超越抗菌素耐药性的冷大气等离子体多学科应用潜力拓展Frontiers | Expanding Multidisciplinary Potential of Cold Atmospheric Plasma Beyond Antimicrobial Resistance

环球医讯 / 硒与微生态来源:www.frontiersin.org瑞士 - 英语2025-11-02 05:18:22 - 阅读时长3分钟 - 1337字
本文系统阐述了冷大气等离子体(CAP)技术在突破抗菌素耐药性领域的革命性应用前景,详细解析了这种物质第四态作为电离气体的独特物理特性及其显著的广谱生物效应,包括对WHO认定的ESKAPE耐药菌群、SARS-CoV-2病毒及杜氏利什曼原虫等病原体的灭活能力,同时深入探讨了设备参数调控活性氧氮物种生成的作用机制,强调了其在组织再生、肿瘤免疫治疗及伤口愈合等健康领域的突破性价值,并列出了涵盖微生物组交互、设备微型化等17个关键研究方向,呼吁全球科研力量通过多学科协同推动这项整合物理学、化学与临床医学的创新技术在医疗、农业和材料科学等领域的规模化应用,为应对全球健康挑战提供全新解决方案。
冷大气等离子体抗菌抗病毒抗寄生虫免疫调节炎症调节组织再生肿瘤治疗伤口愈合多学科应用
超越抗菌素耐药性的冷大气等离子体多学科应用潜力拓展

冷大气等离子体(CAP)是一种非热等离子体(NTP),被视为物质的第四态,是一种电离气体,其大部分能量储存在高能电子中,同时保持整体环境温度。CAP已被证明是一种功能强大的工具,具有显著的抗菌、抗真菌、抗病毒、抗寄生虫和免疫调节作用,近年来其受欢迎程度和广泛应用已迅速扩展到多个学科领域。

CAP的抗菌效果已在临床上重要的细菌上得到验证,包括世界卫生组织(WHO)认定的对抗生素耐药性发展至关重要的细菌(ESKAPE菌群等)及其更具抵抗力的生物膜形式。CAP的抗病毒特性研究在COVID-19大流行期间得到了极大提升,包括对SARS-CoV-2、甲型流感病毒甚至高度耐药的腺病毒的灭活作用。此外,近期研究强调了CAP的抗寄生虫潜力,证明其对杜氏利什曼原虫(Leishmania major)和卡氏棘阿米巴(Acanthamoeba castellanii)等原生动物寄生虫以及曼氏血吸虫(Schistosoma mansoni)等蠕虫的有效性,凸显了其广谱杀菌能力。除了这些抗菌和抗寄生虫效果外,CAP还可以通过增强感染部位先天免疫细胞的募集和活化来调节炎症。这种免疫调节特性有助于组织再生、血管生成或抗肿瘤免疫反应,是理解CAP治疗效果的重要因素,不仅限于克服抗生素耐药性。

CAP的有效性受到生成设备设置的强烈影响。关键因素包括放电类型、施加的电压和电流、频率、气体成分和流速、暴露持续时间以及等离子体源与目标表面之间的距离。这些参数决定了产生的活性氧和氮物种(RONS)、紫外线辐射和带电粒子的数量和比例,它们共同通过膜破坏、蛋白质和DNA的氧化损伤以及程序性细胞死亡的诱导等机制驱动病原体灭活。理解设备设置与生物效应之间的相互作用对于优化CAP应用至关重要。

除了病原体灭活外,CAP已显示出与敏感材料和表面的兼容性,几乎不会造成机械或化学改变,使CAP能够在医学、食品安全、农业和材料科学等多种环境中安全使用。这些特性表明,充分开发CAP需要整合物理学、化学、生物学、工程学和临床科学的多学科方法。

在本研究主题中,我们旨在收集恰好能弥合这些学科界限的多学科文章,重点关注以下子主题:

  • CAP-微生物组相互作用机制
  • CAP对多重耐药细菌、临床相关真菌、病毒、蠕虫和原生动物的活性
  • 用于增强抗菌活性的CAP设备优化
  • CAP活性物质与微生物环境的相互作用
  • CAP驱动的炎症调节、组织修复、先天和适应性防御机制
  • CAP在肿瘤学和免疫治疗中的应用
  • CAP对基因表达和细胞信号传导的调控
  • CAP衍生物质与生物分子(脂质、蛋白质、核酸)的相互作用
  • CAP辅助药物递送及与化疗药物的联合应用
  • CAP辅助种子灭菌和植物生长促进
  • CAP食品去污和保质期延长
  • CAP对敏感材料的表面修饰和灭菌
  • CAP安全性、生物相容性和监管方面
  • CAP设备的工业应用规模化
  • 等离子体活化水和盐水的抑制活性
  • CAP在伤口愈合中的应用
  • 用于皮下和内部结构应用的CAP设备微型化

对于本研究主题,我们欢迎以下类型的文章:方法学、简明综述、原创研究、观点、综述、系统综述。

通过利用跨领域的知识,我们力求将CAP推向全球科学界和更广泛专业公众关注的前沿,促进进一步创新并将其应用于各个领域。

【全文结束】

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