低温等离子体活化液对血管内皮细胞增殖和血管生成能力的影响

目的探索低温等离子体(low temperature plasma,LTP)产生的活化液(plasma-activated medium,PAM)对人脐静脉血管内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVECs)增殖和血管生成的影响,为未来利用PAM促进创伤愈合和抑制肿瘤血管生成提供理论基础。方法选择HUVECs作为体外研究模型,以LTP处理不同时间(0、15、30、45、60、75 s)后的PAM培养液进行分组干预。采用MTT法和细胞周期法测定PAM对HUVECs活力的影响,通过血管生成实验检测PAM对血管生成的影响,采用荧光探针检测细胞内活性氧(ROS)水平;构建黑色素瘤小鼠模型,免疫组织化学法检测肿瘤组织中CD31的表达以评估血管生成情况。结果LTP处理获得的PAM对HUVECs血管生成具有双向作用,表现为:与对照组(0 s)相比,低剂量(15 s和30 s)处理时,HUVEC细胞活力增加,而高剂量(45 s、60 s和75 s)处理时,细胞活力明显下降(P<0.05);PAM-15 s和PAM-30 s组处于S期的细胞比例明显增高,而PAM-45 s、PAM-60 s、PAM-75 s组处于S期细胞比例显著降低,差异具有统计学意义(P<0.05);PAM-15 s和PAM-30 s组HUVEC血管生成能力增强,而PAM-45 s、PAM-60 s、PAM-75 s组的细胞血管生成能力降低,血管节点、交叉点、网眼数和血管分支数都明显降低(P<0.05)。此外,HUVECs内ROS水平随着LTP处理时间的延长而升高。PAM处理黑色素瘤小鼠后,对照组肿瘤组织中CD31棕黄色阳性信号大面积分布,各PAM处理组肿瘤组织中CD31棕黄色颗粒分布减少。结论短时间LTP处理的PAM促进了HUVEC的增殖和血管生成;而长时间LTP处理的PAM则抑制细胞活力和血管生成。

低温等离子体技术在食品行业的应用研究进展

近年来,低温等离子体技术发展迅速,由于低温等离子体设备具有易安装、样品处理简单、绿色环保等性能优势,因此在食品工业领域越来越受到重视。该文在阐析低温等离子体技术的相关概念及分类的基础上,重点对低温等离子体在食品杀菌与贮存、降解真菌毒素与农药残留及菌藻诱变方面的应用进行阐述。以期为低温等离子体技术在食品行业的广泛应用提供参考。

DBD等离子体与活化水对马铃薯生长特性及产量的影响

等离子体技术在农业生产、生物医学、环境保护等领域有着广泛的应用前景。论文采用多针-板电极制备等离子体活化水装置、板-板电极等离子体直接处理马铃薯装置,对比研究了不同放电功率下等离子体活化水、直接等离子体处理对马铃薯生长特性及产量的影响。2种装置均呈丝状放电,且放电功率与外施电压正相关;当最佳放电功率匹配时,等离子体活化水、直接等离子体处理均能显著改善马铃薯生长特性及产量。等离子体活化水的放电功率为53 W时,马铃薯植株高度、茎粗、鲜重、叶绿素质量分数及产量分别提升了6.4%、18.9%、25.9%、31.7%及17.5%;直接等离子体处理马铃薯的放电功率为8 W时,植株的各参数值增幅均在10%以上。研究结果表明:放电功率变化时,等离子体活化水的理化参数(pH值、氧化还原电位、电导率、过氧化氢、硝酸根离子、亚硝酸根离子)变化显著;随着放电功率的提升,直接等离子体处理的马铃薯吸水率先增长后下降,种皮刻蚀逐渐明显。论文的研究可为DBD等离子体与活化水在农业生产领域应用提供参考。

