用于伤口愈合的冷微波等离子体射流：抗菌效果、机制及对微生物细胞的改变

为何用冷气体“轰击”伤口很重要

开放性伤口常常愈合缓慢，因为它们容易成为顽固病菌的栖息地，其中一些对抗生素已不再敏感。临床迫切需要无需损伤周围皮肤即可清洁伤口的新方法。本研究考察了一种出人意料的助力：“冷”微波等离子体射流——这种充能气流仅略感温暖，但富含可杀灭微生物的反应性分子。研究人员评估了这些射流对常见伤口相关微生物的消毒效果，以及在这种非常规处理下微生物细胞发生了什么变化。

清洁难愈合伤口的新路径

冷大气压等离子体是一种在近室温下部分电离的气体，因此不会灼伤组织。当用微波能量以氩气产生时，它会生成一组短寿命的活性氧和氮物种（统称为RONS），并伴随光和带电粒子。此前的医疗装置多采用其他电学方案；本研究聚焦于两种微波射流，命名为Surfayok和Surfatron。研究小组将这两种射流用于四种与皮肤和慢性伤口相关的微生物：细菌大肠杆菌（Escherichia coli）、表皮葡萄球菌（Staphylococcus epidermidis）、痤疮丙酸杆菌（Cutibacterium acnes）以及酵母Nakaseomyces glabratus。关键问题是，这些射流能否在对活组织足够温和的前提下，足够快速且可靠地杀灭微生物。

等离子体处理如何被检验

研究人员将微生物均匀撒布在模拟潮湿伤口表面的琼脂平板上。等离子体射流以两种方式施加：静态模式下喷流固定在一点，扫描模式下射流像刷子一样扫过整个平板。处理时间从半分钟到数分钟不等，团队还比较了开放暴露在空气中与在塑料盖下部分封闭的条件。他们还制备了含有会在被特定反应性分子攻击时变色的染料的琼脂平板。通过将这些“化学传感”平板与标准微生物学检测配对，他们能够把可见的颜色分布与等离子体活性物种实际作用到表面的区域联系起来。

真正起作用的是反应性分子，而不是光

两种微波射流都显著降低了微生物的生长，在短短30秒就出现了菌落无法生长的清晰区。尤其是Surfayok射流，在扫描模式下用途更广，能有效处理更大的区域，并且在更受限的空间内也表现良好。变色的生物高分子显示，不同射流产生了不同的反应性分子混合物和扩散模式，其中包括臭氧和多种含氮物种。关键的是，当使用对紫外线透明但能阻挡颗粒和化学物质的玻璃板时，对微生物或染料几乎没有影响。这表明致菌作用主要来自等离子体中产生的反应性分子，而非紫外辐射或热量。

等离子体作用下微生物内部发生了什么

为了近距离观察损伤，研究者对不同处理时间后的酵母N. glabratus使用扫描电镜和透射电镜成像。他们观察到一个逐步的进程：早期细胞稍微收缩，表面变得更粗糙。随着暴露时间延长，坚固的细胞壁变薄并出现小孔，内膜与细胞壁分离，细胞内物质开始凝聚并渗出。内部的贮物结构（液泡）膨胀，许多微小囊泡从细胞芽生脱落，这可能是细胞应对氧化应激的反应。几分钟后，许多细胞被还原为空的“幽灵”——空壳被外溢、聚集的物质包围，证明微生物已被致命破坏。

从实验皿到未来床边工具

总体而言，这项研究表明低功率微波等离子体射流可以在短时间内灭活多种与伤口相关的微生物，而无需依赖热或强烈化学品。它们的主要“武器”是爆发性的反应性分子，这些分子腐蚀微生物壁、破坏膜结构并最终导致细胞塌陷和渗漏。在扫动方式下使用的Surfayok射流对于处理较大或不规则的伤口面尤其有希望，同时保持对皮肤安全的温度。尽管还需更多工作以确认对人体组织的长期安全性，这些发现支持这样一种观点：紧凑的手持等离子体装置有朝一日可能成为临床工具箱中的一员，作为一种快速、非抗生素的伤口清洁和助愈手段。

引用: Trebulová, K., Loupová, V., Chobotská, B. et al. Cold microwave plasma jets for wound healing: antimicrobial efficacy, mechanisms and changes in microbial cells. Sci Rep 16, 12339 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42650-5

关键词: 伤口愈合, 冷等离子体疗法, 抗微生物耐药性, 微波等离子体射流, 活性氧种