大气压冷等离子体射流灭活子宫颈癌Hela细胞

黄骏; 陈维; 李辉; 王鹏业; 杨思泽

doi:10.7498/aps.62.065201

摘要

研究了大气压冷等离子体射流对子宫颈癌Hela细胞的灭活机制. 在倒置显微镜下观察不同等离子体处理条件下的细胞形态, 并通过中性红吸收测试定量测定各个条件下的细胞存活率. 将功率维持在18 W, 在900 mL/min 氩等离子体中添入氧气的百分含量分别为1%, 2%, 4% 和8%的条件下处理Hela细胞, 探讨活性气体氧气在惰性气体氩气中的百分含量对Hela癌细胞灭活效率的影响, 发现添加2%氧气时, 氩/氧等离子体灭活效果最佳, 处理180 s后细胞存活率可降至7%. 当继续添加氧超过2%时, 灭活效果逐渐减弱, 直至8%时, 其效果反而不如单纯氩等离子体. 通过测量等离子体发射光谱, 结果表明活性氧自由基在癌细胞灭活过程中可能起关键作用.

关键词:

Abstract

An inactivation mechanism study on Hela cancer cells by means of an atmospheric pressure cold plasma jet is presented. Cell morphology is observed under an inverted microscope after plasma treatment. The neutral red uptake assay provides quantitative evaluations of cell viability under different conditions. The effect of the inactivation efficiency of Hela cancer cells in the argon (900 mL/min) with addition of different amount of oxygen (1%, 2%, 4%, 8%) into atmospheric pressure cold plasma jet is discussed under the fixed power 18 W. Results show that 2% O2 addition provides the best inactivation efficiency, and the survival rate can be reduced to 7% after 180 s treatment. When the oxygen addition exceeds 2%, the inactivation efficiency gradually weakens. The effect is not so good as that in pure argon plasma when the oxygen addition arrives at 8%. According to the emission spectrum of the plasmum, it is concluded that the reactive oxygen species in the plasma play a key role in cancer cell inactivation process.

Keywords:

作者及机构信息

1.
中国科学院物理研究所, 软物质物理重点实验室, 北京凝聚态物理国家实验室, 北京 100190;

2.
厦门大学物理与机电工程学院, 福建省等离子体与磁共振研究重点实验室, 厦门 361005

基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11275261, 11005151)资助的课题.

Authors and contacts

1.
Key Laboratory of Soft Matter Physics, Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Science, Beijing 100190, China;

2.
Fujian Provincial Key Laboratory for Plasma and Magnetic Resonance, School of Physics and Mechanical and Electrical Engineering, Xiamen University, Xiamen 361005, China

Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 11275261, 11005151).

参考文献

[1]	Sladek R E J, Stoffels E, Walraven R, Tielbeek P J A, Koolhoven R A 2004 IEEE Trans. Plasma Sci. 32 1540
[2]	Zhang X H, Li M J, Zhou R L, Feng K C, Yang S Z 2008 Appl. Phys. Lett. 93 021502
[3]	Lee H W, Kim G J, Kim J M, Park J K, Lee J K, Kim G C 2009 Endod. J. 35 587
[4]	Chen W, Huang J, Li H, L G H, Wang X Q, Zhang G P, Wang P Y, Yang S Z 2012 Acta Phys. Sin. 61 185203 (in Chinese) [陈维, 黄骏, 李辉, 吕国华, 王兴权, 张国平, 王鹏业, 杨思泽 2012 61 185203]
[5]	Zhang X H, Huang J, Liu X D, Peng L, Sun Y, Chen W, Feng K C, Yang S Z 2009 Acta Phys. Sin. 58 1595 (in Chinese) [张先徽, 黄骏, 刘筱娣, 彭磊, 孙岳, 陈维, 冯克成, 杨思泽 2009 58 1595]
[6]	Xiong Z L, Cao Y G, Lu X P, Du T 2011 IEEE Trans. Plasma Sci. 39 2968
[7]	Keidar M, Walk R, Shashurin A, Srinivasan P, Sandler A, Dasgupta S, Ravi R, Guerrero-Preston R, Trink B 2011 British Journal of Cancer 105 1295
[8]	Huang J, Chen W, Li H, Wang X Q, L G H, Latif Khosa M, Guo M, Feng K C, Wang P Y, Yang S Z 2011 J. Appl. Phys. 109 053305
[9]	Huang J, Li H, Chen W, L G H, Wang X Q, Zhang G P, Ostrikov K, Wang P Y, Yang S Z 2011 Appl. Phys. Lett. 99 253701
[10]	Iseki S, Nakamura K, Hayashi M, Tanaka H, Kondo H, Kajiyama H, Kano H, Kikkawa F, Hori M 2012 Appl. Phys. Lett. 100 113702
[11]	Chen W, Huang J, Du N, Liu X D, Wang X Q, L G H, Zhang G P, Guo L H, Yang S Z 2012 J. Appl. Phys. 112 013304
[12]	Chen W, Huang J, Du N, Liu X D, L G H, Wang X Q, Zhang G P, Guo L H, Yang S Z 2012 Chin. Phys. Lett. 29 075203
[13]	Zhang X H, Huang J, Liu X D, Peng L, Guo L H, L G H, Chen W, Feng K C, Yang S Z 2009 J. Appl. Phys. 105 063302
[14]	Chen G L, Zheng X, L G H, Zhang Z X, Sylvain M, Wilson S, Michael T, Yang S Z 2012 Chin. Phys. B 21 105201
[15]	Deng S X, Cheng C, Ni G H, Meng Y D, Chen H 2010 Chin. Phys. B 19 105203
[16]	Valdespino V M, Valdespino V E 2006 Curr. Opin Obstet Gynecol. 18 35
[17]	Yang L, Parkin D M, Ferlay J, Ferlay J, Li L, Chen Y D 2005 Cancer Epidemiology, Biomarkers and Prevention 14 243
[18]	Massad L S, Xie X, Darragh T M, Minkoff H, Levine A M, D'Souza G, Cajigas A, Colie C, Watts D H, Strickler H 2009 Obstet Gynecol. 114 1063
[19]	Bondar L, Hoogeman M S, Vásquez Osorio E M, Heijmen B J 2010 Med. Phys. 37 3760
[20]	Parkin D M, Bray F I, Devesa S S 2001 Eur. J. Cancer 37 S4
[21]	Domingues A P, Mota F, Durao M, Frutuoso C, Amaral N, de Oliveira C F 2010 International Journal of Gynecological Cancer 20 294

