Only Perception: 電漿手電筒消滅皮膚上惡名昭彰的病原體

2012-04-13

電漿手電筒消滅皮膚上惡名昭彰的病原體

Handheld plasma flashlight rids skin of notorious pathogens
http://phys.org/news/2012-04-handheld-plasma-flashlight-skin-notorious.html

April 4, 2012

(PhysOrg.com) -- 一群中國與澳洲科學家開發出一種手持式的、由電池供電的電漿產生裝置，可使皮膚立即擺脫細菌。此裝置能用於救護車緊急呼叫，天然災害場址，軍事作戰行動以及遠方許多需要治療的其他場合。

這款電漿手電筒，於今日（四月五日）發表在 IOP 出版的 Journal of Physics D: Applied Physics 期刊，由一顆 12 V 電池所驅動，而且不需要任何其他的外部發電機或市電（wall power）；它也不需要任何外部氣體灌注或處理系統。

在實驗中，這款電漿手電筒有效地使其中一種最具抗藥性與抗熱性的細菌，Enterococcus faecalis（糞腸球菌，這種細菌常在牙科治療期間感染根管）的厚厚一層生物膜鈍化。

生物膜是在培養細菌七日後形成的。生物膜約 25 微米厚，由 17 層細菌組成。每一次都以電漿手電筒處理五分鐘，接著分析有多少細菌存活。

結果顯示，電漿不僅使上層細胞鈍化，還能深入到非常底層，殺死細胞。

研究共同作者 Kostya (Ken) Ostrikov 教授（來自 CSIRO 材料科學與工程部的澳洲電漿奈米科學中心）表示："細菌形成厚厚的生物膜，那使得它們在對抗鈍化上有極大的抗性，使其窒礙難行。高溫通常被拿來利用，不過那顯然也會燒掉我們的皮膚。"

"在這項研究中，我們選擇一種極端的例子來示範：即便在室溫下，電漿手電筒依然非常有效率。對於單一的細菌來說，鈍化時間可能只要十秒鐘。"

電漿 -- 除了固態、液態、氣態之外的物質第四態 -- 先前藉由有效殺死皮膚表面與水中的細菌及病毒，證明其在醫療產業中的價值。

雖然電漿抗菌功效背後的確切機制大部分仍然未知，不過科學家認為電漿與周遭空氣之間的反應創造出一種反應性族類（reactive species），類似在我們免疫系統中所發現的那種。

研究者們進行分析，看看什麼樣的族類會出現在電漿中，結果發現與高反應性氮與高反應性氧相關的族類主宰這些結果。有理論提出紫外線輻射也是電漿成功背後的原因；然而，電漿手電筒所創造的噴流（jet），經證明紫外線輻射量不高，對於此裝置的安全性又多增加一層保障。

在實驗中，電漿柱（plume）的溫度約在攝氏 20 - 30 度間，那非常接近室溫也因此避免對於皮膚的傷害。該裝置本身有電阻能阻止它熱起來，使得它能夠安全觸碰。

"此裝置可以很容易製造出來且成本不到 100 美元。當然，也要進行某些微型化與工程設計使得它更吸引人且準備好商業化，" Ostrikov 繼續說。

該裝置是由華中科技大學、CSIRO 材料科學與工程部、雪梨大學與香港城市大學所組成的國際性研究團隊所創造。

※ 相關報導：

＊ Inactivation of a 25.5 µm Enterococcus faecalis biofilm by a room-temperature, battery-operated, handheld air plasma jet
http://iopscience.iop.org/0022-3727/45/16/165205