中科院苏州医工所研发新型等离子体设备，20分钟内实现海水弧菌完全灭活
中科院苏州医工所研发新型等离子体设备，20分钟内实现海水弧菌完全灭活
副溶血弧菌是全球海水养殖业中常见的致病菌，对水产养殖业及公共卫生安全构成重大威胁。中国科学院苏州生物医学工程技术研究所庄杰团队自主研发了一种能在水下工作的空气滑动弧放电等离子体设备，在实验室搭建了人工海水弧菌实验体系。研究发现，该系统能在20分钟内对5000 mL容量体系中的副溶血弧菌实现完全灭活，且对人工海水的关键水质指标无显著影响。
副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyticus,VP)是一种普遍存在于海洋环境中的嗜盐性革兰氏阴性细菌，是全球集约化海水养殖业中最常见的致病菌，对水产养殖业及公共卫生安全均存在重大威胁。抗生素是目前海水养殖业预防和控制副溶血性弧菌感染的主要手段，然而抗生素大量使用甚至滥用，不可避免地会带来水产品药物残留和细菌耐药等问题，开发安全、有效、环境友好的副溶血弧菌杀灭技术迫在眉睫。
近年来，大气压等离子体技术因其无化学残留、环境友好、处理效率高、能耗低、使用便捷等独特优势，在微生物灭活领域展现出广阔的应用前景。苏州医工所庄杰团队自主研发了一种能在水下工作的空气滑动弧放电等离子体（Gliding arc discharge plasma,GADP）设备，并在实验室搭建了人工海水弧菌实验体系（图1）。发射光谱（OES）诊断表明GADP中富含羟基自由基、激发态氧原子、单线态氧、NO等活性成分。
团队开展了GADP在不同体积人工海水中杀灭VP的剂量效应研究，发现该系统能在20分钟内对5000 mL容量体系中的VP实现完全灭活（图2）。处理前后的pH、盐度、温度以及硝酸根含量检测结果表明，GADP对人工海水的关键水质指标无显著影响。通过对羟基自由基、过氧化氢、氧化还原电位、胞内活性氧以及细胞膜通透性检测，团队对GADP在人工海水中杀灭VP的潜在机制进行了探讨（图3）。
本研究开发的空气滑动弧放电等离子体设备具有灭菌效率高、成本低、体积小、参数灵活可调等特点，在海水养殖业的水质净化领域具有良好应用前景。
图1.空气滑动弧放电等离子体装置示意图
图2.GADP分别在50 mL、500 mL和5000 mL人工海水体系中对VP的杀菌作用规律
图3.GADP在人工海水中杀灭VP的机制探讨