ARTP

基本介紹

• 中文名：常壓室溫電漿
• 外文名：Atmospheric and Room Temperature Plasma

名詞解釋

ARTP是常壓室溫電漿（Atmospheric and Room Temperature Plasma）的簡稱，能夠在大氣壓下產生溫度在25-40 °C之間的、具有高活性粒子（包括處於激發態的氦原子、氧原子、氮原子、OH自由基等）濃度的電漿射流。為了從生物技術套用的角度突出這種電漿源的特點，採用常壓室溫電漿即ARTP來代表這種RF APGD電漿源。

ARTP的生物領域套用

ARTP在生物領域的套用有如下優點：

1、ARTP本身的溫度低、活性粒子濃度高且種類多樣；

2、ARTP放電形式多樣，可以針對需求製成各種不同形式的處理裝置，如可以使用管狀的放電區，深入組織內部，或者製成表面的處理裝置；

3、ARTP設備簡單、操作簡易、運行成本低廉；

4、ARTP本身對環境無污染和危害。

由於ARTP上述特性，最近幾年其在微生物誘變育種及生物醫學領域中已經引起人們越來越多的注意，已經成為當前一個相當活躍的交叉學科研究領域。此外，研究發現電漿可以在與生物組織或者細胞之間發生複雜而可控的生化過程，如催化、診斷、激發反應等。電漿的化學特性也可以通過處理材料表面，改變材料特性而套用於生物醫學領域。電漿表面處理因其優良的性能，如高純性、無菌性以及表面的多樣性等，得到越來越廣泛的套用。

ARTP微生物突變育種技術

科學研究表明，電漿中的活性粒子作用於微生物，能夠使微生物細胞壁/ 膜的結構及通透性改變，並引起基因損傷，進而使微生物基因序列及其代謝網路顯著變化，最終導致微生物產生突變。與傳統誘變方法相比，採用ARTP能夠有效造成DNA多樣性的損傷，突變率高，並易獲得遺傳穩定性良好的突變株；與分子操作手段相比，ARTP進行微生物誘變育種具有操作簡便、成本低、無有毒有害物質參與誘變過程等優點。思清源生物科技有限公司聯合清華大學化工系和工物系依據此原理，結合工程學原理，共同開發了ARTP誘變系統，製造了一種簡單易用、安全高效的微生物誘變育種機。

誘變機理

採用氦氣為工作氣體的常壓室溫電漿源中含有多種化學活性粒子成分，如OH、氮分子二正系統、氮分子一負系統、激發態氦原子、氫原子和氧原子等。ARTP富含的活性能量粒子對菌株/植株/細胞等的遺傳物質造成損傷，並誘發生物細胞啟動SOS修復機制。SOS修復過程為一種高容錯率修復，因此修復過程中會產生種類豐富的錯配位點，並最終穩定遺傳進而形成突變株。SOS修復強度，和DNA受損傷的程度有很大關聯。由umu-test方法可知，ARTP對生物的遺傳物質損傷效果明顯、損傷機制豐富、尤其是對於染色體等真核生物的遺傳物質均有很強的損傷效果；因而ARTP較其他誘變方法顯示出更高效的突變性能、更廣譜的適用範圍。經基因組測序得知，經ARTP誘變處理獲得的突變株，具有更豐富的基因突變位點。

ARTP誘變育種的優勢

與常規的菌株改造手段相比，ARTP具有很多獨特的優點：

1、ARTP具有成本低、操作方便等優點。由於沒有很多物理誘變設備（如離子束注入等）所需的離子或電子加速、真空和製冷等附屬設備，ARTP的構造非常精巧，易於運輸，且操作簡便。

2、和傳統的誘變方法相比，ARTP對遺傳物質的損傷機制多樣，因而獲得突變型的多樣性的可能性增大，這使得ARTP在應對代謝網路複雜的微生物的誘變育種時，顯示出獨特的優勢。

3、ARTP對環境無污染，保證操作者的人身安全。無論用何種氣體放電，其均無有害氣體產生；另外，無論用何種氣體放電，其放電過程中沒有核的聚變和裂變等反應，存在的僅是從幾十納米波長，到紫外線，到可見光甚至更強的光線產生。這種長波的光線與輻射射線不同，其對身體損傷較小。