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플라즈마는 전자나 이온 같은 전하를 띤 입자나, 화학적으로 반응하는 원자나 분자처럼 전하를 띠지 않은 입자를 모두 보유할 수 있다.
대기압에서 대부분의 플라즈마는 섭씨 수천도 정도로 뜨겁기 때문에 다루기가 매우 힘들다.
Laroussi와 동료들은 ‘저항벽 방전(resistive barrier discharge)’을 사용하여 상온과 대기압에서 차가운 플라즈마(cold plasma)를 만드는데 성공하였다.
그들은 97%의 헬륨과 3%의 산소를 혼합한 가스를 평면의 두 전극 사이에 집어 넣은 후 60Hz의 전압을 수천 볼트로 인가하였다(그림 1).
이 방법의 장점은 비교적 낮은 파워인 50-500W 정도에서 많은 양의 플라즈마를 형성할 수 있다는 것이다.
연구진은 외부 세포막을 가진 박테리아와 가지지 않은 박테리아의 두 종류를 플라즈마에 노출 시켜 주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscope)을 사용하여 박테리아에 대한 플라즈마의 영향을 연구하였다.
10분간의 플라즈마 노출에 의해, 두 종류의 박테리아 모두 자외선 조사나 플라즈마의 자유 기(free radical)에 의해 죽었다 (그림 2, 3).
더욱이, 전하를 띤 입자는 마이크로초 정도의 노출에도 외부 세포막에 구조적인 손상을 입혔다.
이는 세포막의 정전기적 응력(tension)이 세포막 자체의 신장력(tensile strength)보다 크기 때문에 일어난 것이다.
연구진은 차가운 플라즈마를 사용하여 좀 더 위험한 박테리아나 바이러스들에게 치사적인 손상을 줄 수 있다는 것을 증명할 수 있을 것이라고 보고있다.
이 기술은 의료 기기들을 빠르고 안전하게 살균할 수 있기 때문에 현재 사용되는 독성을 가진 방법을 대체할 가능성을 가지고 있다.
“우리는 이제 세포 이하의 성분에 대한 차가운 플라즈마의 영향을 조사할 의향을 가지고 있으며, 생화학적 경로에 미치는 영향을 이해하고 싶다.”고 Laroussi는 말했다.
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