高效低温等离子体消杀灭菌技术及机理研究方面取得进展
- 2022年10月12日 13:21:52来源：化工仪器网作者：羊舌木点击：4100
【化工仪器网 项目成果】等离子体在我们的眼中是一个十分“神秘”的存在，事实上，它其实只是宇宙中常见的一种物质，例如太阳、恒星、闪电中都存在等离子体，它占了整个宇宙的99%。最常见的等离子体是高温电离气体，如电弧、霓虹灯和日光灯中的发光气体，又如闪电、极光等。而在地球上，等离子体物质远比固体、液体、气体物质少，需要通过人工方式合成和应用。
等离子体是由物质微观组成中的原子或分子被电离后形成的电中性气态物质，被认为是物质除固体、气体、液体外的“第四态”。根据热力学状态的不同和粒子温度的相对高低，等离子体可分为热等离子体和冷等离子体。
冷等离子体又统称为低温等离子体，其含有“离子态的”高能电子、自由基等活性粒子，已被发现具备许多活化特性，并在低温状态下营造，可极大的降低成本，近年来低温等离子体技术正被生物医学、材料处理、能源转化、环境治理、航空航天、农业食品等众多领域重视。
低温等离子体中包含有大量带电粒子(OH−、H3O+等)、活性氧(ROS)、活性氮(RNS)、激发态的O2和N2，以及紫外线。除了紫外辐射杀菌作用外，这些高能电子及自由基等活性基团都有杀菌作用，对空气中浮游菌、物体表面附着菌拥有良好的杀灭效果。
近年来，中科院合肥研究院智能所黄青研究员带领课题组研究人员在低温等离子体微生物消杀机理及应用方面做了系统的研究工作。他们提出利用大气压低温等离子体(CAP)射流和由此产生的等离子体活化水(PAW)相结合的灭菌处理方式，并以处理两种典型真菌(酵母菌和黄曲霉菌)为例，深入研究了大气压低温等离子体，等离子体活化水以及两者联合灭菌机理。
他们发现，等离子体与等离子体活化水联合处理具有协同效应，能够有效提高杀菌效率。为了阐明这种协同作用机制，他们进一步研究了两者产生的RONS(·OH，1O2，H2O2，ONOO-，NO2-，NO3-)情况，特别探讨了不同处理方式下，胞内各种RONS(·OH，1O2，H2O2，NO，ONOO-)变化情况。
研究发现，在单独等离子体射流处理下，主要是ROS起作用，·OH和1O2能够通过破坏壁膜结构导致真菌失活；而单独等离子体活化水并不能直接导致真菌壁膜损伤，但是容易导致真菌处于一种不可培养状态(VBNC)。等离子体与等离子体活化水的联合处理具有协同效应，这是因为在第一阶段等离子体处理下，真菌的壁膜结构收到损伤；而在随后的等离子体活化水处理中，更多的1O2和ONOO- 进入细胞，并对线粒体和能量代谢系统造成不可逆损伤，从而导致真菌失活。
该研究提供了一种高效利用低温等离子体联合等离子体活化水来提高真菌微生物杀灭效率的方法。相关研究成果已被国际著名期刊 Chemical Engineering Journal 接收发表。
(资料来源：中国科学院合肥物质科学研究院)
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