm de diámetro por dentro) el cual se encuentra cerrado en sus dos lados por montajes de acero inoxidable 12 y 13. Los montajes finales 12 y 13 se encuentran montados a un soporte mecánico 6 y 17 que embonan los en los montajes 12 y 13 para ayudar a la rotación del recipiente de reacción 11 en su eje central, por ejemplo el eje central del recipiente cilindrico de reacción. Eje hundido (por ejemplo 0.5" dentro del diámetro) ferrofluídicos de retroalimentación 19 y 20 se extienden a través de los montajes sellados 12 y 13, respectivamente, para poder llevar a cabo la introducción de gas dentro y fuera de la cámara de reacción. Un electrodo superior de cobre 21 semi cilindrico, localizado por fuera, se conecta a una fuente de poder RF 22 y uno menor, electrodo similar de cobre 24 semicilíndrico se conecta al suelo (descrito en 25). Los dos electrodos 21 y 24 conforman al exterior cilindrico del recipiente de reacción 11 y son espaciados ligeramente y conjuntamente se extienden a la mayor periferia exterior del recipiente de reacción pero son espaciados uno del otro en por los lados en una distancia suficiente para prevenir el arqueo o la descarga entre dos electrodos. Lo anterior es únicamente un ejemplo de los muchos arreglos de electrodos que pueden ser utilizados para acoplar el poder al plasma. Por ejemplo, un electrodo central interno 1 (que no se muestra) podrá ser extendido dentro de la cámara de 2 reacción junto con el eje central más que usar electrodos externos. 3 La presente invención realiza un depósito de material de 4 plasma reactivado en las semillas y otra materia viviente tales como 5 una película formada de gas el cual es capaz de depositar una 6 película intermedia de plasma frío. La fuente de gases en los 7 contenedores 26 podrán ser un variedad de gases (por ejemplo: 8 argón, ammonia, aire, oxígeno, octadecalfluorodecalin, etc) 9 típicamente comprimidos bajo presión. La fuente de gas podrá ser 10 también de materiales fuentes líquidas o sólidas que son 11 volatilizadas, mediante el calor o de aerosoles particulares líquidos o 12 sólidos (por ejemplo bacteria fija de nitrógeno), conjuntamente 13 referido en el presente como un "gas". El flujo de gas por parte de 14 una fuente de cilind.ro 26 es controlada por válvulas de aguja y 15 reguladores de presión 27 los cuales pueden ser operados 16 manualmente o automáticamente. El gas que pasa a través de la 17 válvula de control 27 es conducida a través de líneas de 18 abastecimiento 28 mediante controladores de tasa de flujo 30 a una 19 cámara de mezcla de gas 31. (por ejemplo preferentemente de acero 20 inoxidable) , y una válvula de presión NKS 32 (por ejemplo Baratron) 21 se conecta a la cámara de mezcla 31 para monitorear la presión del 22 mismo. Una válvula suplementaria 33 se conecta a la cámara de 23 mezcla 31 para permitir la ventilación selectiva de la cámara como 24 sea necesario. La cámara de mezcla 31 se conecta al alimentador 19 25 que conduce al interior de la cámara de reacción 11. Un controlador ¡a^aaJm>a^f~->- digital 34 controla un motor de conducción 35 que se conecta al montaje 19 que otorga conducción controlada de la cámara de reacción en rotación. El segundo alimentador 20 se conecta a una cámara de descarga 37 a la cual se encuentran conectadas selectivamente válvulas de descarga con aperturas 38, 39 y 40 la cual puede ser conectada a los conductos para descargar a la atmósfera o para los sistemas de recuperación propios u otras rutas de desecho de los gases descargados. Un sifón de nitrógeno líquido 42 se conecta a una línea de descarga 43 la cual se extiende de la cámara 37 por medio de un tubo de acero inoxidable 44. El sifón 42 puede ser elaborado, por ejemplo de cero inoxidable (25mm de diámetro por dentro). Una bomba mecánica 45 se conecta a través de una larga válvula de sección cruzada 46 vía un tubo 47 al sifón 42 para selectivamente proporcionar aspiración en el sistema reactor para evacuar el interior de la cámara de reacción 11 a un nivel seleccionado. El abastecimiento de poder 12 es preferentemente un abastecimiento de poder RF (por ejemplo 13.56 MHz, 1,000 W) el cual cuando se activa, provee un poder RF entre los electrodos 21 y 24 para embonar con capacidad un poder RF al gas en la cámara de reacción dentro del recipiente de reacción 11. Las bobinas convencionales para inducir el ensamble del poder RF al plasma puede ser también utilizado (por ejemplo, una bobina que se extiende alrededor del recipiente de reacción 11). Una jaula Faraday ......... ?*m ~? 50 se monta preferentemente alrededor del exterior del recipiente de reacción para proveer un blindaje RF y para prevenir accidentes de contacto físico con los electrodos. El recipiente de reactor puede ser rotado por un motor 35 en varias velocidades seleccionadas de rotación (por ejemplo 30-200 rpm) y se prefiere que la bomba de limpieza y las conexiones asociadas permitan la presión en la cámara de reacción dentro del recipiente para que se reduzca selectivamente a 30 mT. Los siguientes son ejemplos de partes comerciales que pueden ser incorporadas en el sistema 10: RF- abastecimiento de poder 22 (Plasma Therm Inc. RTE 73, Kresson N.J. 08053; AMNS-3000 E; AMNPS-1); bomba de aspiración mecánica 45 (Leibold- Heraeus/Vacuum Prod. Inc., Modelo: D30AC, Spectra Vac Inc); válvula de presión 32 (MKS Baratron, modelo: 62201TAE); sistema controlado de rotación digital 34, 35 (Motor DC Modelo 4Z528, Dayton Electric Mfg. Co.; DART Controls Inc. controlador). Cuando se utilice el sistema de tratamiento de plasma 10 de conformidad con la invención, se prefiere generalmente realizar un plasma mejorado limpiando el reactor previo al tratamiento para eliminar posibles contaminantes. Un ejemplo de paso de limpieza incluye la introducción de gas de oxígeno de uno de los tanques 26 dentro de la cámara de reacción y arranque de 1 plasma en el gas, por ejemplo a un nivel de poder de 300 W, una presión de gas de 250 mT, una tasa de flujo de oxígeno de 6 sccm y un periodo de limpieza típica de 15 minutos.

