CN109890121A - 一种等离子体发生装置及等离子体凝胶制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种等离子体发生装置及等离子体凝胶制备方法，一种等离子体发生装置，包括反应舱、电极端盖、升降台和容器；反应舱为单侧开口的桶装结构，电机端盖覆盖在反应舱的开口处，升降台设置在反应舱的内底部，升降台的顶部设置有容器；本技术的原材料生理盐水及各类用于制备凝胶的试剂简单易得，操作简便易行。
Description
技术领域
本发明属于等离子体凝胶制备技术领域，特别涉及一种等离子体发生装置及等离子体凝胶制备方法。
背景技术
现常用的杀菌凝胶多为中药凝胶或抗菌素凝胶。根据目前的研究，中药凝胶的技术研究薄弱，尚存在较多问题，如中药凝胶可选用的基质材料少，满足不了日益多样化的需求；另外由于中药的特殊性，其成分复杂、含量低、且相互干扰，不便于分析检测……这些都是中药凝胶的短板。而众所周知，抗生素的大量使用引起抗生素耐药性日益严重，造成很多抗生素凝胶失效。
发明内容
本发明的目的在于提供一种等离子体发生装置及等离子体凝胶制备方法，以解决上述问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种等离子体发生装置，包括反应舱、电极端盖、升降台和容器；反应舱为单侧开口的桶装结构，电机端盖覆盖在反应舱的开口处，升降台设置在反应舱的内底部，升降台的顶部设置有容器；
电极端盖包括高压电极、网状接地电极和绝缘介质板；高压电极设置在绝缘介质板的上表面，网状接地电极设置在绝缘介质板的下表面；高压电极连接高压转化电源的正极，网状接地电极连接高压转化电源的地电极。
进一步的，反应舱的一端设置有进气口，另一端设置有出气口。
进一步的，高压电极的电压范围为1kV到20kV之间，频率范围小于等于100kHz，类型为脉冲、直流、交流或射频电源中的一种。
进一步的，高压电极的材料为为紫铜或不锈钢；网状接地电极的材料为合金钢或电镀钢。
进一步的，绝缘介质板的材料为聚四氟乙烯、陶瓷、橡胶、玻璃钢、塑胶、塑料、交联聚苯乙烯、有机玻璃、环氧树脂、聚乙烯、聚碳酸酯、石英玻璃、云母板、电镀板或聚酰亚胺中的一种或两种材料的叠加。
进一步的，一种等离子体发生装置的等离子体凝胶制备方法，基于上述所述的一种等离子体发生装置，包括以下步骤：
步骤1，将生理盐水放置于容器内，打开气源向反应舱中通入工作气体，调节气源功率以及气体流速，待通入气流1分钟后气流达到稳定状态，开启高压电源，处理生理盐水0.1min-100min，得到等离子体活化的生理盐水；
步骤2，将上述等离子体活化的生理盐水与凝胶制备粉末混合，凝胶制备粉末和等离子体活化的生理盐水的比例为(0.2-3)g：100mL，震荡混匀之后放置0.05h-1h得到等离子体凝胶。
进一步的，工作气体为氩气、氦气、空气、氮气或氧气中的一种或多种；凝胶制备粉末为卡波姆、羟丙甲基纤维素、羟乙基纤维素、丙烯酰胺二甲基牛磺酸铵/VP共聚物、ZEN耐电解质增稠剂或聚乙二醇粉末中的一种或多种。
与现有技术相比，本发明有以下技术效果：
本发明的等离子体作为第四种物质形态，包含多种活性氧成分，例如过氧化氢，超氧阴离子，都具有很强的抗菌效应。等离子体处理的生理盐水也具有很强的抗菌作用，因此通过等离子体处理过的生理盐水制备的等离子体凝胶能够在短时间内高效灭活多种细菌和真菌。本技术的原材料生理盐水及各类用于制备凝胶的试剂简单易得，操作简便易行，成本低廉。
制得的等离子体凝胶相较于中药凝胶成分简单，便于分析检测；相较于抗生素凝胶不会出现耐药性引起的凝胶失效问题。
附图说明
图1为本发明等离子体凝胶发生装置示意图。
图2为凝胶体外抑菌能力的检测。
图3为凝胶抑菌效果的检测。
其中：1、进气口；2、出气口；3、反应腔；4、高压电极；5、绝缘介质板；6、网状接地电极；7、升降台；8、容器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进一步说明：
请参阅图1至图3，一种等离子体发生装置，包括反应舱3、电极端盖、升降台7和容器8；反应舱3为单侧开口的桶装结构，电机端盖覆盖在反应舱3的开口处，升降台7设置在反应舱3的内底部，升降台7的顶部设置有容器8；
