低温等离子体活化液大鼠皮下作用时安全性研究

作     者：陈烦烦 

作者单位：安徽医科大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨春俊

授予年度：2023年

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 08[工学] 

主      题：低温等离子体 低温等离子体活化液 安全性 生长因子 伤口愈合 

摘      要：目的:研究表明低温等离子体在促进伤口愈合、癌症治疗、杀菌等方面可发挥重要作用,是治疗许多皮肤病的有效方法。低温等离子体活化液是一种间接的低温等离子体处理方式,便于储存和运输,可产生与直接处理相似的生物学效用,对于侵袭性皮肤肿瘤及深部皮肤组织感染的治疗是一种方便有效的治疗方法。但目前关于低温等离子体活化液的毒理学研究的数据不足,因此不能准确地评估离子体活化液对于活体哺乳动物作用的安全性。本课题通过空气源DBD低温等离子体装置介导激活磷酸盐缓冲液PBS制备低温等离子体活化液,然后进行大鼠皮下注射,以探讨低温等离子体活化液以皮下注射方式作用于大鼠时机体的安全性,为进一步临床治疗提供理论支持。方法:使用以普通空气为气体源的低温等离子体设备,照射处理PBS 1分钟、3分钟、5分钟后制备而成低温等离子体活化液。以PBS为对照组(低温等离子体照射处理0分钟),检测以上四组不同暴露时间下低温等离子体活化液中p H值及主要活性物质浓度。进行大鼠背部皮下注射10次后抽取腹主动脉血液行血常规及肝肾功能生化检测评估造血系统、肝脏、肾脏状态及功能。肺脏、心脏、肝脏、肾脏组织病理学检查评估主要脏器组织结构改变。注射部位局部皮肤组织进行检测:1.完善苏木精伊红(Hematoxylin-eosin,H&E)和马松三色(Masson’s trichrome method,Masson)染色后在光学纤维镜下观察皮肤组织细微结构变化;2.检测SOD活力和MDA浓度评估皮肤组织细胞氧化应激状态;3.免疫组织化学检测γ-HAX评估中皮肤组织细胞DNA损伤状况,Ki67评估皮肤组织细胞增殖状况;4.酶联免疫吸附试验检测TNF-α评估皮肤组织炎症反应;5.RNA-seq检测低温等离子体活化液处理后细胞内差异性基因的表达情况;6.蛋白印迹分析检测TGF-β和VEGFA蛋白的表达;结果:低温等离子体处理PBS1分钟、3分钟、5分钟后活化液中p H逐渐下降,并且检测到溶液内HO及NO浓度升高(P0.05);肺脏、心脏、肝脏、肾脏组织病理学检查未见组织结构异常改变。注射部位局部皮肤组织:表皮、真皮等部位组织结构正常、未见胶原纤维组织异常增生;SOD活力和MDA浓度水平较低,与对照组在统计学上不存在显著差异(P0.05);DNA损伤标志物γ-H2AX、细胞增殖标志物Ki67未见异常表达;TNF-α浓度与对照组相比在统计学上无显著差异(P0.05);RNA-seq检测上调基因主要富集在转化生长因子受体信号通路、血管生成相关等生物学过程;与对照组相比各处理组TGF-β、VEGFA蛋白表达升高(P0.05)。结论:本研究证明大鼠多次皮下注射低温等离子体活化液对生物个体未见毒副作用;研究发现低温等离子体活化液促进局部皮肤组织中TGF-β、VEGFA的蛋白表达增加,这可能与低温等离子体活化液对于参与在转化生长因子受体信号通路及血管生成等相关生物学过程的基因表达上调有关,表明低温等离子体活化液在促进组织再生方面可能存在积极作用;综上,低温等离子体活化液多次皮下注射对生物个体是安全的,有临床应用潜能。