目前，大气压冷等离子体(Cold Atmospheric Plasma，CAP)在医疗卫生方面的应用得到了研究人员的广泛关注。等离子体医学(plasma medicine)是包含化学、物理、医学和生物工程学的快速发展相对新颖的多学科领域。实验研究已经表明，大气压冷等离子体可以灭活各种病毒微生物。在大气压冷等离子体中可能产生的各种活性成分中，活性氧粒子(Reactive Oxygen Species，ROS)被认为是在灭菌消毒中发挥关键作用的因素之一。然而，现有的实验检测方法主要用于表征大气压冷等离子体对病毒微生物等的杀灭作用，在解释其潜在的微观机理方面有所局限。作为实验研究的重要补充，分子模拟技术已在等离子体医疗卫生中被频繁地使用，并得到了学术界的广泛认可。
　　基于反应分子动力学，本文模拟研究了大气压冷等离子体中的活性氧粒子与病毒微生物分子结构之间的相互作用过程。本文从原子层面上模拟ROS与病毒结构等(遗传物质DNA、病毒衣壳蛋白)的相互作用，作为表征ROS在灭菌消毒过程中作用效果的微观特征量。分子动力学模拟可以在原子层面上对大气压冷等离子体灭菌消毒的机理进行理论研究，并作为对宏观实验现象相互验证和补充。
　　本文的主要内容如下:
　　(1)概述了等离子体的基本概念以及分类，总结了大气压冷等离子体在病毒微生物等灭活方面的研究现状以及灭菌消毒机理。介绍了本课题研究所使用的分子动力学模拟方法，反应性分子力场(Reactive Force Field，ReaxFF)等。概括介绍了本文研究所用的模拟软件MaterialsStudio，并对模拟中涉及到的功能模块作了介绍。以真菌细胞壁成分几丁质分子与等离子体活性氧粒子(O、OH、H2O2、H2O)之间的模拟反应为例，介绍了本文使用的模拟方法流程设置以及结果分析过程方法。
　　(2)DNA分子作为部分病毒以及全部细胞生物的遗传物质，在病毒微生物等的生存繁殖过程中起到关键作用。基于ReaxFF反应力场的分子动力学模拟研究了大气压冷等离子体中的活性氧粒子(O，OH和H2O2)与遗传物质DNA分子片段的相互作用过程。模拟结果表明，ROS与DNA分子发生了两种夺氢反应。O和OH从DNA分子结构中夺取H原子，而H2O2的中H原子则被DNA分子上的O原子所夺取。O，OH自由基和H2O2会在不同位置破坏DNA分子，从而对DNA的分子结构造成不可逆转的破坏。
　　(3)运用分子动力学，探索冷等离子体中的O原子和OH自由基对新型冠状病毒(Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2，SARS-CoV-2)S蛋白受体结合区的破坏作用。活性氧粒子对RBD分子结构的破坏作用首先由夺氢反应引发。在诱导破坏RBD分子结构的过程中，夺氢反应之后的RBD分子呈现不稳定的状态，可能进而引发之后的一系列重要化学键断裂以及生成反应的发生，这将破坏原始的蛋白质分子结构，导致受体结合蛋白质失去识别结合等生理功能。破坏了病毒衣壳蛋白原始的分子结构，病毒衣壳蛋白的微小破坏或构象变化都将可能使病毒与宿主细胞表面受体的结合终止，进而导致病毒的感染性丧失。