电极端盖包括高压电极4、网状接地电极6和绝缘介质板5；高压电极4设置在绝缘介质板5的上表面，网状接地电极6设置在绝缘介质板5的下表面；高压电极4连接高压转化电源的正极，网状接地电极6连接高压转化电源的地电极。
反应舱3的一端设置有进气口1，另一端设置有出气口2。
高压电极的电压范围为1kV到20kV之间，频率范围小于等于100kHz，类型为脉冲、直流、交流或射频电源中的一种。
高压电极的材料为为紫铜或不锈钢；网状接地电极6的材料为合金钢或电镀钢。
绝缘介质板5的材料为聚四氟乙烯、陶瓷、橡胶、玻璃钢、塑胶、塑料、交联聚苯乙烯、有机玻璃、环氧树脂、聚乙烯、聚碳酸酯、石英玻璃、云母板、电镀板或聚酰亚胺中的一种或两种材料的叠加。
一种等离子体发生装置的等离子体凝胶制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将生理盐水放置于容器内，打开气源向反应舱中通入工作气体，调节气源功率以及气体流速，待通入气流1分钟后气流达到稳定状态，开启高压电源，处理生理盐水0.1min-100min，得到等离子体活化的生理盐水；
步骤2，将上述等离子体活化的生理盐水与凝胶制备粉末混合，凝胶制备粉末和等离子体活化的生理盐水的比例为(0.2-3)g：100mL，震荡混匀之后放置0.05h-1h得到等离子体凝胶。
工作气体为氩气、氦气、空气、氮气或氧气中的一种或多种；凝胶制备粉末为卡波姆、羟丙甲基纤维素、羟乙基纤维素、丙烯酰胺二甲基牛磺酸铵/VP共聚物、ZEN耐电解质增稠剂或聚乙二醇粉末中的一种或多种。
实施例1：
步骤1，以氩气与1％空气作为放电气体，气体流速4L/min，电气7kV，功率约0.3瓦/cm2，将1ml生理盐水于直径3.5cm培养皿中放在装置内部升降台上，液面离放电表面距离8mm，处理时间10min。得到等离子体活化的生理盐水；
步骤2，将上述等离子体活化的生理盐水与凝胶制备粉末混合，凝胶制备粉末和等离子体活化的生理盐水的比例为1g：100mL，震荡混匀之后放置0.1小时得到等离子体凝胶。
步骤：上述实施例1制备得到的等离子体凝胶500微升与白色念珠菌ATCC10231菌悬液(2×107个菌/ml)500微升等体积混合放置于室温，分别在15分钟、20分钟、30分钟、40分钟、50分钟、60分钟取出100微升混合物，采用平板计数法对混合物中的活菌数进行统计分析。
结果：混和20分钟之后，能将白色念珠菌ATCC10231灭活约4个数量级；混和30分钟之后，能将白色念珠菌ATCC10231灭活约5.5个数量级；混和30分钟之后，能将白色念珠菌ATCC10231灭活至低于2个数量级(检测方法下限)。
步骤：采用白色念珠菌ATCC10231构建小鼠Balb/c构建阴道炎疾病模型，将上述实施例1制备得到的等离子体凝胶20微升凝胶灌入小鼠阴道，每天1次，连续7天。第8天对小鼠阴道用100微升生理盐水进行灌洗，之后采用平板计数法对灌洗液中的白色念珠菌进行统计分析。
结果：与未处理组相比，抗生素凝胶能够使白色念珠菌下降1.1个数量级，等离子体凝胶使使白色念珠菌下降1.6个数量级；等离子体凝胶在动物体模型上有优于抗生素凝胶的效果。
实施例2：
步骤1，以氩气与1％空气作为放电气体，气体流速4L/min，电气7kV，功率约0.3瓦/cm2，将1ml生理盐水于直径3.5cm培养皿中放在装置内部升降台上，液面离放电表面距离8mm，处理时间10min。得到等离子体活化的生理盐水；
步骤2，将上述等离子体活化的生理盐水与凝胶制备粉末混合，凝胶制备粉末和等离子体活化的生理盐水的比例为1.5g：100mL，震荡混匀之后放置0.1小时得到等离子体凝胶。
上述制备得到的等离子体凝胶500微升与白色念珠菌ATCC10231菌悬液(2×107个菌/ml)500微升等体积混合放置于室温，分别在15分钟、20分钟、30分钟、40分钟、50分钟、60分钟取出100微升混合物，采用平板计数法对混合物中的活菌数进行统计分析。
结果：混和20分钟之后，能将白色念珠菌ATCC10231灭活约4个数量级；混和30分钟之后，能将白色念珠菌ATCC10231灭活约5.5个数量级；混和30分钟之后，能将白色念珠菌ATCC10231灭活至低于2个数量级(检测方法下限)。
步骤：采用白色念珠菌ATCC10231构建小鼠Balb/c构建阴道炎疾病模型，将上述实施例1制备得到的等离子体凝胶20微升凝胶灌入小鼠阴道，每天1次，连续7天。第8天对小鼠阴道用100微升生理盐水进行灌洗，之后采用平板计数法对灌洗液中的白色念珠菌进行统计分析。
