Research

初步研究显示，低温等离子体在伤口愈合等医疗应用方面有很大的可能性, 杀死癌细胞, 组织工程, 以及可重复使用的热敏性医疗器械的灭菌. 这些引人入胜的发展提出了许多技术挑战，并将有关生物体与等离子体之间相互作用机制的基本问题带到了最前沿. At the same time, 低温非平衡等离子体在生物医学领域的应用越来越广泛, 需要开发可靠和用户友好的资源并对其进行定性. 这些等离子体源必须满足严格的要求，如低温(室温或接近室温)。, 没有电弧的危险, 大气压下运行, 最好是手持操作, 臭氧生成浓度低, etc.

在应用等离子体技术(APTL)，我们正在开展等离子体源开发及其表征和诊断的研究. 然后将这些来源用于我们的生物医学研究，包括牙科应用, 评价血浆在伤口治疗和肿瘤治疗中的适用性. 我们的主要设备之一是“等离子铅笔”(见图)。. 这个装置能够发射出稳定的、几厘米长的冷等离子体羽流.

非平衡放电中的电子能量分布对等离子体的化学性质起着至关重要的作用. 带电粒子是通过电子撞击激发和电离形成的, excited species, 自由基就产生了. 增加电子数密度和它们的能量转化为增加反应物质的产生和紫外线辐射发射.

为了实现这种电离的增加，并将电子能量分布扩展到更高的值, 已经使用了短的高压脉冲. 使用短持续脉冲具有保持低平均功率和不大幅度提高气体温度的优点. 在APTL，我们多年来一直在使用纳秒高压脉冲来产生大体积的大气压等离子体和等离子体射流. One of our jets, 等离子铅笔, 能在室内空气中发射高速等离子球或子弹. 这些等离子体子弹可以移动几厘米，将反应物质输送到样品表面.

许多医疗工具和仪器是由热敏材料制成的，使它们不适合用热压灭菌器等热基方法消毒. 冷等离子体是一种完美的介质，可用于对医疗或牙科手术室中使用的仪器污染表面进行净化/消毒. 此外，迄今为止，细菌未表现出对血浆治疗的获得性耐药性. 这使得血浆成为一种潜在的技术，可以用来对抗对MRSA等抗生素产生耐药性的细菌.

低温等离子体产生化学物质，包括活性氧(ROS)，如O, O2-, 以及OH和活性氮(RNS)，如NO和NO2，它们在生物细胞中表现出强烈的氧化特性和/或触发信号通路. 例如，构成生物细胞膜的脂质和蛋白质氧化导致其功能丧失. 在这种环境下，细菌细胞会在几分钟甚至几秒钟内死亡, 取决于应变. However, 在某些情况下, 低温等离子体似乎对活的动植物组织造成的损害很小. 具有不同结构和形态的, 细菌和哺乳动物细胞对物理和化学压力表现出不同的反应. For example, 研究发现，皮肤成纤维细胞在对细菌细胞致命的血浆条件下仍能存活. 在生物医学应用实验室，我们研究血浆对健康细胞(如上皮细胞和成纤维细胞)的生化和物理影响. 这项工作的结果对低温等离子体在伤口愈合中的应用具有直接意义.

在某些条件下，低温等离子体可以诱导细胞凋亡/程序性死亡. 诱导细胞凋亡开启了利用等离子体技术杀死癌细胞的可能性. 到目前为止，体外实验已经取得了令人鼓舞的结果，表明血浆可以有效地杀死前列腺癌细胞, leukemia cells, 鳞状细胞癌, and others.

在生物医学应用实验室进行研究，以阐明LTP在癌细胞中诱导的生化作用. 这包括研究细胞信号, 凋亡通路, 以及等离子体活化介质(PAM)的杀伤效果.