高压脉冲激励柔性等离子体源的放电特性及对皮肤伤口愈合的促进作用

摘要

目的 针对皮肤伤口高效、便捷的治疗需求，开发基于柔性介质的低温等离子体源，诊断其放电特性，探究其对皮肤伤口的治疗效果及机制。方法 以聚酰亚胺为基材，通过柔性印刷电路技术制造共面介质阻挡放电结构的柔性等离子体源，对其放电时的电压电流波形、表面温度和发射光谱进行诊断，并对BALB/c小鼠皮肤伤口进行治疗，通过组织形态观察与免疫学方法分析疗效。结果 施加单极性方波脉冲激励后，柔性等离子体源均匀、稳定放电，其放电产生的等离子体中含有激发态N₂、N₂⁺、N和O等粒子。持续放电5 min后，柔性等离子体源表面温度为46℃,在治疗中不会对皮肤组织产生热损伤。疗效观察显示，在各实验组中，每2天进行1次2 min的柔性等离子体源处理组的整体治愈效果更为理想，其与阴性对照组（不做任何治疗）的小鼠伤口愈合面积（百分比）的差值最大可达约25%,但过量的等离子体处理不利于伤口快速愈合。此外，实验结果表明，经适量等离子体处理后的小鼠皮肤伤口感染细菌被有效杀灭，血清中炎症因子肿瘤坏死因子-α（TNF-α）与白介素-1β（IL-1β）的浓度降低，而组织中表皮生长因子与Ⅰ型胶原蛋白浓度提高。结论 所开发的柔性等离子体源对皮肤伤口有消毒灭菌、抑制炎症和加速破损皮肤组织增殖修复的多重作用，能有效促进伤口愈合，为皮肤伤口治疗提供新的方向和应用前景。

关键词

低温等离子体 / 柔性等离子体源 / 脉冲激励 / 小鼠实验 / 伤口愈合

基金资助

国家自然科学基金青年科学基金项目(No.52407185); 西安交通大学基本科研业务费项目(No.xtr062024007;No.xzy012025025)