最近,等离子体在生物医学上的应用已成为国内外研究的热点,许多新型的等离子体装置正用于从结构及功能上对细胞及人体组织器官进行改性,如在医疗器械消毒中使用等离子体杀灭各种细菌(大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等)、在细胞工程中使用等离子体处理细胞培养板以控制细胞的繁殖、在临床上使用等离子体促进伤口血液的愈合。这些研究的多是着重于研究新型的等离子体装置,处理对象多是细菌、化学材料等,迄今研究大气压等离子体对癌细胞的作用较少。本文从生物化学角度,对大气压射流等离子体杀死癌细胞的机理进行初步研究,希望能初步发现等离子体中对癌细胞起主要作用的粒子成分,并同时对等离子体导致的细胞内理化参数的变化情况进行检测。本文首先研究等离子体射流装置的放电特性,并对等离子体进行光谱诊断。然后选取肝癌细胞(HepG2)、黑素瘤细胞(B16)、前列腺癌细胞(PC3)为生物模型,研究大气压射流等离子体对它们作用后发生的生物化学效应,检测等离子体对癌细胞的死亡诱导效应,进而获得对癌细胞处理的最佳等离子处理条件,即使用最少量的等离子体杀死较多的癌细胞。最后再选取肝癌细胞(HepG2)为研究对象,深入研究大气压射流等离子体处理后该癌细胞所发生的多种生物化学变化情况,从线粒体琥珀酸脱氢酶系的活性、细胞内NOS和ROS水平、DNA结构及基因变化情况等方面分析大气压射流等离子体处理后的癌细胞死亡的原因。得出等离子体对癌细胞的作用机制,即等离子体中的活性粒子能诱使癌细胞内部的NOS和ROS水平增高,癌细胞内部的自由基动态平衡遭到破坏,最终导致癌细胞大量死亡,等离子体在癌症治疗中能发挥巨大的作用。研究还发现等离子体能使DNA构象能转变:从超螺旋构象转变为线性和开环构象,这将有利于提高转基因育种时的成功率,等离子体在转基因技术中的应用前景广阔。