Para llevar a cabo el tratamiento de semillas y otras materias vivientes de conformidad con la invención, el reactor se abre para permitir el acceso al interior del recipiente de reacción 11, por ejemplo desconectar uno de los montajes de limpieza 19 o 20 del recipiente de reacción cilindrica e insertar las semillas en el interior del recipiente, seguido de resellar los montajes dentro de un engranaje apretado de limpieza con el recipiente de reacción 11. Los puertos sellados pueden ser también parte de los montajes sellados. La bomba 45 se opera para evacuar el reactor de plasma a un nivel de presión base deseada basado en el vapor de agua de la semilla original o los gases y vapores artificiales proveídos al plasma. El gas deseado que será utilizado para formar un producto de película de reacción e las semillas se introduce a partir de los contenedores fuente 26 y se establece un nivel de presión de gas deseado en la cámara de reacción. El abastecimiento de poder RF 22 se enciende (generalmente, se prefiere que el poder se provea mediante pulsos) para encender el plasma en el gas introducido en la cámara de reacción definida por el recipiente de reacción 11 y los montajes sellados finales 12 y 13. Para el tratamiento de las semillas se • prefiere que el motor 35 sea operado para rotar la cámara de reacción 11 para voltear las semillas durante el proceso de reacción de plasma para que todas las superficies de las semillas tengan un depósito uniforme de material en el mismo. El material depositado puede ser delgado, por ejemplo comprimir una capa única de moléculas ( 20 A de grosor), el cual se encuentra fuertemente atado a la superficie el cual hace funcional la superficie para varios propósitos. Es una ventaja particular de la presente invención el hecho de que las semillas se expongan a un gas seco durante el proceso de plasma más que en una base líquida de pasta aguada o un vapor, el grosor del recubrimiento en las semillas puede controlarse bien y el material que se forma de manera no intencional sobre algunas superficies de las semillas o la cobertura inadecuada de otras superficies de semillas, que pueden ocurrir con tratamientos a base de líquidos se evita. Además, como se anotó anteriormente, en virtud de que las semillas se exponen a un gas seco durante el tratamiento de plasma, ninguna humedad adicional necesita introducirse dentro de las semillas, y en virtud de la evacuación de la cámara por debajo de la presión atmosférica, la remoción de humedad de las semillas puede obtenerse durante el proceso de plasma si se desea. Después de que haya transcurrido el periodo de tiempo seleccionado, suficiente para proveer una película depositada de la fuente de gas sobre la superficie de las semillas, el abastecimiento de poder 22 se apaga, la bomba 45 entonces opera para evacuar la cámara de reacción para eliminar los gases remanentes y cualesquier productos los cuales pudieran ser desahogados a la atmósfera o dispuestos como sea apropiado, y entonces el aire atmosférico se introduce en la cámara para traer la presión en la cámara de reacción a una presión atmosférica normal ante uno de los montajes sellados 12 o 13 los cuales se abren para permitir la remoción de las semillas tratadas. ^^? gí^^^S Si se desea, los tratamientos de procesos de plasma pueden parar periódicamente para permitir la colección de muestras de semillas para evaluaciones analíticas y biológicas. Además del aparato de reacción de plasma RF preferido y el cual ha sido discutido anteriormente, la invención puede realizarse usando otro aparato de tratamiento de plasma, incluyendo reactores de plasma RF de inducción estática o los que embonan con capacidad, los reactores descargados DC y las descargas de barreras de presión atmosféricas. Dichos aparatos no se prefieren para ciertas aplicaciones de la invención. Los reactores estáticos pueden dar un tratamiento no uniforme de las semillas u otro material. Las descargas de presión atmosférica generalmente requieren un espacio angosto de electrodo, y generalmente no pueden exponer la superficie de la semilla de manera uniforme a la descarga, (u otra materia particular) . Adicionalmente, en virtud de la naturaleza particular de las semillas, etc. la habilidad de utilizar sellos apretados de limpieza es limitado, lo cual resultaría en problemas de contaminación. Los procesos de descarga de barrera son también menos eficientes por el camino libre y corto de las partículas de plasma y consecuentemente, la rápida recombinación de las especies activas en la fase de gas. La utilización de la presente invención