大气压非平衡等离子体射流的生物安全性

等离子体医学的潜在应用领域非常广泛，但是作为一种医学应用的新技术，其安全性如何是临床推广应用之前必须要首先回答的问题。作为一个多组分的复杂体系，N-APPJ可能会对人体或其他动物体造成不同程度的潜在物理、化学危害和生物安全威胁。尽管目前没有证据表明N-APPJ会在治疗过程中产生明显的毒副作用，但人们对其安全性仍保持谨慎的怀疑态度[29]。

N-APPJ对人体潜在的物理伤害主要来源于N-APPJ可能过高的气体温度、紫外辐射、工作电流和电场。N-APPJ的气体温度如果高于43 ℃，就可能会对人体组织造成热损伤[30]，过度的紫外线辐射会导致红斑、皮肤早衰和黑色素瘤[31]，工作电流过大会使人有电击感甚至造成电损伤，强脉冲电场则会与细胞膜相互作用导致细胞膜极化、穿孔和破裂[32～34]。N-APPJ潜在的化学伤害主要来源于两方面，一是放电过程中直接产生的O3、NO 和NO2等气体，这些气体的浓度一旦超过一定的阈值，就会直接对人体造成伤害，严重的甚至会危及生命；二是N-APPJ在与细胞或组织相互作用过程中生成的各种RONS，这些RONS在生物体中的作用存在着明显的剂量依赖效应，如果处理剂量过高，就可能会导致一系列病理生理效应。除了直接的物理化学伤害，现有的研究已经发现N-APPJ会造成细胞DNA 损伤并使其微核率升高[35～38]，这说明NAPPJ可能具有致突变的潜能，造成细胞的遗传不稳定性。

因此，对N-APPJ生物医学应用过程中的安全性进行系统的研究，可以让人们对N-APPJ使用过程中潜在的风险以及后续可能会导致的副作用（如致突变的可能性）有更加全面和深入的认识；可以为医用等离子体设备的设计和优化提出具体的技术指标和要求；也有助于针对特定的应用场合找到N-APPJ的最佳治疗条件，如最佳处理时间、频率，最优气体组分等，在实现治疗效果的同时尽量减少对正常细胞、组织的损伤。总的来说，安全性问题是等离子体医学必须回答和解决的核心问题，系统的安全性研究不仅有利于做好风险评估、指导临床应用，还可以消除人们的疑虑，增加人们对于等离子体医学这一新兴学科的接受程度。

如前所述，当前国内外研究人员认为N-APPJ的各种生物医学效应是由其产生的各类活性粒子、紫外辐射、电场等对生物体共同作用的结果。这既是N-APPJ的独特优势，但同时也给其临床应用的安全性带来了风险。

N-APPJ直接应用时，对人体可能造成的热损伤、电损伤、紫外辐射等潜在的直接物理伤害，以及放电过程中产生的O3等气体可能对人体造成的伤害，是人们比较容易察觉的，也是早期N-APPJ生物医学应用安全性研究的重点。为此，研究人员研制出了多种人体可接触的N-APPJ源[39～40]，人体与这些NAPPJ接触时无明显的电击感和灼热感，治疗过程中不会产生明显的不适，同时工作过程中周围O3等气体的浓度也在安全范围以内。(www.xing528.com)

随着N-APPJ在生物医学领域应用范围的不断拓展，N-APPJ对于生物体作用效果的剂量依赖效应引起了研究人员的广泛关注。大量实验结果表明，当处理剂量较低时，N-APPJ处理对细胞基本没有伤害，甚至可以促进细胞的分化和增殖；当处理剂量合适时，能够选择性地诱导多种癌细胞的凋亡和坏死，并且对应的正常细胞仅受到较低的损伤；但是当处理剂量过高时，会导致大量正常细胞的凋亡和坏死[41～45]。N-APPJ与细胞或组织相互作用时生成的各种RONS被认为在上述过程中起到了关键作用。因此充分了解这些RONS的生化特性，在生物体中的具体作用以及安全浓度范围成为N-APPJ安全性研究的重要组成部分。

本书第6章将对化学方法配比的RONS溶液对正常细胞和癌细胞的细胞毒性进行比较研究。这一章以人角质形成细胞（HaCaT 细胞）和人黑色素瘤细胞（A875细胞）为模型，研究了长寿命RONS（H2O2、和）的不同组合对HaCaT 细胞和A875细胞的细胞毒性。一方面确定HaCaT 细胞可承受的长寿命RONS安全浓度范围，另一方面了解化学方法配比的RONS溶液能否选择性杀死A875细胞。

第6章还对N-APPJ直接处理和PAM 对正常细胞和癌细胞的细胞毒性进行了比较研究。这一部分继续以HaCa T 细胞和A875细胞为模型，对比研究N-APPJ的两种应用方式对HaCa T 细胞和A875细胞的细胞毒性，以确认两种处理方式的处理效果是否存在差异。

除了对正常细胞的细胞毒性外，N-APPJ处理过程中还会对细胞DNA 等遗传物质造成损伤，因此确认N-APPJ潜在的遗传毒性和诱变特性是其进行生物医学应用的强制性前提条件。本书第6章也将介绍N-APPJ对正常细胞的遗传毒性和诱变特性最新研究成果。这一部分以人体正常肝细胞（L02细胞）为模型，首先通过微核试验、HPRT 基因突变检测等生物学上公认的遗传毒性检测方法研究了不同处理时间下，N-APPJ是否会对L02细胞造成遗传毒性和致突变作用。接着，为了确定N-APPJ对L02细胞造成的损伤是否会在后代细胞中累积，表现出“远后效应”，又对处理后存活的L02细胞继续传代培养7代（20天左右），并对最后第7代细胞再次用N-APPJ处理，再次检测相关指标，对比两次处理后的结果，从而深入了解N-APPJ的遗传毒性和诱变特性。