结果：与未处理组相比，抗生素凝胶能够使白色念珠菌下降1.1个数量级，等离子体凝胶使使白色念珠菌下降1.5个数量级；等离子体凝胶在动物体模型上有优于抗生素凝胶的效果。
实施例3：
步骤1，以氩气与1％空气作为放电气体，气体流速4L/min，电气7kV，功率约0.3瓦/cm2，将1ml生理盐水于直径3.5cm培养皿中放在装置内部升降台上，液面离放电表面距离8mm，处理时间10min。得到等离子体活化的生理盐水；
步骤2，将上述等离子体活化的生理盐水与凝胶制备粉末混合，凝胶制备粉末和等离子体活化的生理盐水的比例为2g：100mL，震荡混匀之后放置0.1小时得到等离子体凝胶。
上述制备得到的等离子体凝胶500微升与白色念珠菌ATCC10231菌悬液(2×107个菌/ml)500微升等体积混合放置于室温，分别在15分钟、20分钟、30分钟、40分钟、50分钟、60分钟取出100微升混合物，采用平板计数法对混合物中的活菌数进行统计分析。
结果：混和20分钟之后，能将白色念珠菌ATCC10231灭活约4个数量级；混和30分钟之后，能将白色念珠菌ATCC10231灭活约6.0个数量级；混和30分钟之后，能将白色念珠菌ATCC10231灭活至低于2个数量级(检测方法下限)。
步骤：采用白色念珠菌ATCC10231构建小鼠Balb/c构建阴道炎疾病模型，将上述实施例1制备得到的等离子体凝胶20微升凝胶灌入小鼠阴道，每天1次，连续7天。第8天对小鼠阴道用100微升生理盐水进行灌洗，之后采用平板计数法对灌洗液中的白色念珠菌进行统计分析。
结果：与未处理组相比，抗生素凝胶能够使白色念珠菌下降1.1个数量级，等离子体凝胶使使白色念珠菌下降1.8个数量级；等离子体凝胶在动物体模型上有优于抗生素凝胶的效果。
Claims (7)
1.一种等离子体发生装置，其特征在于，包括反应舱(3)、电极端盖、升降台(7)和容器(8)；反应舱(3)为单侧开口的桶装结构，电机端盖覆盖在反应舱(3)的开口处，升降台(7)设置在反应舱(3)的内底部，升降台(7)的顶部设置有容器(8)；
电极端盖包括高压电极(4)、网状接地电极(6)和绝缘介质板(5)；高压电极(4)设置在绝缘介质板(5)的上表面，网状接地电极(6)设置在绝缘介质板(5)的下表面；高压电极(4)连接高压转化电源的正极，网状接地电极(6)连接高压转化电源的地电极。
2.根据权利要求1所述的一种等离子体发生装置，其特征在于，反应舱(3)的一端设置有进气口(1)，另一端设置有出气口(2)。
3.根据权利要求1所述的一种等离子体发生装置，其特征在于，高压电极的电压范围为1kV到20kV之间，频率范围小于等于100kHz，类型为脉冲、直流、交流或射频电源中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种等离子体发生装置，其特征在于，高压电极的材料为为紫铜或不锈钢；网状接地电极(6)的材料为合金钢或电镀钢。
5.根据权利要求1所述的一种等离子体发生装置，其特征在于，绝缘介质板(5)的材料为聚四氟乙烯、陶瓷、橡胶、玻璃钢、塑胶、塑料、交联聚苯乙烯、有机玻璃、环氧树脂、聚乙烯、聚碳酸酯、石英玻璃、云母板、电镀板或聚酰亚胺中的一种或两种材料的叠加。
6.一种等离子体发生装置的等离子体凝胶制备方法，其特征在于，基于权利要求1至5中任意一项所述的一种等离子体发生装置，包括以下步骤：
步骤1，将生理盐水放置于容器内，打开气源向反应舱中通入工作气体，调节气源功率以及气体流速，待通入气流1分钟后气流达到稳定状态，开启高压电源，处理生理盐水0.1min-100min，得到等离子体活化的生理盐水；
步骤2，将上述等离子体活化的生理盐水与凝胶制备粉末混合，凝胶制备粉末和等离子体活化的生理盐水的比例为(0.2-3)g：100mL，震荡混匀之后放置0.05h-1h得到等离子体凝胶。
7.根据权利要求6所述的一种等离子体发生装置的等离子体凝胶制备方法，其特征在于，工作气体为氩气、氦气、空气、氮气或氧气中的一种或多种；凝胶制备粉末为卡波姆、羟丙甲基纤维素、羟乙基纤维素、丙烯酰胺二甲基牛磺酸铵/VP共聚物、ZEN耐电解质增稠剂或聚乙二醇粉末中的一种或多种。
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