para proveer el depósito medio de plasma frío incluyendo películas en las semillas y otra materia viviente puede introducir modificaciones significativas a la superficie de las semillas sin afectar la viabilidad de las mismas. El depósito de la superficie puede ser hidrofóbico, retraso de germinación de las semillas o germinación hidrofílica acelerada. El tratamiento de plasma de conformidad con la invención puede permitir el depósito de moléculas bioactivas, fungicidas, (por ejemplo, derivados orgánicos de cobre), y aún bacteria, (por ejemplo la bacteria nitrógeno-fijadora) sobre la superficie de las semillas. En donde las semillas han sido tratadas con fungicidas e insecticidas, el recubrimiento de la superficie por parte de la presente invención utilizando las fuentes de gases apropiadas pueden formar películas que sellen en el insecticida y fungicida para minimizar la cantidad de polvo tóxico que pueda generarse durante el almacenamiento y manejo de las semillas. Una variedad de la fuente de los gases puede ser utilizara para proveer un gas que depositará un recubrimiento en las superficies de las semillas por parte del proceso de plasma frío. Para efectos de ejemplificar únicamente la invención, dicha fuente de gas puede incluir octadecafluorodecalin (ODFD), anilina, cyclohexano, hydrazine, hexafluoropropano, oxido, perfluorociclohexano, hexamethyldisoloxano, cyclosiloxanos, acetato de vinyl, pólyehyleno, olígometros glicoles, mezclas de los mismos, así como otros. Las especies activas del plasma, incluyendo las especies cargadas y neutrales tienen energías comparables con los bonos químicos de componentes orgánicos y consecuentemente estas especies pueden penetrar moléculas y de esta manera pueden generar fragmentos activos moleculares, tales como: átomos, 1 radicales libres, iones de cualquier polaridad, etc. Estos fragmentos 2 de moléculas, asistidos por electrones y fotones, generan un gas 3 específico y mecanismos de superficie de recombinación de reacción 4 el cual puede llevar a la formación de estructuras moleculares o 5 macromoleculares nuevas y a la extracción de peso molecular bajo, 6 fragmentos volátiles moleculares de origen de substrato. 7 Controlando los parámetros de plasma internos (poder, presión, 8 flujo, etc) y los internos (distribución de la energía de especies 9 cargadas y neutrales, partículas de densidad, etc), estos procesos 10 pueden ajustarse para que provean procesos de recombinación para 11 depositar material del plasma en las semillas u otro material que sea 12 tratado. 13 Otros factores como las estructuras moleculares, la 14 composición de gas y las características de pulso también pueden 15 influenciar significativamente la naturaleza de los mecanismos de 16 reacción de plasma mediado. Los plasmas de carbono tetrafluorido 17 no depositan capas fluorinadas macromoleculares de conformidad 18 con las condiciones comunes del plasma común RF debido a los 19 intensos efectos de aguafuerte relacionados con las concentraciones 20 atómicas de algo plasma que genera fluorina. Sin embargo, la 21 presencia en la mezcla de gas en los expulsores de átomo fluorina 22 (por ejemplo hidrógeno) permite el sedimento de capas 23 macromoleculares. De este modo, bajo condiciones apropiadas, la 24 fuente de los gases tales como CF4 pueden ser utilizadas para 25 depositar material sobre las superficies más que grabar las superficies. Los mecanismos de reacción relacionados con los procesos de sedimento y aguafuerte con significativamente diferentes. Las reacciones de aguafuerte se caracterizan por la generación rápida de peso molecular bajo, moléculas volátiles y fragmentos moleculares mientras que las reacciones de sedimento requieren especies menos volátiles, y de peso molecular más alto. Muchos tipos de semillas u otra materia viviente puede ser tratada de conformidad con la presente invención. Una vez más, a manera de ejemplo únicamente, dicha materia viviente que pueda ser tratada de conformidad con la invención incluye frijoles tales como Phaseolus vulgaris, maíz (Zea mays), rábano (Raphanus sativus), chícharos (Pisum sativum) y frijol de soya (Glycine mar). El poder típico de frecuencia de radio (RF) aplicado al plasma es en el rango de 150 W, con aplicaciones de pulso típicamente de poder RF, por ejemplo 500 us periodo de pulso y un 30% de ciclo obligado. Una presión típica en el reactor durante el descargo es de cerca de 200m T con flujos de plasrria de 6 sccm. Estas son solamente las típicas y no se establecen para limitar o definir el alcance de las condiciones del proceso que deben ser utilizadas. Varios tratamientos pueden realizarse para otorgar el grosor de recubrimiento deseado, dependiente de la fuente de gas, mientras se retiene la viabilidad de las semillas. Los tiempos de tratamientos pueden variar entre medio minuto a 20 minutos aunque tiempos más prolongados o más cortos pueden ser apropiados. . j.