等离子美容仪所宣传的“等离子技术”究竟是什么？ 第1页

等离子体是什么？

提到物质存在的形态，大部分人会自然的想到气态、液态和固态这三种常见的物态。比如冰是固态，水是液态，水蒸气是气态。不过，在19世纪初，研究人员首次发现了一种独立于上述三种物态的形式，那就是等离子态，并在20世纪由Langmuir首次将其作为一个独立的学术术语。和其他三种主要由中性分子或者原子等组成的固液气三种状态不一样，等离子状态要复杂的多，包括了大量电子、正离子、负离子、激发态的原子或分子、肌肽的原子或分子以及光子等诸多离子组成，而造成这种现象的根本因素在于电离，也就是电子脱离原子核的过程，电离产生了正负离子组成的离子化气体状物质表现出了和其他状态不一样的性质，因此具有广泛的应用。

等离子体是物理学科研究中的一个重要分支，已经广泛地应用于工业、农业、国防、环境、通信等国民经济发展领域，是当今科技研究的前沿，包括我国，中科院还有专门的从事等离子的研究所

等离子体根据其电力过程中的电子温度（Te）和离子温度（Ti）之间的关系，可以分为高温等离子和低温等离子，当Te等于Ti的时候，我们称之为高温等离子，而当Te远大于Ti的时候，我们称之为低温等离子，由于低温等离子体的温度相对较低，且电子能量高、质量小、平均速度更大，因此通常被用于医学上。

那么低温等离子体是如何在医学上发挥作用呢？

目前关于其作用的机制有很多研究，也有很多理论，常见的理论之一认为低温等离子放电过程中会产生活性氧（ROS）和活性氮（RON）[1]。活性氧是从空气电解而来的活性氧簇，包括：超氧阴离子（O2-）、过氧化氢（H2O2）、羟自由基（OH-）等，就是大家熟悉的氧自由基（ROS），ROS与细胞信号转导之间存在紧密联系，对细胞增殖、分化过程有很大的影响[2]，这种物质可以从外部直接破坏细胞结构，并且进入细胞产生氧化效果，因此对于杀灭微生物具有重要作用，当然，目前对于ROS的认识也有了改变，比如认为ROS可能作用于皮肤时能增加成纤维细胞生长因子，从而可以用于细胞的活性激活[3]。而活性氮如大家熟悉的NO低温等离子通过产生一氧化氮（NO）[4],NO是一种近些年来被重新发现认识的气体分子，自从在血管内皮细胞中发现一氧化氮的酶促合成后，打开了生物学研究的一个新方向，这种分子在体内被作为信号分子，同时是中，在体内参与到了心血管、神经、消化和免疫系统等的调节，以免疫功能为例，NO具有减少炎症，激活巨噬细胞和促进成纤维细胞增殖的作用[5]。

（等离子体作用示意图）

除此以外，也有理论认为低温等离子体的作用机制包括紫外线、单电离子与电场以及激发态和亚稳态粒子等，不过这些研究有待进一步深入。而低温等离子的相关机制，使其可以医学领域上产生诸多应用。

1. 杀菌效果 Sterilization

低温等离子在医学上最早的应用就是对于细菌的灭活效果。早在1996年，Laroussi使用射频电源(RF)驱动的 DBD装置,通过通入He气在大气压下产生等离子体并进行了相关的杀菌实验,结果发现，在等离子体作用下，10分钟就可以将长满荧光假单胞菌培养皿上所有细菌杀死[6]。

（Laroussi等使用的等离子装置）

而进一步研究发现，等离子体主要是通过对细菌的蛋白质完整性产生破坏，从而使得细菌新陈代谢发生改变最后实现灭活。而这一研究，也开启了等离子对于医疗设备和器械的消毒，避免因为高温高压和水蒸气等作用导致精密器械功能受损。

当然，随后进一步研究发现，低温等离子体可以用于皮肤等组织的杀菌作用。通过间接等离子体（DBD）在其腔内产生等离子体并以气流的形式喷到皮肤上，不仅可以降低高频电流本身对皮肤的影响，还能直接通过产生的紫外线辐射、活性氧类、活性氮和电场的联合作用，达到抗炎、止痒、抗菌、组织刺激、微循环刺激和其他治疗效果。比如Steffen Emmerta等通过DBD低温等离子直接用于皮肤消毒、特应性皮炎等治疗过程，效果明显[7]。此外对于一些顽固性的病菌如真菌等，低温等离子体也有较好的效果，白色念珠菌是一种顽固性的致病真菌，通常存在于人体的口腔、呼吸、消化和生殖系统中，而通过低温等离子体可以有效杀灭99.9%的致病真菌白色念珠菌[8]。

