精准调控活性物种生成的封闭式微流控等离子体平台及其在胰腺癌治疗中的应用潜力

本文开发了一种封闭式微流控等离子体平台（CAP），通过精准调控活性氧物种（ROS）、活性磷物种（RPS）和活性氯物种（RClS）的生成，显著诱导胰腺癌细胞（PDAC）凋亡。该平台突破传统等离子体技术受环境干扰的限制，具有高重复性和选择性优势，为克服胰腺癌免疫抑制微环境（TME）提供了新策略。

　　

Materials

胰腺癌细胞系Panc-1和AsPC-1购自ATCC。培养胰腺癌细胞所用高糖达尔贝克改良 Eagle 培养基（DMEM）、胎牛血清（FBS）、青霉素/链霉素（P/S）和胰蛋白酶-EDTA均购自Gibco公司（美国卡尔斯巴德）。磷酸盐缓冲盐水（PBS）购自SolBio公司（韩国水原）。

为分析微流控等离子体平台生成的活性物种（RS），使用过氧化物检测试剂盒、5,5-二甲基-1-吡咯啉N-氧化物（DMPO）以及2,2,6,6-四甲基哌啶（TEMP）等自旋捕获剂通过电子自旋共振（ESR）光谱进行检测。

Control of reactive species synthesis through newly developed microfluidic-based plasma platform

等离子体激活溶液（PASs）采用微流控等离子体平台制备（图1a）。该平台采用介质阻挡放电（DBD）机制，通过在铜箔电极间施加5.0?kV至7.0?kV的交流电压（AC），使聚四氟乙烯（PTFE）管内产生与外界隔离的等离子体放电。传统平台的关键缺陷在于其开放结构导致活性物种（RS）生成受周围大气成分干扰，而本封闭系统通过精确控制气相环境，实现了活性物种的可控合成。

通过电子自旋共振（ESR）光谱分析发现，等离子体激活的PBS（P-PBS）中成功生成羟基自由基（•OH）、超氧阴离子（O₂^•–）、单线态氧（¹O₂）以及氯氧自由基（ClO•）等多种活性物种。有趣的是，该系统还能特异性产生活性磷物种（RPS），这是传统开放平台难以实现的。不同电压和处理时间的组合可精确调控各类活性物种的浓度比例，例如在6.0?kV下处理10分钟可获得最优的RPS生成效率。

Conclusion

总而言之，本研究开发了一种可最小化外界环境影响的封闭式微流控等离子体平台，能选择性生成活性物种（RS），并探索了其在胰腺癌细胞治疗中的应用潜力。通过该平台产生的等离子体激活PBS（P-PBS）不仅能生成过氧化氢（H₂O₂）等活性氧物种（ROS），还可产生活性氯物种（RClS）和活性磷物种（RPS）——这类选择性生成对细胞凋亡具有显著影响。特别值得注意的是，含RPS的P-PBS能通过上调Bcl-2相关X蛋白（BAX）和细胞色素C（Cytochrome C）的释放，显著诱导胰腺癌细胞线粒体通路凋亡，为靶向活性物种的癌症治疗策略提供了新思路。