低温等离子体医学研究

韩 伟

(中国科学院合肥物质科学研究院 健康与医学技术研究所，安徽 合肥 230031)

等离子体是固、液、气之外的第4种物质存在状态，可以通过激发工作气体高压放电产生，系大量活性基团、高能电子和离子、亚稳态粒子、光子等组成的混合体，具有极高的化学活性.近年来随着大气压低温等离子体技术的快速发展,等离子体在生物医学上的研究和应用日益增多，特别是在肿瘤治疗中的潜在应用得到了广泛关注.等离子体医学领域的研究已逐渐成为多学科交叉、相互促进的关注热点之一.

目前，低温等离子体在皮肤疾病治疗、口腔疾病治疗、医学美容和肿瘤治疗等领域有着不同程度的应用和研究.相对于传统疾病治疗方法，低温等离子体有着其独特的优势.由于其在大气压下产生，粒子活性高, 气体温度低，能够与人体友好接触，等离子体在生物医学领域的应用得益于此.等离子体中富含的离子、电子和多种活性基团，在液相中产生大量氧化性自由基，进入肿瘤细胞内造成氧化性胁迫，导致DNA和蛋白质等生物大分子损伤，从而引发肿瘤细胞周期阻滞甚至死亡，这使得等离子体成为较理想的新型物理治疗方法.不仅如此，等离子体与液相作用产生的活性中间产物是其发挥多种生物学效应的重要介导物，通过改变其特征物理参数可在一定程度上调控等离子体主要活性基团的种类和产量，继而调控液相中间产物的种类和丰度等，实现后续生物效应的可控性.因此，探究等离子体的生物效应和活性基团有助于研究者们深入了解等离子体疾病治疗的机理，发现更多增效治疗的新靶点和通路.综上所述,等离子体具有十分广泛的理论研究和实际应用价值.

该专栏选取了4篇具有代表性的论文，这些论文分别从等离子体引发的液相活性产物、等离子体诱导肿瘤细胞的损伤和死亡模式、等离子体与药物联合使用增效肿瘤治疗，以及等离子体在皮肤病学中的应用等方面，介绍了低温等离子体在物理和生物领域的前沿研究进展.该专栏集中阐述了等离子体医学的发展历史、研究现状和应用前景，目的是为感兴趣的科研工作者提供具有代表性的文献信息, 同时也寄望引起广大等离子体领域的青年学者持续关注该研究领域的新进展.

等离子体和液相之间的相互作用是等离子体医学研究的重要方向,也是等离子体应用的“瓶颈”问题.明确等离子体工作参数与液相活性成分生成之间的关系，对于探明等离子体医学中的关键作用机制具有重要意义.奚文灏等的论文“大气压等离子体射流引发液相OH与H2O2的研究”分析了大气压等离子体射流电学特性及其激发态气相粒子的变化趋势，并明确了工作参数对其引发液相OH和H2O2绝对浓度变化的影响.该文为等离子体与液相相互作用的更深层次研究提供了理论基础，并为等离子体技术的进一步应用提供了指导.

在癌症治疗领域，诱导肿瘤细胞死亡，是肿瘤治疗技术的主要原理.研究等离子体诱导的肿瘤细胞死亡方式，有助于探明等离子体治疗肿瘤的关键靶点和作用机制，以便提升治疗效果.彭胜杰等的论文“非热等离子体诱导肿瘤细胞的损伤和死亡模式”对等离子体处理导致细胞损伤、诱导多种死亡类型进行了详细综述，总结了等离子体杀灭肿瘤细胞的基本原理，并对现存问题及今后的研究方向进行了讨论和展望，为后续的等离子体肿瘤治疗研究提供了新思考.等离子体不仅可直接杀灭肿瘤细胞，还可以与放、化疗等技术联合使用，达到更好的治疗效果.许袁等的论文“草氨酸钠对人黑色素瘤细胞的非热等离子体增敏作用研究”证实小分子药物草氨酸钠能够显著提高肿瘤细胞的等离子体敏感性，并分析了等离子体与草氨酸钠联合处理通过激活细胞凋亡通路，达到杀伤肿瘤细胞的效果，为等离子体与药物联合使用提供了一定的理论基础.

除治疗癌症外，等离子体在皮肤疾病治疗中的应用，是等离子体医学中最成熟的领域之一.陈柏寒等的论文“大气压冷等离子体在皮肤病学中的应用”详细阐述了等离子体多种活性粒子的有效透皮递送方式，分析了在伤口愈合、银屑病等皮肤疾病上等离子体的治疗过程和治疗机制，并提出更标准化的治疗方法，为皮肤疾病治疗领域的研究人员提供很好的指导作用.