地区：上海市 宝山区
关键词：华中科技大学
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000004513
成果描述：
| 等离子体生物医学（PBM)是一种通过等离子体将气态电离的活性成分高效作用于生物体的全新治疗方式，其在治疗效率和成本上有望突破传统治疗手段的技术瓶颈。大气压等离子体射流(APPJ)将常温等离子体产生在装置周围的空气中，克服了传统等离子体温度高和只能在狭小密闭环境工作的缺点,将PBM发展带到一个新的高度。现阶段国际PBM的竞争焦点是实现APPJ对具有复杂三维结构目标的处理并大幅提高其处理效率。APPJ及其生物医学应用基础研究是发展实用化PBM技术的必备条件。以该项目成员为代表的研究人员从2007年开始在国家自然科学基金的支持下在国际上推动了APPJ理论研究的发展，取得了适用于生物医学应用的APPJ关键技术的突破，利用APPJ技术进行诱导癌细胞凋亡和杀灭致病微生物的研究，在PBM竞争焦点方向贏得国际学术界广泛认可。成果包括：建立APPJ的等离子体子弹理论体系。国际上首次发现APPJ是由单个超高速推进电离波构成的现象，提出等离子体子弹推进理论解释了该现象，颠覆APPJ是由连续稳定电离通道构成的传统认识。发现等离子体子弹径向呈空心环结构的现象，提出APPJ关键活性粒子产生于等离子体子弹内环状气体交界面的理论。研制适应于生物医学应用的APPJ关键技术。基于上述APPJ的等离子体子弹推进理论，提出将驱动电场与等离子体子弹光电离推进电场耦合的方法，将APPJ作用距离增大5倍以上。基于上述APPJ活性粒子产生于等离子体子弹环状区域的理论，提出单驱动电极和纳秒高压脉冲驱动方法，提高APPJ电流强度一个数量级，并实现精确控制活性粒子种类和密度。研制空气APPJ“手电”促进APPJ应用推广。上述关键参数在国际上至今未被突破。发现APPJ杀灭致病微生物和诱导癌细胞凋亡的作用机理。采用自主研制的APPJ长作用距离技术对多种具有复杂三维结构目标的处理，尤其实现APPJ对牙齿根管疾病的实验治疗和刷新APPJ穿透生物膜的世界纪录，发现APPJ对致病微生物的杀灭机理。采用自主研制的可控高活性APPJ技术产生大量NO快速诱导癌细胞凋亡，发现从生物酶及基因层面APPJ诱导癌细胞凋亡的机理。该项目8篇代表性论文他引580次，20篇主要论文他引812次，获发明专利8项。部分论文被J.Phys.D和PSST选为年度亮点论文，被评为ESI高被引论文，被Nature和Science网站等作为研究亮点报道,项目组应IEEE TPS期刊邀请主持多个专刊，先后共12次在国际会议上做邀请报告。论文被美国、德国等15个国家，UCLA和德国INP研究所等超过100个科研机构的研究人员引用，例如美国工程院院士Kushner教授，美国物理学会会士Graves教授等。该项目关于APPJ产生机理的研究内容曾获2011年湖北省自然科学一等奖。 |
