[发明专利]等离子体协同脉冲电场增强活性粒子组织渗透性的装置

说明书

本发明提供了一种等离子体协同脉冲电场增强活性粒子组织渗透性的装置，CAP高压电极盖板固定在反应器骨架上，CAP高压电极盖板下方设有CAP高压电极，PEF电极针有多对，每对PEF电极针分别设置在CAP高压电极盖板的两端，PEF电极针和脉冲电场驱动电源连接，CAP高压电极和等离子体驱动电源连接。本发明从活性粒子和组织特性改变两个角度同步增强活性粒子组织渗透性，无需额外增加等离子体作用剂量，同时通过优化脉冲电场参数及配合方式，可以将组织特性的改变程度及范围控制在所需区域，作用后组织电穿孔效应自我恢复，从而将对组织自身性质的影响降到最低。

技术领域

本发明涉及一种增强活性粒子组织渗透性的装置，特别涉及一种等离子体协同脉冲电场增强活性粒子组织渗透性的装置。

背景技术

大气压冷等离子体(Cold Atmospheric Plasma, CAP)能够诱导独特的生物医学效应，近年来，已经被应用于生物医学多个领域。CAP诱导的生物医学效应主要依靠的是其产生的活性粒子可对生物体结构或生命周期活性产生影响，进而产生促进或抑制细胞生长甚至细胞杀伤作用。如在肿瘤治疗中，活性氧、活性氮是起到关键性作用的活性粒子，其能够改变细胞内氮氧水平，如果该水平超过细胞自我调节能力则会激发氧化/硝化应激介导的细胞凋亡，达到杀伤肿瘤细胞的目的。而在伤口愈合应用中，低剂量的活性粒子才可以促进细胞增殖，加速伤口愈合。可见，活性粒子是CAP发挥生物医学效应的关键因素，其组织渗透性直接决定了CAP处理范围及效果。

现有的研究发现生物组织，尤其是组织角质层对活性粒子，如关键性的活性氮、氧粒子，具有明显的阻碍作用，使其组织渗透深度被约束在1mm左右，从而大大降低了等离子体对诸如黑色素瘤(可浸润至皮下4-5mm) 能够浸润到皮下的疾病处理效果。目前对于提升等离子体直接处理组织时活性粒子渗透性提高的方法主要从等离子体放电自身或者组织特性某一方面进行：1.等离子体放电：主要通过增加处理时间、提高等离子体射流流速等方式，这种方式实际上是增加了等离子体处理剂量，一方面会对正常组织造成影响，另一方面可能影响处理效果，如在伤口愈合中，需要采用低剂量的等离子体促进细胞增长，高剂量的等离子体则会诱导细胞死亡。同时，这种方式对活性粒子渗透性的提升也较为有限。2.通过改变皮肤组织温度、湿度或添加化学促渗剂的形式提高组织通透性，但是这种方式一方面可能会对组织造成不可逆的伤害，另一方面，难以在等离子体处理过程中保持待处理区域温湿度的变化，化学促渗剂则主要针对某一特定的药物或分子，对于复杂的活性粒子体系，难以达到预期效果。

皮肤是人体抵御外界不良因素侵扰的第一道防线，其主要由表皮、真皮和皮下组织组成。其中表皮中的角质层主要没有细胞核的死亡细胞构成，其细胞膜厚而坚固，细胞内充满密集平行的角蛋白丝，这些细胞上下重叠，镶嵌排列组成板状层结构，这些细胞间隙充满脂质，形成类似“水泥-砖墙”的结构，能够高效锁住皮肤水分，同时抵御外部绝大多数物理、化学刺激。这也成了等离子体活性粒子穿透人体皮肤到达处理区域的主要屏障。因此，提升等离子体活性粒子的皮肤渗透性是拓展等离子体医学应用领域的关键因素。

文献[1]将等离子体射流处理时间增加至15min，可将总的活性氧氮粒子在肌肉中的渗透深度提高到1.25mm。但是其增加效果仍然有限，同时将时间增加到15min，会对组织造成较大伤害，破坏了组织自身结构功能。

文献[2]通过改变等离子体射流流速增加等离子体与组织交界面的粒子浓度进而提高其渗透深度，但是这种增强效果仅局限于组织表面且作用效果有限。

文献[3]研究发现，增加组织含水量可以提高活性粒子渗透深度，但是这在等离子处理过程中不易实现，同时组织含水量与渗透深度之间的关系仍不清晰，无法实现活性粒子渗透范围的有效调控。

文献[4]研究发现通过外加低压偏置电场可以增强活性粒子在模拟组织中的渗透性，然而其具体作用机制仍不清晰，该方法采用的低压偏置电场不足以引起组织发生可逆电穿孔，提高组织渗透性。