低溫等離子體滅菌機(jī)制研究獲進(jìn)展

　　近期，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院技術(shù)生物與農(nóng)業(yè)工程研究所黃青課題組與美國(guó)Drexel大學(xué)教授Fridman等合作在低溫等離子體滅菌機(jī)制研究中取得進(jìn)展。

　　近年來(lái)，低溫等離子體技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域顯示出巨大應(yīng)用前景，其特有優(yōu)勢(shì)受到人們廣泛關(guān)注。其中，低溫等離子體滅菌是該技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)研究中的熱點(diǎn)。但是，由于生物樣品的復(fù)雜性及等離子體處理時(shí)生成的活性基團(tuán)多樣性（如電子、離子、中性激發(fā)態(tài)粒子、活性氧基團(tuán)、活性氮基團(tuán)、電磁輻射等），目前人們對(duì)低溫等離子體滅菌機(jī)制尚有許多不明確的地方。

　　其中，等離子體放電氣體組成對(duì)生成的活性基團(tuán)種類與數(shù)量有顯著影響，進(jìn)而影響滅菌效果。目前，關(guān)于氣體組成對(duì)等離子體滅菌效果的影響及作用機(jī)制尚未形成統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。針對(duì)該問題，黃青課題組系統(tǒng)比較了氧氣、氮?dú)?、氧氮混合氣體及空氣等離子體對(duì)大腸桿菌（Escherichia coli）滅菌效果的差別。他們發(fā)現(xiàn)一定氧氮混合比例下的等離子體處理滅菌效果最強(qiáng)，而氧氣等離子體滅菌效果最弱。

　　研究人員對(duì)不同氣體等離子體處理后的水中硝酸根、亞硝酸根及過(guò)氧化氫等活性基團(tuán)含量進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)硝酸根/亞硝酸根含量與等離子體滅菌能力正相關(guān)。通過(guò)比較等離子體滅菌效果與相同生成濃度的硝酸根、亞硝酸根、過(guò)氧化氫等滅菌效果的差別，研究人員發(fā)現(xiàn)溶液中生成的亞硝酸根含量的差別是不同氣體等離子體滅菌效果存在差別的主要原因?？諝饧暗?dú)馀c氧氣的混合氣體中，生成的亞硝酸根含量最高，氮?dú)獯沃?，而氧氣條件下卻不能生成。生成的亞硝酸根在酸性環(huán)境下與生成的過(guò)氧化氫反應(yīng)生成強(qiáng)氧化性的過(guò)氧化亞硝酸鹽，后者可引起細(xì)菌細(xì)胞膜及DNA的損傷，最終引起細(xì)菌的死亡。相關(guān)工作發(fā)表于等離子體醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)I(yè)期刊Clinical Plasma Medicine (7-8: 1-8, 2017)。

　　上述工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、安徽省自然科學(xué)基金及中科院青促會(huì)等項(xiàng)目的支持。

等離子體處理裝置示意圖(左圖)；Escherichia coli經(jīng)氧氣及空氣等離子體處理后SEM 觀察（右圖）