低温等离子体耦合微酸性电解水对三文鱼的保鲜作用

采用单因素和Box-Behnken响应面试验优化低温等离子耦合微酸性电解水对三文鱼杀菌的工艺条件,通过菌落总数、pH值、挥发性盐基氮(TVB-N)、硫代巴比妥酸反应产物(TBARS)值、羰基含量和色差等指标比较等离子体活化水、微酸性电解水及低温等离子体耦合微酸性电解水对三文鱼4℃贮藏的保鲜效果。结果显示,当低温等离子体活化时间5 min,功率320 W,浸泡时间20 min,有效氯质量浓度50 mg/mL,料液比1∶6时杀菌效果最优,均可延长三文鱼贮藏期,而低温等离子体耦合微酸性电解水更有利于缓解脂肪和蛋白氧化。本研究为水产品保鲜提供了新思路。

介质阻挡放电低温等离子体处理对小麦种子活力及幼苗生理的影响

为揭示低温等离子体处理对小麦种子活力及幼苗生理特性的影响,该研究以济麦22、百农307为处理对象,对其进行不同时长(0、6、9、12、15 s)的介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)低温等离子体处理,分析其对小麦种子萌发、幼苗生长、种皮形态结构、幼苗代谢生理及抗氧化性指标的影响。结果表明:以氩气为气源的DBD低温等离子体处理明显提高了小麦种子发芽率及其幼苗根苗长、鲜干重、活力指数;各处理时长条件下小麦种子吸水率均有所增加,当处理时间为9 s时,两种小麦种子的吸水率增幅最大,分别显著增加了6.4%(济麦22)、5.9%(百农307)(P<0.05);小麦种子接触角随处理时间的延长而逐渐减小,表明其润湿性能逐渐提高;处理9 s时小麦的种皮结构组织轮廓模糊,呈现明显裂纹;处理后小麦种子的新生幼苗中光合色素含量、可溶性蛋白含量均得到不同程度的增加;处理后小麦种子的新生幼苗抗氧化能力有所提高,当处理时间为9 s时,两种小麦幼苗中的丙二醛含量降幅最大,分别显著降低了15.6%(济麦22)、18.0%(百农307)(P<0.05)。因此,DBD低温等离子体有效改善了小麦种子活力及其幼苗生理特性,可作为潜在的种子强化方法用于提高作物生产中的种子质量及促进后续小麦生长。

吸收-低温等离子体-吸附耦合脱除沥青烟气的性能研究

针对单一分离方法对沥青烟的脱除效果不佳的难题,提出了吸收-低温等离子体(DBD)-吸附耦合喷淋塔脱除方法。对DBD放电进行射流光谱分析;建立了实验装置,对某沥青烟气进行测试,分析各单元的脱除特性及关联,考察DBD放电电流及烟气量等条件对脱除性能的影响。结果表明:DBD放电区域内存在大量激发态的N_(2)分子和OH自由基,会与NO_(x)、SO_(2)和VOCs发生碰撞和反应,形成协同脱除效果。净化系统各单元的脱除效果由强到弱顺序为DBD、喷淋塔、活性炭箱;DBD在NO_(x)和SO_(2)的脱除过程中会产生副产物(NO_(2)、N_(2)O_(4)或SO_(3)等),且活性炭对其吸附量较小;对于VOCs,经过DBD后,产生的小分子等进一步被活性炭吸附脱除约19.56%。风量和DBD电流对VOCs的脱除率影响不大,但能明显调控对NO_(x)和SO_(2)脱除。系统对沥青烟气中的NO_(x)、SO_(2)和VOCs都有较好的处理效果,出口的尾气排放质量浓度均符合国家标准(GB16297—1996)所规定的污染物排放的浓度指标。

低温等离子体耦合Fe^(2+)均相催化降解甲苯和丙酮

本文对比研究了两类典型VOCs(甲苯和丙酮)在单独NTP、NTP+LC/Fe^(2+)和NTP+LC/Fe^(2+)+PCA系统的降解效果.结果表明,甲苯和丙酮的去除率均随放电电压的升高而升高;在相同电压下,甲苯降解效率高于丙酮,但降解过程中O_(3)的产生量相当;当放电电压为22kV时,NTP+LC/Fe^(2+)+PCA系统的甲苯去除效率比单独NTP提高了18.2%,丙酮的去除效率提高了55.5%;NTP+LC/Fe^(2+)+PCA的O_(3)去除率可达100%;EPR和猝灭实验表明,羟基自由基和超氧自由基在LC/Fe^(2+)+PCA反应器中对VOCs去除有重要贡献.最后,结合测定的自由基和中间有机产物,推测了VOCs在NTP+LC/Fe^(2+)体系中的降解途径.