^ajia-iTaiHa La espectroscopia foto -electrón de medición y alta resolución de rayos X para análisis químico (ESCA) puede ser realizado para determinar las características de superficie de las semillas tratadas. Por ejemplo, con semillas (frijoles) tratados con datos de ODFD, ESCA indican la presencia de concentración de flúor atómico relativamente alto en las superficies de las semillas y la existencia de CF4 dominante, no equivalente C1s funcionalidades de carbono, como se muestra en la Figura 2 y 3. Esta información indica que las semillas expuestas del plasma ODFD fueron recubiertas con capas macromoleculares de poliotetrafluoroetileno (parecido al Teflón). Las imágenes microscópicas de fuerza comparativa atómica tomadas de las semillas muestran que las semillas tienen una superficie suave en comparación con las semillas no tratadas. Los siguientes ejemplos ilustran la viabilidad de los rangos de germinación tratadas de conformidad con la invención. Después de los tratamientos de plasma, las semillas fueron colocadas en» charolas de germinación de semillas. Los ejemplos de control consistieron en semillas que habían sido conservadas únicamente bajo condiciones de limpieza. Utilizando técnicas estériles y una cubierta de flujo laminar, las semillas tratadas y no tratadas fueron transferidas de bolsas de polietileno dentro de las charolas de germinación. A cada charola tenía un papel con germinación de semilla húmeda que cubría completamente las semillas. La germinación del papel se mantuvo en condiciones de humedad colocando agua destilada como se requería. La humedad dentro de cada charola se mantuvo a un nivel por encima de la humedad relativa de 90%. Las charolas de germinación fueron entonces introducidas dentro de una cámara de crecimiento de germinación (de Hoffman Manufacturing Inc.) bajo las siguientes condiciones de ambiente seleccionadas: temperatura día/noche: 28°C/25°C; exposición de foto: 16 horas; promedio fotosintético fotón flux (PPF) igual a 100 umol/m2 sobre la superficie de las semillas. Las semillas se examinaron cada 24 horas bajo la cubierta de flujo laminar para signos de germinación. Cuando se notó la germinación radical, las semillas se contaron como germinadas y se registro el tiempo. Las semillas fueron continuamente contadas hasta que el rango de germinación fuera consistente por encima de un periodo de tres días. La información de la germinación indicó que el tratamiento CF4 de las semillas de rábano y chícharos mostraron germinación retrasada; la anilina de plasma, las semillas tratadas de frijol de soya y las semillas de maíz registraron germinación acelerada; el tratamiento de plasma ciclopentano e hydrazine acortaron un poco la germinación de los frijoles de soya y no afectaron la germinación de maíz (experimentos realizados en dos presiones diferentes, 70 y 150 mT no generaron diferencias significativas en la germinación); y los plasmas perfluorodecaline retrasaron el crecimiento de la germinación del frijol y de las semillas de maíz, mientras más largo el tratamiento de tiempo de plasma, más largo el retraso de la germinación. La Figura 4 muestra el resultado con Little Marvel variante de Pisum sativum tratado con carbono tetra flúor RF plasma a 200 Mt por cinco minutos para proveer un depósito mediado de plasma en las superficies de las semillas. La Figura 5 muestra un tratamiento de plasma similar para el variante Alaska. En ambos casos, la germinación se retrasa. La Figura 6 muestra el resultado de un tratamiento similar de plasma CF4 de Raphanus sativus que ilustra la germinación retrasada para el tratamiento de semilla de plasma, pero no había esencialmente ninguna diferencia en la germinación a largo plazo contra el control. La Figura 7 muestra el resultado para el tratamiento de plasma dé Glycina max con la anilina que contiene el plasma que ilustra la aceleración de la germinación para la semilla tratada de plasma con ninguna diferencia en la germinación a largo plazo sobre el control. Resultados similares se obtuvieron de un tratamiento similar de -plasma con una anilina que contiene plasma para Zea mays como se muestra en la Figura 8. La Figura 9 muestra el resultado de la germinación de Zea mays para el tratamiento de plasma ciclopentano en dos diferentes