施引文献

[1]	Sladek R E J, Stoffels E, Walraven R, Tielbeek P J A, Koolhoven R A 2004 IEEE Trans. Plasma Sci. 32 1540
[2]	Zhang X H, Li M J, Zhou R L, Feng K C, Yang S Z 2008 Appl. Phys. Lett. 93 021502
[3]	Lee H W, Kim G J, Kim J M, Park J K, Lee J K, Kim G C 2009 Endod. J. 35 587
[4]	Chen W, Huang J, Li H, L G H, Wang X Q, Zhang G P, Wang P Y, Yang S Z 2012 Acta Phys. Sin. 61 185203 (in Chinese) [陈维, 黄骏, 李辉, 吕国华, 王兴权, 张国平, 王鹏业, 杨思泽 2012 61 185203]
[5]	Zhang X H, Huang J, Liu X D, Peng L, Sun Y, Chen W, Feng K C, Yang S Z 2009 Acta Phys. Sin. 58 1595 (in Chinese) [张先徽, 黄骏, 刘筱娣, 彭磊, 孙岳, 陈维, 冯克成, 杨思泽 2009 58 1595]
[6]	Xiong Z L, Cao Y G, Lu X P, Du T 2011 IEEE Trans. Plasma Sci. 39 2968
[7]	Keidar M, Walk R, Shashurin A, Srinivasan P, Sandler A, Dasgupta S, Ravi R, Guerrero-Preston R, Trink B 2011 British Journal of Cancer 105 1295
[8]	Huang J, Chen W, Li H, Wang X Q, L G H, Latif Khosa M, Guo M, Feng K C, Wang P Y, Yang S Z 2011 J. Appl. Phys. 109 053305
[9]	Huang J, Li H, Chen W, L G H, Wang X Q, Zhang G P, Ostrikov K, Wang P Y, Yang S Z 2011 Appl. Phys. Lett. 99 253701
[10]	Iseki S, Nakamura K, Hayashi M, Tanaka H, Kondo H, Kajiyama H, Kano H, Kikkawa F, Hori M 2012 Appl. Phys. Lett. 100 113702
[11]	Chen W, Huang J, Du N, Liu X D, Wang X Q, L G H, Zhang G P, Guo L H, Yang S Z 2012 J. Appl. Phys. 112 013304
[12]	Chen W, Huang J, Du N, Liu X D, L G H, Wang X Q, Zhang G P, Guo L H, Yang S Z 2012 Chin. Phys. Lett. 29 075203
[13]	Zhang X H, Huang J, Liu X D, Peng L, Guo L H, L G H, Chen W, Feng K C, Yang S Z 2009 J. Appl. Phys. 105 063302
[14]	Chen G L, Zheng X, L G H, Zhang Z X, Sylvain M, Wilson S, Michael T, Yang S Z 2012 Chin. Phys. B 21 105201
[15]	Deng S X, Cheng C, Ni G H, Meng Y D, Chen H 2010 Chin. Phys. B 19 105203
[16]	Valdespino V M, Valdespino V E 2006 Curr. Opin Obstet Gynecol. 18 35
[17]	Yang L, Parkin D M, Ferlay J, Ferlay J, Li L, Chen Y D 2005 Cancer Epidemiology, Biomarkers and Prevention 14 243
[18]	Massad L S, Xie X, Darragh T M, Minkoff H, Levine A M, D'Souza G, Cajigas A, Colie C, Watts D H, Strickler H 2009 Obstet Gynecol. 114 1063
[19]	Bondar L, Hoogeman M S, Vásquez Osorio E M, Heijmen B J 2010 Med. Phys. 37 3760
[20]	Parkin D M, Bray F I, Devesa S S 2001 Eur. J. Cancer 37 S4
[21]	Domingues A P, Mota F, Durao M, Frutuoso C, Amaral N, de Oliveira C F 2010 International Journal of Gynecological Cancer 20 294