低温等离子体杀菌对肉品食用品质的影响规律与机制研究进展

肉品在加工贮藏过程中极易因微生物污染腐败变质,造成商品价值丧失和安全隐患。低温等离子体作为一种温和的新型非热加工技术,可有效控制食品微生物污染。然而低温等离子体杀菌处理对肉品色泽、质地、营养组分等理化品质的影响及其相互作用关系的研究综述鲜见报道。因此,该文综述了近年来低温等离子体处理对肉品色泽、嫩度、风味等品质的影响,重点阐述了其对肉品脂质氧化、蛋白质变性的作用规律,讨论了低温等离子体处理对肉品品质影响的作用机制,以期推动低温等离子体技术在肉品加工与贮藏中的应用。

低温等离子体灭活细菌气溶胶的效能及机制

针对室内细菌气溶胶传播导致的空气生物安全性问题,以大肠杆菌和枯草芽孢杆菌为模式菌种,低温等离子体作为灭菌手段,对细菌气溶胶进行灭活实验研究.探究了输入电压、载气流速和初始浓度对灭活效率的影响,发射光谱、电子顺磁共振波谱及生物表征结果揭示了低温等离子体产生的活性物种(主要包括1 O_(2)、O_(2)-和·OH),在灭活过程中破坏了细菌的细胞膜,导致其蛋白质泄露,脂质和核酸被分解,最终导致细菌完全失活.而增加输入电压和减小流速可提高灭活效率,较高的初始浓度也有利于细菌气溶胶的灭活.两类细菌对低温等离子体的抗性为:枯草芽孢杆菌>大肠杆菌,而枯草芽孢杆菌和大肠杆菌的灭活速率常数(k)为0.0038和0.0043L/J,能量效率为0.027和0.021(kW·h)/m^(3),结果证明低温等离子体灭杀革兰氏阴性菌更具优势.

不同低温等离子体反应器降解VOCs的研究进展

挥发性有机物(VOCs)可对人体及自然环境造成严重危害,低温等离子体技术适用范围广且能在常温常压下分解VOCs.对不同类型的低温等离子体反应器进行分类,并关注其对降解效果的影响,结果表明:在配电参数和配气参数不变的情况下,线-筒式电晕放电反应器和电极的直径、线-板式电晕放电反应器的线线间距和线板间距对降解效率影响较大;圆筒式介质阻挡放电反应器在性能上优于平板式介电阻挡放电反应器;等离子体内催化反应器降解VOCs的能力优于等离子体后催化反应器,但在副产物控制方面不如等离子体后催化反应器;催化剂的选择在VOCs的降解中有重要影响.最后,对等离子体反应器的发展进行了展望.

低温等离子体处理对豆腐皮杀菌效果及其品质的影响

豆腐皮作为中国传统的豆制品,因其营养丰富且易吸收的特点深受人们喜爱。然而豆腐皮在生产过程中易被外源微生物污染导致品质下降。低温等离子体杀菌技术作为一种新型非热的杀菌技术,具有杀菌效率高、无残留等优势。该文以等离子体的电源功率、处理时间及电极间距为试验因素,运用响应曲面试验方法探究各试验因素的交互作用机制,并优化杀菌工艺参数。结果表明:低温等离子体对豆腐皮杀菌的最优工艺为电源功率80 W、处理时间15 s、电极间距10 mm,菌落总数从4.56 lg(CFU/g)降低至3.85 lg(CFU/g);处理前后豆腐皮的感官评分、pH值无显著差异,而处理后的豆腐皮的弹性和咀嚼性有所提升。通过豆腐皮挥发性风味测定发现,低温等离子处理减少了豆腐皮中的豆腥味且增加了香味物质壬醛的含量。低温等离子体处理后的豆腐皮经真空包装后4℃下的货架期从3 d延长至6 d,具有较好的贮藏品质。