presiones, ilustrando y acelerando la germinación para las semillas tratadas a una presión mayor pero sin una diferencia de largo plazo en la germinación comparada con el control. La Figura 10 muestra el resultado de un tratamiento similar de Glycina max con ciclopentano que ilustra la germinación acelerada de las semillas de plasma tratadas comparadas con el control. La Figura 11 muestra el resultado del tratamiento de Glycina max con perfluorodecaline que contiene plasma, mostrando la germinación retrasada de la semilla tratada de plasma. La Figura 12 muestra el resultado de un tratamiento similar de plasma de Zea mays con perfluorodecaline que muestra significativamente la germinación retrasada y la germinación reducida de largo plazo para la semilla tratada de plasma de conformidad con las condiciones de presión de tratamiento de plasma de 300 MT por diez minutos. La Figura 13 muestra un resultado comparativo para Zea mays tratadas con plasmas conteniendo hydrazine y plasmas conteniendo perfluorodecaline a 200 mT para 20 minutos. La información comparativa no muestra una diferencia significativa en el largo plazo en la germinación entre las semillas tratadas de plasma y el control, pero con un retraso significativo en la germinación para la semilla tratada de plasma perfluorodecaline y la aceleración ligera de germinación para la semilla tratada hydrazine. La Figura 14 muestra el resultado para ciertos ejemplos de Zea mays tratados con plasma que contienen perfluorodecaline a 200 mT para tiempos de tratamiento de p.lasma de 2,5 y 20 minutos. Como se muestra en dicha Figura todos los tratamientos de plasma retrasaron significativamente la germinación temprana de las semillas tratadas y significativamente redujeron los 20 minutos de semilla tratada. La Figura 15 muestra el resultado de tratamientos similares de plasma de Phaseolous vulgaris para el tratamiento con plasma que contiene perfluorodecaline a 200 mT para tratamientos de tiempo de 2,5 y 20 minutos. La información muestra que la germinación fue retrasada para todos los ejemplos tratados con la cantidad de retraso en la germinación directamente relacionada con 1 la longitud del tiempo de tratamiento. Sin embargo, los rangos de 2 germinación a largo plazo para todos los tratamientos de tiempo 3 fueron esencialmente los mismos, reducidos escasamente del control 4 del rango de germinación. La anterior información muestra que los 5 rangos de germinación pueden acelerarse o retrasarse para varios 6 tipos de semilla por tratamientos de plasma con la fuente de gas 7 apropiado de plasma, con rangos de germinación de largo plazo que 8 son similares o esencialmente idénticos a semillas no tratadas 9 mediante la elección de las condiciones de tratamiento de plasma 10 apropiado tales como presión de gas y tiempo de tratamiento. 11 A partir de esta información se puede n dar algunas 12 conclusiones. Los tratamientos de plasma frío de conformidad con la 13 invención pueden inducir a modificaciones significativas en la 14 superficie de varias semillas, mientras se mantiene la viabilidad de 15 las mismas. Los depósitos delgados de capas de fluorocarbono de 16 plasma pueden causar retrasos en la germinación de las semillas, lo 17 cual puede resultar en la naturaleza hidrofóbica de dichas películas y 18 consecuentemente a la permeabilidad reducida de agua a través de 19 las películas a las semillas. Dichas semillas de germinación 20 retrasada que hayan sido plantadas y las semillas tratadas de esta 21 forma pueden ser almacenadas por periodos más largos de tiempo, 22 por ejemplo, por más de un año o ser conservadas durante un viaje, 23 etc. El proceso de sedimento de plasma permite la inmovilización de 24 moléculas bi.oactivas, tales como fungicidas y bacteria (por ejemplo 25 la bacteria fija del nitrógeno) o nutrientes de la planta en las superficies de las semillas. Mientras que el tratamiento de plasma puede ser realizado de conformidad con la invención para depositar las películas protectoras en los tratamientos previos que incluyendo la bacteria, las semillas pueden ser tratadas previamente mediante un proceso de limpieza de plasma para limpiar las superficies de las semillas y para esterilizar las superficies de las semillas para matar la bacteria y los hongos, etc, antes de aplicar el recubrimiento de la película protectora de conformidad con la invención. Se entiende que la invención no se confina a lo que se establece en el presente como ilustrativo, pero abarca dichas formas modificadas de la misma dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims (31)

