【摘要】：大氣壓常溫等離子體射流（RT-APPJs）在生物醫(yī)學(xué)中有著很大的應(yīng)用前景，這主要有兩個(gè)方面的原因，一方面其能在氣體溫度保持常溫的條件下產(chǎn)生大氣壓等離子體，另一方面，等離子體射流源將等離子體產(chǎn)生在周圍的開放空間，使得被處理的物體不受空間尺寸的限制，這對一些產(chǎn)業(yè)應(yīng)用如等離子體醫(yī)學(xué)應(yīng)用來說是至關(guān)重要的�，F(xiàn)如今，國內(nèi)外已在RT-APPJs應(yīng)用于滅菌消毒，皮膚病處理，血液凝結(jié)，癌細(xì)胞凋亡、口腔醫(yī)學(xué)等方面做了大量的研究工作，并取得了可喜的進(jìn)展。其中，RT-APPJs在口腔醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用包括治療齲齒，牙周病，口腔粘膜病，牙齒美白等�，F(xiàn)階段，等離子體在口腔臨床中的應(yīng)用還不成熟，本文主要從實(shí)驗(yàn)角度研究了大氣壓常溫等離子體射流對口腔各種致病微生物的滅活及其機(jī)理研究以及等離子體的生物安全性檢測，結(jié)合將來臨床應(yīng)用，對口腔疾病的治療特別是根管治療進(jìn)行了深入細(xì)致地系統(tǒng)研究。 主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面： 1、適用于生物醫(yī)學(xué)特別是口腔根管治療的大氣壓低溫等離子體源的研制。（i）脈沖直流驅(qū)動(dòng)的電阻電容（RC）惰性氣體等離子體針裝置，該裝置以一根醫(yī)用注射器針頭為高壓電極，通過串聯(lián)的電阻電容與高壓脈沖電源相連，直接在牙齒根管內(nèi)產(chǎn)生安全的常溫等離子體（氣體溫度~300K），對人體無電擊感，將活性粒子直接產(chǎn)生在根管內(nèi)，使得一些活性高但壽命短的粒子，如帶電粒子能被高效利用，從而大大提高根管治療效果；（ii）脈沖直流驅(qū)動(dòng)的RC空氣等離子體針裝置，此裝置直接使用周圍的大氣作為工作氣體，克服了空氣放電由輝光到弧光放電的風(fēng)險(xiǎn)，并保持氣體溫度為常溫。不僅在等離子體源的設(shè)計(jì)上減去了復(fù)雜的氣路設(shè)計(jì)，使得裝置更加便捷小巧。 2、大氣壓常溫等離子體的診斷、各種成分在滅菌中的作用及條件優(yōu)化。采用發(fā)射光譜法，激光誘導(dǎo)熒光光譜法，NO檢測試劑盒等方法測量了等離子體射流中的各種活性物質(zhì)（OH，NO，紫外等）含量。著重針對在病菌滅活中起著至關(guān)重要作用的OH分子和O原子，測量了等離子體射流裝置中的OH的絕對濃度以及O密度在射流中的空間分布，發(fā)現(xiàn)等離子體射流中的OH濃度最高為2.4×1013cm-3。測量了不同電壓幅值，頻率，脈寬，氣體組分，氣流速度下的OH和O密度的時(shí)空分布，并通過比較各種條件下的滅菌效果，發(fā)現(xiàn)N*，He*及其離子以及電子等在等離子體射流的滅菌過程中作用不大，而活性氧粒子（如OH，O等）以及O的負(fù)離子等在滅菌過程中起到了主要作用。 3、等離子體射流對口腔內(nèi)代表性浮游致病菌作用效果研究及處理?xiàng)l件優(yōu)化。針對口腔疾病特別是根管治療，選取了2種典型的致病細(xì)菌（糞腸球菌，牙齦卟啉單胞菌），口腔最常檢出真菌（白色念珠菌）以及2種典型口腔病毒（腺病毒和單純性皰疹病毒I型），研究了等離子體對這幾種浮游致病微生物的滅活效果，發(fā)現(xiàn)等離子體對口腔各類致病微生物都有很好的殺滅效果，本文首次使用大氣壓常溫等離子體射流成功滅活了腺病毒，在8分鐘內(nèi)使得病毒滴度下降至少2個(gè)量級。通過觀察等離子體處理前后微生物細(xì)胞的內(nèi)外微觀變化，發(fā)現(xiàn)等離子體通過破壞細(xì)胞的骨架結(jié)構(gòu)使得胞質(zhì)流失，等離子體中的活性成分直接作用于細(xì)胞遺傳物質(zhì)而導(dǎo)致微生物細(xì)胞死亡。