超声波协同低温等离子体活化水降解黑木耳中抗生素

以超声波技术及低温等离子体活化水协同作用为基础,联合降解黑木耳中的残留抗生素,以期为黑木耳生产中污染物控制提供技术方法。结果表明:将抗生素浓度0.5 mg/kg的黑木耳浸没于低温等离子体活化水中,在超声功率480 W、温度30℃、频率25 kHz条件下处理45 min时,木耳中环丙沙星和恩诺沙星的降解率分别为51.92%和55.47%,通过响应面试验优化后的抗生素降解效果与预测值无明显差异。处理后黑木耳中总糖、粗蛋白、粗脂肪含量分别降低5.24%、1.24%、0.12%,而粗纤维和灰分含量无显著变化,相关指标符合国家标准中黑木耳的理化指标要求。因此,超声波协同低温等离子体活化水对黑木耳中抗生素的降解效果良好。

低温等离子体关键活性粒子对大豆球蛋白结构及致敏性的影响

该文通过构建单独活性粒子(·OH、H_(2)O_(2))氧化体系和基于低温等离子体技术(CP)的活性粒子屏蔽体系(屏蔽·OH:叔丁醇;屏蔽H_(2)O_(2):MnO_(2))的对比研究,探究CP活性粒子(·OH、H_(2)O_(2))对大豆球蛋白结构及致敏性影响的特异性。结果表明:单独·OH氧化体系,大豆球蛋白与IgG/IgE结合能力均随·OH含量增加而逐渐降低至69.00%(20 mmol/L);CP+叔丁醇的·OH屏蔽氧化体系中,结合能力由59.45%(IgG)、52.50%(IgE)(40 kV、2 min),分别增加至67.95%(IgG)(100 mmol/L)和73.77%(IgE)(300 mmol/L)。单独H_(2)O_(2)氧化体系,大豆球蛋白与IgG/IgE结合能力均随H_(2)O_(2)含量增加而降至65.65%(IgG)、30.84%(IgE)(2.0 mmol/L),基于CP+MnO_(2)的H_(2)O_(2)屏蔽体系中,随着MnO_(2)添加量的增加,结合能力分别增加至91.22%(IgG)、73.90%(IgE)(25 mmol/L)。利用SDS-PAGE和内源荧光光谱分别表征蛋白一级结构和三级结构变化,结果表明,·OH通过改变大豆球蛋白一级和三级结构,而H_(2)O_(2)改变蛋白三级结构达到消减大豆球蛋白致敏性目的。该研究证实·OH和H_(2)O_(2)作为具有氧化作用的活性粒子参与CP处理对蛋白结构的氧化修饰。