REIVINDICACIONES

1. Un método para tratamiento de materia viviente para mejorar la superficie de las propiedades que se comprenden: (a) iniciar un plasma frío en un gas proveniente de una fuente de gas por el cual un depósito puede ser formado mediante una reacción de plasma; y (b) exponiendo la materia viviente al plasma por un periodo seleccionado de tiempo para formar un depósito reactivo de plasma sobre las superficies de la materia viviente.

2. El método de la reivindicación 1, en donde se encienda el plasma en el gas se realiza mediante la capacidad de embonar el poder RF al gas.

3. El método de reivindicación 2 en donde el poder RF se entrega a una frecuencia de 13.56 MHz.

4. El método de reivindicación 1, en donde el encendido del plasma en el gas se realiza mediante la inducción de embonar el poder RF al gas.

5. El método de reivindicación 1, en donde la materia viviente a ser tratada son semillas seleccionadas de un grupo consistente de frijoles, maíz, rábanos, chícharos y frijol de soya.

6. El método de reivindicación 1, en donde la materia viviente son semillas y la exposición de la materia viviente al plasma se realiza por un periodo seleccionado de tiempo suficiente para formar una película de sedimento sobre la superficie de las semillas sin dañar la viabilidad de las mismas.

7. El método de reivindicación 1, en donde el gas proveniente de la fuente de gas se selecciona de un grupo que consiste de octadecafluorodecalin, anilina, ciciohexano, ciclosiloxanos, acetato de vinyl, oligómeros glycol de polietileno y mezclas del mismo.

8. El método de reivindicación 1, en donde el poder RF embona en pulsos al plasma.

9. El método de reivindicación 8, en donde la frecuencia del poder RF embonado al plasma en la cámara es de 13.56 MHz.

10. Un método para tratamiento de materia viviente para mejorar la superficie de las propiedades comprende lo siguiente: a) iniciar el plasma frío en un gas proveniente de una fuente de un gas en el cual se forma un depósito de reacción de plasma. b) Exponiendo la materia viviente por un periodo seleccionado de tiempo para formar un depósito reactivo de plasma sobre las superficies de la materia viviente. c) Limpiando la materia viviente mientras se expone la materia viviente al plasma para permitir que el sedimento reactivo de plasma se forme uniformemente sobre las superficies de la materia viviente.

11. Él método de reivindicación 10, en donde el encendido de plasma en el gas se realiza con la capacidad de acoplar el poder RF al gas.

12. El método de reivindicación 11, en donde el poder RF se provee a una frecuencia de 13.56 MHz.

13. El método de reivindicación 10, en donde el encendido del plasma en el gas se realiza mediante la inducción del acoplamiento del poder RF al gas.

14. El método de reivindicación 10, en donde la ^materia viviente a ser tratada son semillas seleccionadas de un grupo consistente de frijoles, maíz, rábanos, chícharos y frijol de soya.

15. El método de reivindicación 10, en donde la materia viviente son semillas y el hecho de exponer la materia viviente al plasma se realiza por un periodo seleccionado de tiempo suficiente para formar una película de sedimento sobre las superficies de las semillas sin dañar la viabilidad de las mismas.

16. El método de reivindicación 10, en donde el gas proveniente de la fuente de gas es seleccionada de un grupo consistente en octadecafluorodecalina, anilina, ciclohezano, hydrazine, oxido de hexafluoropropano, perfluorociclohexano, hexamethildisoloxano, ciclosiloxanos, acetato de vinyl, oligómeros flycol polietileno y las mezclas del mismo.

17. El método de reivindicación 10, en donde la fuente RF se acopla a los pulsos del plasma.

18. El método de reivindicación 17, en donde la frecuencia de la fuente RF se acopla al plasma en la cámara es de cerca de 13.56 MHz.

19. El método de reivindicación 10, en donde la limpieza de la materia viviente es realizada en un reactor de plasma con pared cilindrica teniendo su eje central rotando el reactor de su eje.

