Идентификация биологически активной химии жидкости, индуцированной неравновесной плазменной струёй атмосферного давления

Представлен механизм взаимодействия холодных неравновесных плазменных струй с клетками млекопитающих в физиологической жидкости. Основные биологически активные частицы, образующиеся в аргоновой радиочастотной (РЧ) плазменной струе и ответственные за снижение жизнеспособности клеток, были проанализированы с использованием экспериментальных результатов, полученных методами физической, биологической и химической диагностики. Этот анализ был дополнен моделированием химической кинетики плазменного источника для оценки преобладающих реакционноспособных частиц газовой фазы. Различные плазмохимические процессы получали путем изменения состава рабочего газа холодной аргоновой РЧ-плазменной струи при постоянной мощности: от аргона до увлажнённого аргона (0,27%), аргона/кислорода (1%) и аргона/воздуха (1%). Использовали минимальную согласованную физиологическую жидкость, обеспечивающую изотонические и изогидрические условия, а также питательные вещества, но не содержащую акцепторов активных частиц или компонентов сыворотки. В то время как плазма аргона и увлажнённого аргона вызывала воздействие на клетки млекопитающих, обусловленное преимущественно пероксидом водорода, плазма аргона/кислорода и аргона/воздуха вызывала существенно иное биологическое воздействие и характеризовалась лишь следовыми количествами пероксида водорода. В частности, плазма аргона/кислорода (1%) оказывала сильное отрицательное влияние на пролиферацию и метаболизм клеток млекопитающих. Этот эффект зависел от расстояния и имел период полураспада 30 мин в физиологическом буфере, не содержащем акцепторов активных частиц. Ни каталаза и маннитол, ни супероксиддисмутаза не могли восстановить скорость пролиферации клеток. Сильная зависимость эффекта от расстояния в сочетании с низкой растворимостью в воде исключает существенную роль озона и синглетного кислорода, но указывает на преобладающую роль атомарного кислорода. Экспериментальные результаты свидетельствуют о том, что O реагирует с хлоридом с образованием Cl2(-) или ClO(-). Эти соединения хлора имеют ограниченное время жизни в физиологических условиях и поэтому проявляют резко выраженную зависимость биологической активности от времени. Результаты сопоставили с данными, полученными для аргоновой плазменной струи мегагерцевого диапазона (МГц) (kinpen), чтобы оценить различия между этими, по крайней мере внешне сходными, плазменными источниками.