近期，中国科学院合肥物质科学研究院技术生物与农业工程研究所黄青课题组与美国Drexel大学教授Fridman等合作在低温等离子体灭菌机制研究中取得进展。

近年来，低温等离子体技术在生物医学领域显示出巨大应用前景，其特有优势受到人们广泛关注。其中，低温等离子体灭菌是该技术在生物医学研究中的热点。但是，由于生物样品的复杂性及等离子体处理时生成的活性基团多样性（如电子、离子、中性激发态粒子、活性氧基团、活性氮基团、电磁辐射等），目前人们对低温等离子体灭菌机制尚有许多不明确的地方。

其中，等离子体放电气体组成对生成的活性基团种类与数量有显著影响，进而影响灭菌效果。目前，关于气体组成对等离子体灭菌效果的影响及作用机制尚未形成统一认识。针对该问题，黄青课题组系统比较了氧气、氮气、氧氮混合气体及空气等离子体对大肠杆菌（Escherichia coli）灭菌效果的差别。他们发现一定氧氮混合比例下的等离子体处理灭菌效果最强，而氧气等离子体灭菌效果最弱。

研究人员对不同气体等离子体处理后的水中硝酸根、亚硝酸根及过氧化氢等活性基团含量进行分析，发现硝酸根/亚硝酸根含量与等离子体灭菌能力正相关。通过比较等离子体灭菌效果与相同生成浓度的硝酸根、亚硝酸根、过氧化氢等灭菌效果的差别，研究人员发现溶液中生成的亚硝酸根含量的差别是不同气体等离子体灭菌效果存在差别的主要原因。空气及氮气与氧气的混合气体中，生成的亚硝酸根含量最高，氮气次之，而氧气条件下却不能生成。生成的亚硝酸根在酸性环境下与生成的过氧化氢反应生成强氧化性的过氧化亚硝酸盐，后者可引起细菌细胞膜及DNA的损伤，最终引起细菌的死亡。相关工作发表于等离子体医学领域专业期刊Clinical Plasma Medicine (7-8: 1-8, 2017)。

上述工作得到国家自然科学基金、安徽省自然科学基金及中科院青促会等项目的支持。

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等离子体处理装置示意图(左图)；Escherichia coli经氧气及空气等离子体处理后SEM 观察（右图）