本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
当人们听到“等离子体”这个词时，通常会想到两件事。第一种是血浆，血液的液体部分，血液细胞悬浮在其中。第二种，如果你热爱物理学，会想到电离气体（如果你热爱地质学，你会想到亮绿色的玉髓），通常处于相当高的温度下。例如，太阳会喷射出等离子弧。你可以在等离子电视显示器中找到它们，你可以用它们来制造天线，科幻爱好者可能会幻想用它们作为高科技武器发射。（闪电是一种等离子体。）
还有所谓的“冷等离子体”。早在2007年我就写过这个话题，分别在《今日物理》和鸡尾酒会物理学博客上发表文章，重点介绍了它们在以下方面的潜力：杀死细菌、去除牙菌斑、松解构成生物组织的细胞之间的连接、帮助血液凝固并减少伤口或手术后的出血，甚至可能去除癌性肿瘤。而10月份发表在《物理D杂志：应用物理》上的一篇论文描述了一种潜在的革命性新型冷等离子体装置，类似于喷灯，用于治疗血癌白血病。
“我们有一个非常神奇的装置，”主要作者穆尼尔·拉鲁西（旧 Dominion 大学）在 Physics Buzz 网站上告诉人们。“我们可以产生一种接近室温的等离子体束。它不会烧伤任何东西；它不会破坏或戳洞。你可以用手触摸它。”拉鲁西的研究结果非常惊人：仅仅暴露在冷等离子体中 10 分钟后，研究中超过 90% 的白血病细胞被摧毁。
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“冷”这个词可能有点误导性。（例如，“高温超导性”发生在液氮的常见温度下。）许多冷等离子体与太阳相比是“冷”的，但仍然相当热：大约 70 到 100 摄氏度。将其应用于活的人体组织，会造成严重烧伤。
尽管如此，它们在消毒饮用水和净化工业表面等方面仍然很有用。这是因为它们通过带电粒子、自由基和紫外线辐射的致命组合破坏细菌细胞膜来杀死（“灭活”）细菌。它们工作速度也很快：空军有一个活跃的冷等离子体研究计划，使用它们在短短几分钟内分解炭疽等毒素中发现的化学物质，而其他方法则需要几个小时。
在 20 世纪 90 年代后期，研究人员弄清楚了如何在实验室中制造真正的室温冷等离子体，因此他们首次可以在生物组织上进行测试。这就是拉鲁西研究的重点。根据 Physics Buzz 的说法
科学家通过将超高速电子穿过氦气和空气等气体来制造冷等离子体。这些电子以如此大的能量撞击原子和分子，以至于它们从气体中的原子和分子中拉出最外层的电子，从而形成自由电子和自由离子的混合物。拉鲁西解释说，气体保持在室温左右，因为将电子从原子中分离出来所需的能量迅速消散，使气体离子保持凉爽。
等离子体喷灯有一种有趣的延迟效应。虽然白血病细胞在被冷等离子体羽流喷射十分钟后似乎立即没事，但在四到八小时内它们开始死亡。拉鲁西推测，等离子体羽流可能会引发某种生化反应，诱导白血病细胞死亡，同时保持正常细胞完整无损。
据乔治华盛顿大学的迈克尔·凯达称，冷等离子体中的分子之一是臭氧，它特别活跃——因此冷等离子体在治疗细菌感染方面非常有效。凯达研究用于治疗癌症的等离子体，他认为，由于癌细胞比健康细胞具有更高的代谢率，因此它们含有更多的臭氧。因此，通过冷等离子体羽流添加更多的臭氧分子会使癌细胞超过阈值并触发细胞死亡，而健康细胞则可以很好地承受这种冲击。
此前，拉鲁西开发了一种充氦等离子体笔，能够产生 2 到 3 英寸长的等离子体羽流，可以在不损坏周围组织的情况下杀死人体皮肤娇嫩表面上的细菌。拉鲁西已将其用于大肠杆菌细菌。其他使用冷等离子体“喷射枪”的团队已经证明了沙门氏菌甚至一些病毒的破坏。
这些净化特性在帮助加速伤口愈合方面非常有用，伤口愈合大致分为三个阶段。首先是炎症阶段，一切都发红和/或肿胀疼痛，在这个阶段，似乎几乎没有愈合发生——事实上，很容易与实际感染混淆。
但是，各种各样的事情都在发生，以促使身体进入第二阶段：产生胶原蛋白以加强伤口。这可能需要数周时间，具体取决于损伤的严重程度，并且可能会形成厚厚的疤痕。
最后阶段称为重塑阶段，在此阶段，身体会去除多余的疤痕组织。有时，如果伤口特别深且严重，仍然会留下厚厚的凸起（瘢痕疙瘩）疤痕。能够杀死细菌可以降低感染的几率，而能够去除死细胞并用健康细胞代替它们可以显着加快这个需要数周的过程。
早在 2010 年，莫斯科加马列亚流行病学和微生物学研究所的研究人员就对两种常见细菌，铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌使用了冷等离子体喷灯，这两种细菌都是抗生素耐药菌株（由于生物膜），在伤口感染中很常见。根据 Discovery News 的报道：“五分钟后，等离子体喷灯杀死了培养皿中 99% 的细菌，十分钟后，它杀死了大鼠伤口中 90% 的细菌。而且由于喷灯可以定向到特定的、小范围的感染区域，因此周围组织不会受到损害。”
荷兰埃因霍温理工大学的伊娃·斯托菲尔斯-亚当莫维奇开发了一种方便的小型设备，称为等离子体针——基本上是一根大约 50 毫米长的细钨丝，位于充满气体的石英管内——使她能够精确地去除或操纵生物细胞。她称之为“无需切割的手术”。只需驱动电压穿过针头，瞧！尖端会产生微小的等离子体火花。
等离子体针和等离子体笔都没有使用冷等离子体进行实际切割。但是一家名为 Peak Surgical 的公司拥有一种名为 Plasma Blade 的原型设备，它实际上使用冷等离子体来切割生物组织。手术刀已经为我们服务了很长时间，但虽然它们切割非常精确，但它们无法控制出血。还有其他电外科设备可以同时做到这两点，但通常会对周围组织造成一些热损伤。
Plasma Blade 具有切割、烧灼功能，并且不会烧伤周围组织，此外，您还可以利用其内置的净化属性来对抗感染并减轻炎症，从而加速愈合过程。Peak 已在视网膜组织和猪皮上测试了他们的 Plasma Blade。
冷等离子体杀死细菌并拯救生命，这使它们非常酷。
参考文献
Barekzi, N. 和 Laroussi, M. (2012) "低温度等离子体对白血病细胞的剂量依赖性杀伤"，物理D杂志：应用物理 45 422002。
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Stoeffels, E., Kieft, I.E., Sladek, R.E.J. (2003) "使用等离子体针对哺乳动物细胞进行表面处理"，物理D杂志：应用物理 36: 2908-2913。
[部分改编自存档的鸡尾酒会物理学博客上的2007 年帖子。]