低温等离子体对大鼠口腔颌面部伤口愈合的作用研究

背景低温等离子体(cold atmospheric plasma,CAP)因具有灭菌以及促进细胞增殖、血管新生和胶原合成等作用,在医学领域逐渐受到关注,有广泛的应用前景,但其在口腔颌面部伤口治疗中的应用仍有待探索。目的探讨CAP对大鼠口腔颌面部伤口愈合的作用,为CAP应用于口腔颌面部伤口的治疗提供依据。方法采用CCK-8实验和细胞迁移实验评估不同参数下CAP对大鼠口腔黏膜成纤维细胞增殖和迁移能力的影响,以确定最佳实验参数。在炎症诱导条件下,利用实时定量PCR和Western blot检测经CAP处理后的大鼠口腔黏膜成纤维细胞炎症相关指标[肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白细胞介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)、IL-6]和修复相关指标[转化生长因子β(transforming growth factor-β,TGF-β)、血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、Ⅰ型胶原蛋白(collagen typeⅠalphaⅠchain,COL1A1)]的水平变化。选取36只SPF级雄性SD大鼠建立颊部贯通伤模型。实验动物随机分为对照组(n=18)和CAP组(n=18)。对照组伤口自然愈合,CAP组大鼠伤口每日使用CAP进行治疗。通过HE、Masson染色及免疫组织化学染色观察大鼠口腔颌面部伤口组织变化;通过Western blot比较两组伤口组织炎症相关指标(TNF-α、IL-1β、IL-6)和修复相关指标(TGF-β、VEGF、COL1A1)的蛋白表达情况。结果CAP可提高大鼠口腔黏膜成纤维细胞的增殖和迁移能力(P<0.05)。40%-30 s为最佳实验设备参数,该参数下CAP可使炎症微环境下大鼠口腔黏膜成纤维细胞炎症相关指标(TNF-α、IL-1β、IL-6)表达下降(P<0.05),修复相关指标(TGF-β、VEGF、COL1A1)表达升高(P<0.05)。动物实验进一步验证,CAP组伤口愈合程度优于对照组,HE及Masson染色结果表明CAP组伤口边缘的皮肤和口腔黏膜生长更连贯,胶原纤维增生更明显。免疫组织化学染色观察到修复相关指标COL1A1和VEGF在CAP组伤口的皮肤和口腔黏膜组织中表达更高。Western blot结果显示,与对照组相比,CAP组动物伤口组织炎症指标(TNF-α、IL-1β、IL-6)表达相对较低(P<0.05);修复相关指标VEGF和COL1A1表达水平均较高(P<0.05),与动物实验病理切片观察结果一致。结论CAP治疗可以通过促进细胞增殖与迁移、减轻炎症反应、增强修复相关因子表达等方面相互协作共同促进口腔颌面部伤口的愈合,降低了伤口迁延不愈的风险。

蜂窝状ZSM-5沸石协同低温等离子体净化含硫恶臭气体

采用蜂窝状ZSM-5沸石协同低温等离子体净化5种典型含硫恶臭气体,通过沸石硅铝比、锰改性、放电电压参数的优化探究最佳工艺参数与处理效果。结果表明:降低硅铝比、锰改性利于提升蜂窝状ZSM-5沸石对含硫恶臭气体的整体吸附效率,增大硅铝比、适当增加锰负载量、提高放电电压则利于提升蜂窝状ZSM-5沸石协同低温等离子体对含硫恶臭气体的去除效率,其提升机制可能与沸石比表面积、外表面积和Mn^(3+)负载催化有关。在硅铝比为70(摩尔比)、锰负载量为10%(质量分数)、7.5 kV的条件下,锰改性蜂窝状ZSM-5沸石协同低温等离子体对含硫恶臭气体的去除效率均大于95%,比输入能量仅为2.3 J/L。

低温等离子体预处理对超声辅助提取姜粉总黄酮的影响及机制初探

目的:探究低温等离子体预处理对超声辅助提取姜粉总黄酮的提取效果,并对其可能机制进行初步探讨,为姜粉总黄酮的提取提供一种新方法。方法:以姜粉中总黄酮得率为考察指标,以低温等离子体放电电源功率、处理时间、进气量为考察因素,进行单因素实验和三因素三水平响应面优化试验。并应用高效液相色谱法测定低温等离子体处理前后姜粉中21种多酚类化合物的含量,通过扫描电镜(scan electronic microscope,SEM)和傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)对低温等离子体处理前后姜粉的结构进行分析。结果:姜粉中总黄酮的最佳提取条件为:真空度小于100 Pa,放电电源功率295 W、处理时间60 s,进气量150 cm^(3)/min,总黄酮得率为26.9 mg/g。色谱结果表明21种多酚类化合物得到较好的分离,且精密度高(relative standard deviation,RSD≤3.75%)、稳定性好(RSD≤4.25%)、重复性好(RSD≤4.75%)、加标回收结果准确可靠(平均回收率84.11%~100.86%)。低温等离子体处理后姜粉总黄酮的含量增加,酚酸的含量下降;低温等离子体处理增加了姜粉中淀粉颗粒以及细胞壁碎片的表面粗糙度,并且导致木质素的分解,加大了提取溶剂与姜粉的接触面积,因此有利于溶剂的渗透。结论:超声法辅助低温等离子体处理是提取姜粉总黄酮的一种有效方法。

