大气压非平衡等离子体射流：II.生物医学应用

作者简介

华中科技大学电气与电子工程学院教授，博导，长江学者特聘教授，国家杰出青年基金获得者。主要从事气体放电、水中放电、气液两相放电，及放电等离子体在生物医学方面的应用研究。第*作者和通讯作者发表SCI论文160余篇，包括Physics Reports 2篇（影响因子22.9），Appl. Phys. Rev. 1篇（影响因子12.8）, SCI引用约6000余次。H因子36。5篇ESI高被引/热点论文。入选爱思唯尔(Elsevier)2014年以来中国高被引学者榜单。授权发明专利9项。在IEEE国际等离子体会议(ICOPS)等国际大会做大会/特邀报告约30次，担任国际等离子体会议等其他国际会议委员约20次。应邀在ICOPS的Minicourse上授课。应IEEE Trans. On Plasma Sci.邀请发起和主持了第*、二、三期《等离子体射流及其应用专刊》，开辟了一个新的研究方向。研制成果多次被Nature、Science、美国物理学会、英国物理学会等多次作为研究亮点报道，并被写进专著。担任IEEE Tran. Radiation Plasma Medical Sci.编委，Plasma Research Express编委，IEEE Tran. On Plasma Sci.客座编辑，Europe Physics Letter客座编辑，Plasma Science & Technology 编委，High Voltage编委，等离子体科学与技术专业委员会委员，脉冲功率与等离子体专业委员会委员。湖北省自然科学奖一等奖（第*完成人）。

内容简介

大气压非平衡等离子体射流（N-APPJ）是在开放空间而不是在两个电极间隙之间产生大气压非平衡等离子体，这就使得被处理对象不受空间尺寸的限制，从而大大拓展了其应用范围。N-APPJ的研究同时极大地推动了其在生物医学方面的应用，并形成了一个新兴的研究方向，即等离子体医学。等离子体医学是研究等离子体所产生的各种活性成分，包括各种自由基、带电粒子、激发态粒子、紫外线、电场等对生物体的综合效应的一门学科。 大气压非平衡等离子体射流与传统的流注放电有许多共同点，如它的推进速度与流注推进速度在一个数量级，它所产生的空间电荷会对电场产生畸变，光电离在其推进过程中扮演着重要的角色等。但人们在研究N-APPJ时又发现了传统流注放电所未观测到的许多新现象。 本书分为两册，其中第*册介绍了我们在N-APPJ相关物理机理的研究方面所做的一些工作，第二册介绍了我们在N-APPJ用于生物医学应用方面所做的一些基础性研究。 书中详细阐述了N-APPJs对致病微生物杀灭机理，首次实现了对典型口腔致病细菌（粪肠球菌、牙龈卟啉单胞菌、白色念珠菌）和典型口腔病毒（腺病毒、I型单纯性疱疹病毒）的杀灭，系统研究了等离子体各类活性成分在杀菌过程中所起的作用，指出等离子体中的活性氧粒子以及带电粒子是导致微生物灭活的关键活性粒子，而激发态氮气离子及紫外光的作用可忽略。癌症治疗一直以来是医学研究的重点和难点问题。研究显示，癌症的发生发展不仅与细胞增殖失控和细胞异常分化有关，同时与癌细胞的凋亡失衡也有关。近年来随着等离子体医学的发展，利用等离子体诱导癌细胞凋亡的方法受到越来越多的关注。但对等离子体诱导癌细胞凋亡的机理及其关键作用因子的研究报道甚少。本书对于等离子体与癌细胞相互作用的研究进行了系统的阐述，分别从生物化学、分子生物学角度，并从不同的层面上，包括细胞周期、DNA结构以及基因水平上，揭示了等离子体诱导癌细胞凋亡的作用机制，这些对等离子体的临床应用具有重要指导意义。神经系统疾病如脑外伤、脊髓损伤、阿尔茨海默病和帕金森病等，通常表现为感觉、运动、意识、植物神经功能障碍，严重影响人们的生活质量，本书中报道了关于N-APPJs能够对神经干细胞分化的有效调控的研究内容，并详细阐述了神经功能重建的干预调节机制，对等离子体与细胞相互作用的内在机理进行系统研究；书中介绍了N-APPJs作用于生物组织时关于其穿透深度的研究内容，具有重要的临床应用价值。一直困扰等离子体医学界并决定等离子体医学应用价值的一个核心关键问题等离子体能够穿透生物组织的深度、其生物安全性以及其作用于生物体时剂量的研究，本书都进行了系统地研究与报道。