[1]	陈泽煜, 彭玉彬, 王瑞, 贺永宁, 崔万照. 微波谐振腔低气压放电等离子体反应动力学过程. , 2022, 71(24): 240702. doi: 10.7498/aps.71.20221385
[2]	朱海龙, 师玉军, 王嘉伟, 张志凌, 高一宁, 张丰博. 高气压氩气辉光放电条纹等离子体的形成和演化. , 2022, 71(14): 145201. doi: 10.7498/aps.71.20212394
[3]	杨丽君, 宋彩虹, 赵娜, 周帅, 武珈存, 贾鹏英. 大气压氩气刷形等离子体羽的特性研究. , 2021, 70(15): 155201. doi: 10.7498/aps.70.20202091
[4]	李雪辰, 常媛媛, 刘润甫, 赵欢欢, 狄聪. 较大体积的大气压空气介质阻挡放电特性研究. , 2013, 62(16): 165205. doi: 10.7498/aps.62.165205
[5]	刘富成, 晏雯, 王德真. 针板型大气压氦气冷等离子体射流的二维模拟. , 2013, 62(17): 175204. doi: 10.7498/aps.62.175204
[6]	杜永权, 刘文耀, 朱爱民, 李小松, 赵天亮, 刘永新, 高飞, 徐勇, 王友年. 双频容性耦合等离子体相分辨发射光谱诊断. , 2013, 62(20): 205208. doi: 10.7498/aps.62.205208
[7]	翟晓东, 丁艳军, 彭志敏, 罗锐. N2第二正带系发射光谱的理论计算及实验研究. , 2012, 61(12): 123301. doi: 10.7498/aps.61.123301
[8]	陈维, 黄骏, 李辉, 吕国华, 王兴权, 张国平, 王鹏业, 杨思泽. 氦-氧等离子体针灭活肺癌A549细胞. , 2012, 61(18): 185203. doi: 10.7498/aps.61.185203
[9]	彭志敏, 丁艳军, 杨乾锁, 姜宗林. 基于OH自由基A2Σ + →X2Πr 电子带系发射光谱的温度测量技术. , 2011, 60(5): 053302. doi: 10.7498/aps.60.053302
[10]	李雪辰, 袁宁, 贾鹏英, 常媛媛, 嵇亚飞. 大气压等离子体针产生空气均匀放电特性研究. , 2011, 60(12): 125204. doi: 10.7498/aps.60.125204
[11]	倪明江, 余量, 李晓东, 屠昕, 汪宇, 严建华. 大气压直流滑动弧等离子体工作特性研究. , 2011, 60(1): 015101. doi: 10.7498/aps.60.015101
[12]	蒲昱东, 杨家敏, 靳奉涛, 张璐, 丁永坤. 辐射输运实验中的Al等离子体发射光谱研究. , 2011, 60(4): 045210. doi: 10.7498/aps.60.045210
[13]	朱竹青, 王晓雷. 飞秒激光空气等离子体发射光谱的实验研究. , 2011, 60(8): 085205. doi: 10.7498/aps.60.085205
[14]	高勋, 宋晓伟, 郭凯敏, 陶海岩, 林景全. 飞秒激光烧蚀硅表面产生等离子体的发射光谱研究. , 2011, 60(2): 025203. doi: 10.7498/aps.60.025203
[15]	黄文同, 李寿哲, 王德真, 马腾才. 大气压下绝缘毛细管内等离子体放电及其特性研究. , 2010, 59(6): 4110-4116. doi: 10.7498/aps.59.4110
[16]	刘莉莹, 张家良, 郭卿超, 王德真. 大气压等离子体辅助多晶硅薄膜化学气相沉积参数诊断. , 2010, 59(4): 2653-2660. doi: 10.7498/aps.59.2653
[17]	唐京武, 黄笃之, 易有根. Au激光等离子体X射线发射光谱的理论研究. , 2010, 59(11): 7769-7774. doi: 10.7498/aps.59.7769
[18]	牛田野, 曹金祥, 刘磊, 刘金英, 王艳, 王亮, 吕铀, 王舸, 朱颖. 低温氩等离子体中的单探针和发射光谱诊断技术. , 2007, 56(4): 2330-2336. doi: 10.7498/aps.56.2330
[19]	董丽芳, 冉俊霞, 毛志国. 大气压氩气微放电通道中电子激发温度的时间演化. , 2005, 54(5): 2167-2171. doi: 10.7498/aps.54.2167
[20]	黄松, 辛煜, 宁兆元. 使用发射光谱对感应耦合CF4/CH4等离子体中C2基团形成机理的研究. , 2005, 54(4): 1653-1658. doi: 10.7498/aps.54.1653

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