低温等离子体活化溶液在抑菌及清除生物被膜中的研究进展

细菌通过群体感应(QS)分泌信号分子和细胞外聚合物(EPS),使细菌聚集和黏附到生物和非生物表面,在一定条件下形成抗性强、危害性大的生物被膜。目前,生物被膜在医疗、食品和农业等领域中的危害日益严重。尤其是一些致病菌不仅对人类健康构成威胁,甚至会造成较大的社会经济损失。一些传统消毒、杀菌方法难以将其彻底清除,且存在二次污染风险。生物被膜在不同介质表面的强黏附性是其难以被清除的主要原因之一。因此,采用高活性的溶液进行浸泡、清洗是去除生物被膜的有效策略。低温等离子体活化水中的活性氧(ROS)和活性氮(RNS)能破坏细菌的细胞壁、肽聚糖结构,有效抑制微生物黏附和聚集。低温等离子体活化水作为一种高效消毒抑菌溶液,被广泛应用于生物医学、食品去污和种子萌发领域。但低温等离子体活化水中活性物质易消散,难以长期贮藏,导致其抑菌性能减弱。近年来,通过向低温等离子体活化水中添加不同介质或联合其他技术制备的低温等离子体活化溶液,有效延长了活性物质的衰退,使其逐渐成为消毒、抑菌研究的新方向。本文综述了低温等离子体活化水和低温等离子体活化溶液的杀菌作用机理及其对生物被膜的清除效果,重点介绍了生物被膜的形成过程。旨在为环境、医疗及食品行业的生物被膜清除和控制提供理论参考。

低温等离子体协同催化剂降解VOCs的研究进展

挥发性有机物(VOCs)会对自然环境和人类健康带来巨大危害,如何有效降解VOCs已成为目前环境保护研究中的重要领域。低温等离子体催化技术被证明可以有效降解VOCs。选取乙酸乙酯、甲苯、三氯乙烯等3种比较具有代表性的VOCs,介绍低温等离子体催化降解VOCs的机理和低温等离子体协同催化剂降解VOCs技术的研究进展。

低温等离子体处理对小白杏细胞壁代谢及软化特性的影响

目的:探究介质阻挡低温等离子体(dielectric barrier discharge cold plasma,DBD)处理对小白杏贮藏期间细胞壁代谢及软化情况的影响。方法:用低温等离子体设备处理新疆小白杏40 s(电压90 kV),于4℃、相对湿度95%条件下贮藏42 d,每7 d检测杏果细胞壁组成成分含量、细胞壁代谢酶活性及部分品质指标。结果:DBD处理提高了杏的品质,降低了丙二醛和过氧化氢的含量,显著抑制了细胞壁降解酶的活性,延缓了果胶的溶解以及纤维素的降解,并抑制了杏果中水分的迁移和丧失。透射电子显微镜成像显示,DBD处理有助于保持细胞壁结构,使细胞壁结构更加均匀完整。结论:DBD处理可以有效抑制贮藏期间杏果的细胞壁降解酶活性,增强杏果细胞壁结构,延缓小白杏的软化。

人工智能驱动的低温等离子体数值模拟研究综述

低温等离子体是等离子体的一种存在形式,在诸多工业领域有广泛应用。数值模拟是研究和分析低温等离子体的重要手段。近年来,随着人工智能技术的进步,人工智能驱动的数值模拟方法逐步在低温等离子体领域得到应用,有望克服传统数值模拟方法存在的缺陷。该文以低温等离子体为主要对象,首先介绍了主流的低温等离子体仿真模型,包括动理学模型、流体模型、化学动力学模型及混合模型,并从模型复杂度、数值计算量、参数一致性和结果可靠性4个方面分析了传统低温等离子体数值模拟方法面临的问题。然后,以数据驱动方法、物理-数据融合驱动方法以及数值模拟加速策略为分类准则,详细介绍并分析了当下人工智能驱动的低温等离子体数值模拟研究现状。最后从模型收敛性、泛化性角度总结了相关研究所面临的挑战,并指出了其进一步发展方向。