同時(shí)，等離子體的刻蝕作用可使得細(xì)胞瓦解，成為碎片。 4、等離子體射流滅活口腔致病菌生物膜的研究。針對致病菌在口腔內(nèi)的常見形態(tài)—生物膜，本文分別采用常溫等離子體射流分別對單一細(xì)菌生物膜（糞腸球菌生物膜和牙齦卟啉單胞菌生物膜）和混合菌種生物膜進(jìn)行了處理，成功滅活生長于平面基底上的細(xì)菌生物膜。并與傳統(tǒng)的抗生素藥物（洗必泰）治療效果進(jìn)行了對比，發(fā)現(xiàn)等離子體處理效果明顯高于抗生素的處理效果。使用激光共聚焦顯微鏡手段首次研究了等離子體射流的作用深度，發(fā)現(xiàn)在5分鐘內(nèi)至少能穿透40微米以上的生物膜。若在工作氣體中混入藥物（洗必泰等）形成的載藥等離子體能增強(qiáng)對細(xì)菌生物膜的作用效果。 5、等離子體射流對牙齒根管治療效果研究。采用牙齒根管模型以及真實(shí)人牙接種牙齒根管疾病，使用等離子體射流裝置處理，并結(jié)合臨床實(shí)際，采用生理鹽水沖洗，藥物沖洗等輔助手段來進(jìn)一步增強(qiáng)治療效果。發(fā)現(xiàn)單純等離子體在12分鐘就可以使得根管模型內(nèi)部的病菌數(shù)量下降約5個(gè)量級，而使用生理鹽水沖洗輔助以及在工作氣體中混入5.25%的次氯酸鈉（NaCLO）后，12分鐘可以使得病菌下降達(dá)6個(gè)量級。在真實(shí)的人牙根管處理中，15分鐘的單純等離子體處理也可以使得病菌量下降3個(gè)量級，而先使用2%洗必泰浸泡，再使用載有洗必泰的等離子體處理的實(shí)驗(yàn)組在15分鐘使得根管內(nèi)的病菌量下降達(dá)4個(gè)量級，達(dá)到了很好的治療效果。 6、等離子體射流生物安全性研究。分別對體外培養(yǎng)的成骨細(xì)胞以及家兔口腔頰黏膜和舌粘膜，黃金地鼠口腔頰囊粘膜進(jìn)行了等離子體的生物安全性測試。結(jié)果表明體外培養(yǎng)細(xì)胞的抗等離子體性能遠(yuǎn)弱于動(dòng)物細(xì)胞組織，在成骨細(xì)胞表層覆蓋一層液體可以大大降低等離子體對其活性的影響。而等離子體和藥物增強(qiáng)型等離子體處理10分鐘后的家兔及地鼠口腔黏膜的病理切片顯示，等離子體處理不會(huì)對細(xì)胞組織產(chǎn)生任何影響，表明等離子體對于動(dòng)物和人體是十分安全的。 7、等離子體口腔綜合治療儀的研制。開發(fā)了一臺適用于牙齒根管治療、種植體周圍炎、牙周炎、牙齦炎、齲齒治療、口腔潰瘍等口腔疾病的等離子體口腔綜合治療儀。此樣機(jī)將電源，氣路等集成封裝，控制面板采用液晶顯示，且可根據(jù)不同的需要選擇不同的電壓幅值、頻率以及氣流速度等參數(shù)。手柄設(shè)計(jì)成類似于牙科手機(jī)的形式，絕緣性能良好。加載高壓后可產(chǎn)生幾厘米長的大氣壓室溫等離子體射流，還可以通過更換噴嘴頭來根據(jù)需要改變輸出的等離子的三維尺寸。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：R781.05;O539

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 黃鏡靜;武曦;譚穎徽;;牙齦卟啉單胞菌在牙周炎病理和防治中的研究進(jìn)展[J];重慶醫(yī)學(xué);2012年18期

2 汪莉;尹仕海;;根管治療藥物及其材料的細(xì)胞毒性研究進(jìn)展[J];國際口腔醫(yī)學(xué)雜志;2008年04期

3 葛兵;吳友農(nóng);;根管治療后疾病與糞腸球菌[J];國際口腔醫(yī)學(xué)雜志;2008年S1期

4 董剛;陳紅;;口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究進(jìn)展[J];中外醫(yī)療;2009年04期

5 亓慶國,周學(xué)東,肖曉蓉,胡濤,傅春華;正常兒童口腔中白色念珠菌的分布及基因分組[J];中華微生物學(xué)和免疫學(xué)雜志;2003年09期

本文編號：2750798