The authors thank Chris Mortimer, Chris Rhodes (Department of Chemistry workshops) and Kari Niemi (York Plasma Institute) for their help with the equipment. The work was supported by the Leverhulme Trust (grant No. RPG-2013-079) and EPSRC (EP/H003797/1 &amp; EP/K018388/1).

1. schermi al plasma Setup <ol><li> Posizionare tutte le parti dell&#39;ambiente elettrica all&#39;interno della gabbia: alimentazione, tensione / misuratore di corrente, cavo di alimentazione, gli elettrodi al plasma, getto di plasma, etc. </li><li> Assicurarsi che lo spazio all&#39;interno della gabbia è sufficiente in modo che l&#39;elettrodo vivo, l&#39;elettrodo di massa e relativi cavi non sono in contatto tra di loro o rete metallica. </li><li> Dotare la gabbia con un interblocco collegato al generatore al plasma per evitare il rischio di folgorazione dall&#39;elettrodo alta tensione durante l&#39;operazione di plasma. </li><li> Posizionare i controlli di tensione e frequenza sulla superficie esterna della gabbia per consentire il cambio dei parametri senza interrompere il funzionamento del plasma. </li><li> A terra tutte le supporti metallici all&#39;interno della gabbia della maglia e la stessa gabbia da loro cablaggio ad una presa di terra di legame. </li></ol> 2. Parametri di scarico <ol><li> Posizionare l&#39;elettrodo vive al di sotto l&#39;elettrodo di massa on il tubo di vetro (cioè, più vicino all&#39;ugello tubo). </li><li> Collegare la sonda di tensione al generatore al plasma per misurare la tensione di funzionamento, e passare l&#39;elettrodo di massa attraverso la sonda di corrente circolare per monitorare la corrente di ritorno. </li><li> Collegare sia la tensione e la sonda di corrente ad un oscilloscopio, monitorare la corrente, la tensione e la frequenza di funzionamento del plasma (determinata da una corrente o la sonda di tensione). </li><li> Impostare il flusso di gas attraverso il tubo di vetro di 2 slm usando i controllori di flusso di massa (MFC). </li><li> Accendere il plasma in un tubo di vetro con elio gas di alimentazione che lo attraversa accendendo generatore al plasma. Usando le letture di sonde, impostare la tensione e la frequenza della scarica a 18 kV e 25 kHz, rispettivamente. NOTA: variazioni dei parametri vengono eseguite per determinare la tensione minima e la frequenza alla quale la scarica si verifica con il più alto contenuto molecolare di tutti gli esperimenti. the aumento del contenuto molecolare richiede una maggiore tensione per il plasma per essere incendiato. Si noti che le tensioni elevate possono provocare significativo aumento della temperatura del gas di plasma, determinando in tal modo una maggiore evaporazione del campione liquido. </li><li> Mantenere la tensione costante in tutti gli esperimenti. </li></ol> 3. L&#39;introduzione di Additivi per il gas di alimentazione <ol><li> Collegare il secondo MFC alla principale tubo gas di alimentazione mediante un connettore a T. </li><li> Per aggiungere il vapore acqueo al gas di alimentazione, dirigere un flusso MFC-regolato di elio attraverso un pallone Drechsel riempita con acqua e posizionato all&#39;esterno (in alto o laterale) della gabbia mesh. </li><li> Ottenere un livello desiderato di saturazione dividendo il flusso del gas di alimentazione. Diretto 10% del flusso di gas (200 sccm) attraverso la muffola Drechsel con acqua (H 2 O 16) per ottenere una saturazione del 10% del gas di alimentazione. </li><li> Uso del connettore a T, combinare questo gas completamente vapor saturo d&#39;acqua con il 90% (1.800 sccm) delflusso di gas secco. </li></ol> 4. Il reattore <ol><li> Preparare un reattore di vetro costituito da due parti, superiore ed inferiore. Dotare la parte inferiore del tubo di scarico con una. </li><li> Posizionare il reattore di vetro in corrispondenza dell&#39;ugello del getto di plasma. </li><li> Inserire