20. Un método para tratamiento de semillas vivientes para mejorar la superficie de las propiedades comprende lo siguiente: (a) uniendo las semillas a ser tratadas en una cámara de reacción; (b) evacuando la cámara de reacción a un nivel de base. (c) Proveyendo gas y estableciendo una presión seleccionada de gas en la cámara de reacción proveniente de una fuente de gas del cual se puede formar un sedimento por reacción de plasma; y (d) Iniciar un plasma frío en el gas y en la cámara y exponer las semillas al plasma por un periodo seleccionado de tiempo para formar un sedimento de plasma bajo reacción sobre las superficies de las semillas.

21. El método de reivindicación 20, en donde el inicio del plasma en el gas y en la cámara se realiza embonando la fuente RF al gas en la cámara.

22. El método de reivindicación 21, en donde la fuente RF es otorga en una frecuencia de 13.56 MHz.

23. El método de reivindicación 20, en donde iniciar un plasma en el gas y en la cámara se realiza embonando inductivamente la fuente RF al gas en la cámara de reacción.

24. El método de reivindicación 20, en donde las semillas a ser tratadas son seleccionadas del grupo consistente en frijoles, maíz, rábanos, chícharos y frijol de soya.

25. El método de reivindicación 20, en donde la exposición de las semillas al plasma se realiza por un periodo seleccionado de tiempo suficiente para formar una película sobre la superficie de las semillas sin dañar la viabilidad de las mismas.

26. El método de reivindicación 20, en donde el gas proveniente de la fuente de gas suministrado a la cámara reactiva es seleccionada de un grupo consistente de octadecafluorodecalin, anilina, ciciohexano, hydrazine, oxido de hexafluoropropano, perfluorocyclohexano, hexamethyldisoloxano, ciclosiloxanos, acetato de vinyl, oligómeros glicoles polietileno y mezclas de los mismos.

27. El método de reivindicación 20, en donde la fuente RF embona en pulsos al plasma en la cámara de reacción.

28. El método de reivindicación 27, en donde la frecuencia de la fuente RF se embona al plasma en la cámara es de 13,56 MHz.

29. El método de reivindicación 20, además incluye la limpieza de las semillas en cuanto se exponen las semillas al plasma.

30. El método de reivindicación 29, en donde la limpieza de las semillas se realiza en un reactor de plasma con paredes cilindricas teniendo un eje central mediante la rotación de un reactor respecto de su eje.

31. El método de reivindicación 20, además incluye la aplicación de humedad a las semillas tratadas para germinar las semillas. Antes de la expiración del término para corregir las reivindicaciones y ser re- publicada en caso de corrección. Para los códigos de dos letras y otras abreviaciones, favor de referirse a la "Guía de Notas referentes a Códigos y Abreviaturas" que aparece en el principio de cada ejemplar regular de la gaceta de PCT. (54) Título: TRATAMIENTO DE DEPOSICIÓN DE PLASMA EN SEMILLAS Y OTRO TIPO DE MATERIA VIVIENTE Figura (57) Resumen: La materia viva como las semillas son tratadas por la exposición de materia viva a plasma frío para formar un reactivo depositado en la superficie de la materia viviente. El tratamiento de plasma puede llevarse a cabo bajo condiciones que no afectan significativamente la viabilidad de las semillas vivas y otras formas de materia viva y puede llevarse a cabo para mantener el nivel de humedad dentro de las semillas o incluso para reducir la humedad durante el proceso de tratamiento. Llevando a cabo el proceso, gas es proporcionado de una fuente de la cual el deposito se puede formar por una reacción de plasma. Plasma frío es prendido en el gas y en el material al que esta espuesto el plasma por un período seleccionado de tiempo para formar el depósito de plasma reactivo en las superficies expuestas. La materia viva puede ser manipulada mientras se encuentre sujeta o expuesta al proceso de plasma para permitir que el depósito se forme de manera uniforme en la superficie de la materia viva.