（低温等离子体对于致病真菌白色念珠菌的杀灭作用）

二、对皮肤再生的效果

皮肤再生一直是医学中的重要应用，也是一个医学难题，等离子体的出现给皮肤再生提供了新的思路，等离子皮肤再生(Plasma skin regeneration ，PSR) 是医学中的一个重要应用，使用等离子体能量在皮肤上产生热效应的新型表面重修。与激光不同，它不依赖发色团且不会汽化组织，但会留下一层完整的表皮来作为天然的生物敷料，为皮肤的再生提供了新的方法。

1.改善皱纹/治愈伤口

等离子处理可以对皮肤产生修复作用，比如Foster等通过等离子体处理皮肤后对其进行组织学研究，发现通过等离子体处理，可以组织学上观察到完整且未消融的表皮以及基底细胞层的空泡化（图a）。治疗后四天，可以看到一条分割面，分割面下出现新形成的角质层以及再生的表皮和上皮图b）。处理后十天，观察到完全再生的表皮，没有基底细胞层空泡，并且可以看到以乳头状和上层网状真皮内强烈的纤维化为特征的修饰区（图c）。 在治疗后长达一年的时间内，胶原蛋白的持续产生（图d–f），这表明皮肤本身得到了修复[9]。

借助这种应用，等离子体可以用于治疗体表的皮肤病变如浅表皮肤病变，光化性角化病，病毒性乳头状瘤和脂溢性角化病等疾病[10]。由于等离子体对皮肤本身的作用，使得其也可以在美容方面大有用武之地，比如上面的研究发现等离子体可以促进皮肤持续产生胶原蛋白，而众所周知胶原蛋白对于皮肤具有重要意义，可以让皮肤变得更加有弹性等，因此可以用于皮肤松弛、老化等情况下的皮肤恢复，相关治疗已获得美国食品药品监督管理局（FDA）许可。

2：美白效果

对于皮肤科医生和整形外科医生来说，面部烧后色素沉着过度是一个普遍存在的问题，而等离子体技术的出现，可以在控制热损伤的情况下进行精确，快速的治疗，可以有效地治疗烧伤后色素沉着。比如Melissa A. Bogle等对35名面部烧伤后色素沉积过多的患者进行了低温等离子治疗，所有患者的色素沉积均得到了明显改善，其中有32名患者的色素沉积改善达51%，且疤痕也得到了软化，证实该技术对于色素沉着过度是有改善效果的，为浅表面部损伤提供了无创治疗方法[11]。

治疗后面部外观得到改善，棕色斑和色素沉积得到改善，总体皮肤纹理得到改善。

除此以外，等离子体还对于免疫治疗、口腔医学等诸多方面，可以说目前是研究的热点之一，相信随着研究的推进，等离子体在医学上的作用会越来越大。

1 Arjunan K P, Friedman G, Fridman A, et al. Non-thermal dielectric barrier discharge plasma induces angiogenesis through reactive oxygen species[J]. Journal of the Royal Society Interface, 2012, 9(66): 147-157.

2 Mittler, Ron. "ROS are good." Trends in plant science 22.1 (2017): 11-19.

3 Shekhter A B, Kabisov R K, Pekshev A V, et al. Experimental and clinical validation of plasmadynamic therapy of wounds with nitric oxide[J]. Bulletin of Experimental Biology and Medicine, 1998, 126(2): 829-834.

4 D'Autréaux, Benoît, and Michel B. Toledano. "ROS as signalling molecules: mechanisms that generate specificity in ROS homeostasis." Nature reviews Molecular cell biology 8.10 (2007): 813-824.

5 Bogdan, Christian. "Nitric oxide and the immune response." Nature immunology 2.10 (2001): 907-916.

6 Laroussi M. Sterilization of contaminated matter with an atmospheric pressure plasma. IEEE Trans Plasma Sci, 1996, 24: 1188–1191

7 Emmert S, Brehmer F, Hänßle H, et al. Atmospheric pressure plasma in dermatology: Ulcus treatment and much more[J]. Clinical Plasma Medicine, 2013, 1(1): 24-29.

8 Xiong Z, Lu X P, Feng A. Highly effective fungal inactivation in He+O 2 atmospheric-pressure nonequilibrium plasmas. Phys Plasmas,

2010, 17: 123502–123502-6

9 Foster K W, Moy R L, Fincher E F. Advances in plasma skin regeneration[J]. Journal of cosmetic dermatology, 2008, 7(3): 169-179.

10 Schmidt A，Bekeschus S，Wende K，et al． A cold plasma jet accelerates wound healing in a murine model of full－thickness skin wounds［J］． Exp Dermatol，2017，26( 2) : 156－162．

11 Bogle M A, Arndt K A, Dover J S. Evaluation of plasma skin regeneration technology in low-energy full-facial rejuvenation[J]. Archives of dermatology, 2007, 143(2): 168-174