等离子体是气体在受到高能量作用时电离产生的，主要由电子、正负离子、基态原子、激发态原子、活性自由基(如单原子氧，臭氧，过氧化氢等)、UV辐照等组成。这些成分具有很强的物理化学活性，对微生物具有杀灭作用。现已有报道显示等离子体具有快速高效的杀菌作用，杀菌谱广，无有害物质残留，不污染环境，是对环境最友好的一种新型消毒方式。美国EPA已将大多数等离子体消毒法归为绿色消毒方法一类。美国NIH、FDA以及加拿大和欧盟的相应组织也批准将等离子体用于食品加工和医疗器械的消毒。大气压辉光放电等离子体是等离子体家族的新秀，在大气压工作，温度接近室温，适用于对热敏感物品的消毒，具有广阔的应用前景，是近年来等离子体消毒研究领域的热点。国外有部分大气压辉光放电等离子体消毒效果的报道，但杀菌机理还不清楚，毒理学少有报道，国内尚无相关报道。 为探索等离子体技术在消毒学、生物医学方面的应用，更好的开发利用等离子体技术，我们采用复旦大学电光源研究所设计的两款消毒机——直接曝光式等离子体消毒机(以下简称直接式消毒机)和间接曝光式等离子体消毒机(以下简称间接式消毒机)进行消毒效果、杀菌机理和毒理学研究。 第一部分消毒效果评价，采用载体定量消毒效果实验，选择具有代表性的几种标准指示菌：大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌和枯草杆菌黑色变种芽孢进行研究。试验时每个菌片上滴染相同数量的细菌，分别于处理不同时间后取出，37℃培养，活菌计数。发现直接曝光式等离子体消毒机杀灭玻片表面全部100个细菌繁殖体、芽孢和真菌所需的时间分别是1 min、2 min和4 min。间接曝光式等离子体消毒机杀灭琼脂表面10<6>个大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌分别需要2 min、3 min和6 min。枯草杆菌黑色变种芽孢对间接式消毒机产生的等离子体抵抗力较强，处理11 min，仅使其菌量降低3个对数值。大气压辉光放电等离子体具有高效的杀菌效果，直接式消毒机处理物品4 min可以达到灭菌要求，间接式消毒机处理物品11 min可达消毒要求。等离子体的消毒效果受微生物种类、载体表面性质、有机物、甘油、还原性物质及与等离子体发生源距离的影响。不同微生物对等离子体的抵抗力不同，直接式消毒机：白色念球菌>枯草杆菌黑色变种芽孢>细菌繁殖体；间接式消毒机：枯草杆菌黑色变种芽孢>白色念球菌>细菌繁殖体。相同处理方式各种微生物的存活曲线各不相同，相同微生物不同作用方式存活曲线也不相同。对玻璃表面的相同细菌杀灭率低于滤纸和棉布表面： 20％小牛血清、10％甘油和100 mg/ml的维生素C能显著降低等离子体对细菌的杀灭率。两种消毒机消毒效果不同，直接式消毒机对微生物的杀灭率高于间接式消毒机。推测高压电场、紫外线在杀菌过程中起次要作用。高温在消毒过程中作用不大。等离子体对内毒素具有分解作用，处理30 s可使大肠杆菌菌液内毒素含量显著降低(P<0.05)，小幅反弹后在处理90 s时，内毒素含量显著低于处理前水平(P<0.05)。第二部分杀菌机理研究，从微生物形态学、生命大分子和细胞功能改变等几个方面研究大气压辉光放电等离子体对表面微生物的杀灭机理。扫描电镜观察发现直接式等离子体处理的革兰氏阴性菌细胞壁发生破裂，而革兰氏阳性菌结构无明显改变。间接式等离子体不引起细菌的细胞壁破裂。微生物暴露于等离子体中，随着时间延长，蛋白质漏出、脂质过氧化产物逐渐增加(P<0.05)，抗氧化能力逐渐降低(P<0.05)，DNA在等离子体处理1min时仅发生轻微改变。用L型细菌培养基对暴露后细菌进行培养，观察L型细菌的形成情况，并用糖代谢试验观察暴露前后细菌对葡萄糖、麦芽糖、蔗糖、乳糖和甘露醇的代谢能力改变，发现等离子体能诱导L型细菌形成，但是随暴露时间延长形成数减少，暴露180 s以上的组别没有L型细菌形成。暴露后细菌不能分解甘露醇，对蔗糖分解能力降低。菌液中加入抗氧化剂可显著降低杀菌效果，得出结论，中性活性反应基团如O·、OH·等自由基以及O<,2><->·的强氧化作用在杀菌过程中起重要作用，它们由外到内先后与细胞成分发生反应：先与细胞膜脂质和蛋白质反应使细胞壁结构受到损伤(形成L型细菌)，通透性增加内容物漏出，进一步与胞内蛋白质反应，使细菌的抗氧化和代谢能力改变导致细菌死亡，最后与核物质反应使DNA结构改变。带电粒子在直接式等离子体消毒机杀菌过程中起重要作用，大量电荷聚集在细菌表面，当静电力大于细菌表面张力时可使脆弱的革兰氏阴性菌细胞壁发生破裂，内容物漏出细菌死亡。由于短时间处理可诱导L型细菌生成，应以处理180 s以上时间所得的结果作为确定的结果。在等离子体消毒过程中，几种杀菌机理可能单独或先后作用导致细菌死亡，也可能产生协同作用。 第三部分毒理学研究，等离子体消毒的手术器械和消毒两次的塑料制品提取物皮内反应性可以忽略不计，但消毒十次的塑料制品提取物可引起轻微的皮内反应，0.9％NaCl溶液提取物PⅡ=0.42，芝麻油提取物PⅡ=0.59。不锈钢手术器械的0.9％NaCI溶液提取物对眼睛无刺激。将完整的动物皮肤直接暴露在等离子体下8min，无不良反应，可见等离子体对皮肤无刺激作用。等离子体不改变不锈钢和一次性输液器、注射器性状，但可使碳钢制品腐蚀生锈，使橡胶手套氧化开裂。