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近年来,等离子体医学成为国内外研究的热点,大气压常温等离子体(Atmospheric Pressure Room Temperature Plasma Jets, APRTP-Js)在生物医学领域具有广阔的应用前景,其主要原因是：(1)产生的等离子体温度接近室温；(2)等离子体射流能在开放的空间里放电产生等离子体,这就使得被处理的对象不受空间限制。目前,等离子体医学研究主要集中在灭菌消毒、皮肤病治疗、口腔医学、凝血、处理癌细胞等方面,并取得了可喜的进展。研究表明,等离子体对生物体的作用主要是通过其产生的各类自由基、带电粒子、紫外线和激发态粒子等对生物体的综合作用来实现的。而等离子体中活性成分的组分及含量可以通过调节等离子体的放电参数和剂量来控制,因此等离子体可以有更广阔的应用前景。目前,癌症治疗和神经系统修复是医学研究的重点和难点问题。全球每年约有800万人死于癌症,其病死率仅次于心脏病；而神经系统疾病如脑外伤、脊髓损伤、阿尔茨海默病和帕金森病等,通常表现为感觉、运动、意识、植物神经功能障碍,严重影响人们的生活质量。因此,探究癌症治疗和神经系统修复的新方法成为了研究的热点。本研究通过调节等离子体放电参数和剂量,实现了等离子体对癌细胞凋亡的诱导和神经干细胞分化的有效调控。等离子体技术有望成为诱导癌细胞凋亡及干预神经功能重建的新方法。同时,本研究还对等离子体与细胞相互作用的内在机理进行系统研究,主要研究内容和结果如下：1)通过调节等离子体放电参数和剂量,实现了等离子体对人肝癌细胞HepG2凋亡的有效诱导,并发现人正常肝细胞L-02对等离子体的敏感性较差,暗示等离子体的作用具有选择性。2)研究了氧化／硝化应激与等离子体诱导的HepG2细胞凋亡的关系,发现等离子体中的ROS和RNS是其诱导癌细胞凋亡的关键作用因子,主要通过引起HepG2细胞内氧化／硝化应激介导了细胞的凋亡。3)分析了内质网应激与等离子体诱导的HepG2细胞凋亡的关系,发现等离子体处理造成了HepG2细胞内钙稳态的破坏及内质网应激的发生,所引起的HepG2凋亡信号是通过caspase12级联反应和CHOP促凋亡蛋白实现的。4)通过调节等离子体放电参数和剂量,确定了对小鼠C17.2-NSCs无细胞毒作用的等离子体能量密度为12孔板中处理时间小于150s；并在此工作条件下,实现了等离子体对小鼠C17.2-NSCs分化的有效调控,研究发现等离子体处理60s能显著促进C17.2-NSCs向神经元的分化(分化比例达到75%),且形态结构更加成熟,表现为神经突起数目增多、长度增长和胞体面积增大；神经元亚型鉴定表明,等离子体处理组中神经元的类型主要为胆碱能神经元和运动神经元。5)分析了NO与等离子体促进小鼠C17.2-NSCs分化的关系,发现等离子体处理可以造成小鼠C17.2-NSCs细胞外培养基中NO浓度的升高和细胞内iNOS的表达,而这种作用可以被NO清除剂(Hemoglobin, Hgb)所抑制,表明NO是等离子体促进小鼠C17.2-NSCs分化的关键作用因子。6)探讨了等离子体对小鼠C17.2-NSCs分化相关信号通路的影响,发现NO主要通过调控下游Notch及bHLH信号途径促进C17.2-NSCs向神经元的分化。7)评估了等离子体对大鼠原代神经干细胞分化的影响,研究结果表明,等离子体也可以促进大鼠神经干细胞向神经元的分化,表现为神经元分化比例的增多和神经突的伸长,暗示等离子体对神经干细胞的促分化作用具有普适性。