大气压冷等离子体在生物医学领域的应用研究

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1、④密级中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences博士学位论文太氢压捡笠基王佳查生物医堂塑撼的应且班窒作者姓名：匿缍指导教师：扬显捶班宜虽生国型堂院物理班豇压学位类别：翌堂盛±学科专业：笠离王佳物堡培养单位：生国越堂院物堡班究压2012年10月ByWeiChenADissertationSubmittedtoGraduateUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequire

2、mentForthedegreeofDoctorofScienceTheInstituteofPhysics，ChineseAcademyofSciencesOctober，2012摘要近年来，大气压冷等离子体在生物医学领域的应用研究已经成为国际上等离子体科学与技术领域的研究热点之一。本文研究了不同的大气压冷等离子体装置的基本放电特性，探究了其在癌细胞处理，口腔生物膜和细菌的灭活，种子处理方面的应用。研究了大气压冷等离子体对肺癌A549细胞的灭活机制。利用中性红测试法观察了处理后死亡的细胞和活着的细

3、胞形态的区别，并且测定了不同条件下的细胞存活率。根据等离子体发射光谱，推断在细胞灭活过程中，等离子体中的活性粒子(如羟基和氧自由基)起主要作用。利用大气压冷等离子体诱导人肺鳞癌H520细胞凋亡。利用DAPI荧光染色方法观察了等离子体处理后癌细胞形态学变化。结果发现，细胞核裂解为碎块，产生凋亡小体。通入适量的氧气可以加速细胞凋亡。利用大气压冷等离子体灭活口腔变形链球菌生物膜。研究发现，灭活成熟期的生物膜比灭活早期的生物膜更加困难。扫描电子显微镜观察到等离子体处理后生物膜的结构和形态发生改变。发射光谱测

4、量发现活性粒子O和OH能穿透生物膜，杀死深层的生物膜细菌。利用大气压冷等离子体刷灭活粪肠球菌。结果表明，氦等离子体灭菌过程主要依赖于功率和处理时间。另外，氦氧等离子体的灭菌效率依赖于氦气中通入氧气的量。扫描电子显微镜观察到等离子体处理后细菌形态结构发生改变。发射光谱测量发现OH和O在灭活过程中起着重要作用。利用大气压等离子体处理茄子种子，研究了不同剂量的等离子体处理对茄子产量和品质的影响。结果表明，等离子体中的ROS(氧自由基)有效灭活黄萎病病菌和其他病菌，茄子产量相应提高。关键词：大气压冷等离子体

5、、癌细胞、口腔生物膜、细菌、种子AbstractResearchontheapplicationsoftheatmosphericpressurecoldplasmainthebiomedicalfieldWeiChen(PlasmaPhysics)DirectedbyProf．Si-ZeYangInrecentyears，theapplicationsofatmosphericpressurecoldplasmainthebiologicalandmedicinalfieldhaveattract

6、edmuchattentionofresearchersworldwide．Inthisdissertation，theelectricalcharacteristicsofdifferentdevicesgeneratedatmosphericpressurecoldplasmaandtheirapplicationsincancercellstreatment，oralbiofilmsandbacterialsterilization，seedtreatmentwerestudied．Anina

7、ctivationmechanismofA549cancercellswasstudiedusingtheatmosphericpressurecoldplasma．Theneutralreduptakeassayprovidedaqualitativeobservationofmorphologicaldifferencesbetweenthedeadcellsandtheviablecellsafterplasmatreatmentandaquantitativeestimationofcell

8、viabilityunderdifferentconditions．Accordingtotheemissionspectraoftheplasma，itwasconcludedthatthereactivespecies(forexample，OHand0)intheplasmaplayedamajorroleinthecelldeactivation．ApoptosisinhumanlungcancerH520cellsinducedbyanatmospheric