大气压非平衡等离子体射流应用于肌肉组织

实验装置示意图如图5.2.1所示。首先将冰冻后的猪肉组织横切成不同厚度（0μm、500μm、750μm、1000μm、1250μm）的组织薄片，然后将其覆盖至接收室上，接收室中盛满磷酸盐缓冲液（phosphate buffered saline，PBS）或者检测试剂。再用大气压非平衡等离子体射流处理组织薄片，其产生的RONS将穿透组织薄片，溶解入接收室中的溶液中，处理完后，检测接收室溶液中RONS的浓度即可获知穿透不同厚度肌肉组织薄片的RONS的量。

图5.2.1　测量等离子体产生的RONS穿透肌肉组织的实验装置示意图[10]

不同厚度（0μm、500μm、750μm、1000μm、1250μm）的肌肉组织薄片覆盖在充满PBS或者检测试剂的接收室上。等离子体射流处理时，活性粒子穿透组织薄片溶解入下方溶液中，处理完后，检测溶液中各RONS的浓度

实验时，采用电压峰-峰值为15kV、频率为1kHz的交流电源。工作气体为2L/min的氦气混合10mL/min的氧气（0.5%的氧掺量）。射流装置喷嘴距离薄片的距离为5mm；实验中采用的接收室是标准96孔板的一个培养孔，其底面直径为0.64cm，高度为1.125cm，体积为0.2048cm3。

首先采用化学法测量接收室液体中总RONS 量（总RONS、OH、O3、），具体细节读者可参考文献[10]。图5.2.2给出了大气压非平衡等离子体射流处理后，接收室中溶液总RONS的相对强度变化。溶液中的总RONS随处理时间的增长而增加，随组织片厚度的增加而减小，当处理时间为15min，组织片厚度为500μm 时，其相对强度为2291。该值相当于相同处理时间下，在没有组织切片覆盖，采用该等离子体对接收室内液体直接处理情况下的相对强度的5.3%。这说明等离子体产生的RONS被组织切片大量地阻挡或者消耗。当组织片的厚度增加到1500μm 时，在三个处理时间下，溶液中都无法检测到RONS的信号，这说明当处理时间小于或等于15min时，等离子体产生的RONS都无法穿透厚度为1500μm 的组织切片。当大气压非平衡等离子体射流的处理时间大于或等于10min时，其产生的RONS能够穿透肌肉组织的厚度约为1250μm。

图5.2.2　不同厚度组织切片覆盖时，接收室中总RONS随等离子体处理时间的变化情况[10]

没有组织切片覆盖时，接收室中总RONS相对荧光强度在不同的处理时间下分别为：0 min：0；5min：11053±1026；10min：25130±1048；15min：43181±1320

为了进一步了解不同种类的RONS穿透肌肉组织的情况，下面对不同处理时间下OH、O3、H2O2、穿透肌肉组织切片的浓度进行了测量。

接收室中OH 以及O3的浓度随等离子体处理时间的变化如图5.2.3所示。当接收室没有被组织切片覆盖时，不同的等离子体处理时间下，接收室溶液中的OH 的浓度分别为：0 min：0μmol/L；5 min：（241.7±51）μmol/L；10min：（350±75）μmol/L；15 min：（380±90）μmol/L。O3的浓度分别为：0min：0mg/L；5min：1.29mg/L；10min：2.58mg/L；15min：4.167mg/L。当有组织切片覆盖时，溶液中无法检测到OH 以及O3的信号，这说明等离子体产生的OH 以及O3无法穿透厚度为500μm 的肌肉组织切片。

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图5.2.3　接收室中OH 和O3的浓度随等离子体处理时间的变化情况[10]

（a）接收室中OH 的浓度变化情况，当有组织切片覆盖时，接收室中无法检测到OH 的信号；（b）接收室中O3的浓度变化情况，当有组织切片覆盖时，接收室中无法检测到O3的信号

图5.2.4　不同厚度组织切片覆盖时，接收室中H2O2浓度随等离子体处理时间的变化情况[10]

当没有组织切片覆盖时，接收室中H2O2的浓度在不同的处理时间下分别为：0min：0μmol/L；5min：（174.5±21.2）μmol/L；10min：（391.7±14.2）μmol/L；15min：（1249.8±93.8）μmol/L

当有组织切片覆盖时，接收室溶液中的H2O2的浓度如图5.2.4 所示。溶液中H2O2的浓度随处理时间的增长而增加，随组织切片厚度的增加而减小。当处理时间为15min，组织切片厚度为500μm 时，其浓度为（36.2±2.0）μmol/L，为相同处理时间时没有组织切片覆盖情况下H2O2浓度的2.9%，这说明等离子体产生的H2O2被组织切片大量地阻挡或者消耗。

当有组织切片覆盖时，接收室中以及的浓度如图5.2.5所示。从图中可以看出，溶液中和的浓度随处理时间的增长而增加，随组织切片厚度的增加而减小。当处理时间为15min，组织切片厚度为500μm时，的浓度为（2.9±0.2）μmol/L；的浓度为（17.28±1.7）μmol/L，它为相同处理时间、没有组织切片覆盖的情况下浓度的87.3%，这说明等离子体产生的相比于H2O2，其穿透肌肉组织的能力更强。

图5.2.5　不同厚度组织切片覆盖时，接收室中N以及N的浓度随等离子体处理时间的变化[10]

当没有组织切片覆盖时，接收室中无法检测到N的信号。当没有组织切片覆盖时，接收室中N的浓度在不同的处理时间下分别为：0 min：0μmol/L；5 min：（5±1）μmol/L；10 min：（10.1±1.8）μmol/L；15min：（19.8±0.5）μmol/L