《大氣壓介質阻擋放電冷電漿射流滅菌機理研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由程誠擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：大氣壓介質阻擋放電冷電漿射流滅菌機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：程誠
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
大氣壓冷電漿射流用於滅菌的研究近幾年越來越受到各國研究人員的重視。但是這種電漿滅菌機理尚沒有比較完善的解釋。本項目擬針對大氣壓介質阻擋放電冷電漿射流對滅菌機理進行量化表征，從而確定電漿中各因素對於滅菌起到的作用。通過電漿診斷對不同實驗條件下的大氣壓冷電漿射流參數，如電子密度、電子溫度以及各種活性成分進行定量、定性的分析，通過實驗建立其與滅菌過程的關係。此外，利用物理、化學和生物等試驗手段研究電漿內部不同因素（如紫外線、高能粒子或活性基團）分別對於滅菌所起到的作用，即在機理方面對大氣壓冷電漿射流滅菌進行量化表征。從而闡明大氣壓冷電漿射流的主要滅菌因素，揭示大氣壓冷電漿射流滅菌機理。為開發適合不同滅菌場合的大氣壓冷電漿射流提供理論支持。
結題摘要
大氣壓冷電漿射流基於其可以在開放的環境下不受放電區域限制,採用不同工作氣體對物體進行直接處理的優點,近幾年在生物醫學方面(如滅菌)套用成為研究熱點.在自然科學基金的資助下本課題組主要對介質阻擋放電冷電漿射流的特性參數(電子密度、電子溫度、活性基團等)以及特性參數對於微生物失活的影響進行研究。 本項目主要採用發射光譜對大氣壓冷電漿射流的特性參數進行診斷。利用Hβ的Stark展寬、氮氣譜線絕對強度結合麥克斯韋分布擬合獲得電漿射流密度；通過氬氣特定的譜線採用斜線擬合法計算出電漿射流的電子溫度，電子溫度大約為0.5-1.2電子伏特；利用軟體對OH和氮氣特定譜線擬合，獲得大氣壓射流轉動溫度和氣體溫度分別為300-400K和1600-3000K，從而證明大氣壓電漿射流是一種非熱平衡電漿。以枯草桿菌為微生物模型進行滅菌實驗，實驗證明隨著電漿電子密度和電子溫度的增高，枯草桿菌的失活率也隨之增加，結合蛋白質泄漏測量間接證明帶電電荷轟擊是造成微生物外壁破裂的主要因素；通過實驗我們證明電漿射流產生的紫外和溫度對微生物失活作用基本可以忽略；在工作氣體中加入少量的氧氣，可以大大提高電漿氛圍中的活性氧基團，電漿的滅菌效率也隨之迅速提高，這說明活性氧基團是一個重要的滅菌因素，通過掃描電鏡觀察不同實驗因素對細菌形貌的影響，推斷出活性氧原子不僅具有滅菌作用還能引起細菌形變；通過在電漿工作氣體中引入適當含量的水蒸氣可以提高電漿內部OH基團含量，隨著OH的增加，滅菌效率也隨之提高，但是這種提高相對於活性氧基團還是相對有限。通過本項目研究，我們基本掌握電漿特性參數，特性參數與細菌失活之間的關係，進而明晰了電漿射流滅菌機理，實現最初制定的研究目標。 截止提交總結前，在本基金的資助下，本課題共在國內外期刊發表相關論文四篇，接收一篇，處於審稿階段兩篇；本課題參加國內外會議兩次，其中一次為國外會議，一次國內會議。研究生培養方面，一名博士畢業，兩名碩士研究生在讀，預計分別在2014年7月和2015年7月畢業。