l&#39;ugello a getto di plasma in un anello di gomma all&#39;interno della apertura nella parte superiore del reattore. </li><li> Preparare il contenitore costituito da un serbatoio bene come contro sopra un supporto. Rendere sia il supporto e il pozzo da un materiale dielettrico (ad esempio, vetro, vetro di quarzo). </li><li> Posizionare il contenitore del campione all&#39;interno del reattore in modo che sia esposto al plasma effluente dall&#39;ugello del getto. </li><li> Mettere un liquido H 2 17 O campione all&#39;interno del contenitore del campione. Per la rilevazione dei radicali idrossilici, utilizzare una soluzione di 5,5-dimetil-1-pyrroline- N -oxide (DMPO) trap centrifuga (vedi 5.1). NOTA: La scelta della trappola rotazione così come la scelta del campione liquido comcomponenti dipende dalla specie specifici indagati. Ad esempio, la fonte del • radicale OH è studiata usando H 2 16 O / H 2 O 17 e DMPO spin trap. La fonte di • H radicale richiede l&#39;uso di un H 2 O / D 2 O (gas e liquidi). N -tert-Butyl-α-phenylnitrone (PBN) dovrebbe essere utilizzato per il rilevamento del • H radicale. Nel caso di He plasma con H 2 O vapore, è stato dimostrato principalmente per intrappolare l&#39;idrogeno radicale, mentre DMPO formata principalmente DMPO-OH addotto 15. </li><li> Collegare le due parti del reattore tramite il contatto di superfici in vetro smerigliato. </li></ol> 5. Spin trapping di specie radicaliche <ol><li> Preparare le soluzioni della trappola rotazione prescelto con la concentrazione desiderata. Per le soluzioni acquose, usare acqua deionizzata. Per trappole nitrone di spin (come DMPO), utilizzare una concentrazione di 100 mm. </li><li> Pre-lavare il reattore con il gas di alimentazione (2 slm) per 30 sec. </li><li> Ignite plasma (vedi 2.5) ed esporre il campione liquido al plasma effluente per un determinato periodo di tempo (ad esempio, 60 sec). </li><li> Dopo un tempo di esposizione necessario, spegnere l&#39;alimentazione al plasma e aprire il reattore. Rimuovere il contenitore del campione dal reattore. </li><li> Raccogliere il campione e analizzarlo utilizzando la spettroscopia di risonanza paramagnetica elettronica (EPR) 15. </li></ol>

<ol>
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Polym. 10, 649-659 (2013).</li><li>Lu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reactive+species+in+non-equilibrium+atmospheric-pressure+plasmas:+Generation,+transport,+and+biological+effects.">Reactive species in non-equilibrium atmospheric-pressure plasmas: Generation, transport, and biological effects.</a> Phys. 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Phys. 47, 475203 (2014).</li><li>Greb, A., Niemi, K., O'Connell, D., Gans, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Energy+resolved+actinometry+for+simultaneous+measurement+of+atomic+oxygen+densities+and+local+mean+electron+energies+in+radio-frequency+driven+plasmas.">Energy resolved actinometry for simultaneous measurement of atomic oxygen densities and local mean electron energies in radio-frequency driven plasmas.</a> Appl. Phys. Lett. 23, 234105 (2014).</li><li>Wagenaars, E., Gans, T., O'Connell, D., Niemi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-photon+absorption+laser-induced+fluorescence+measurements+of+atomic+nitrogen+in+a+radio-frequency+atmospheric-pressure+plasma+jet.">Two-photon absorption laser-induced fluorescence measurements of atomic nitrogen in a radio-frequency atmospheric-pressure plasma jet.</a> Plasma Sources Sci. Technol. 21, 042002 (2012).</li><li>Abd-Allah, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mass+spectrometric+observations+of+the+ionic+species+in+a+double+dielectric+barrier+discharge+operating+in+nitrogen.">Mass spectrometric observations of the ionic species in a double dielectric barrier discharge operating in nitrogen.</a> J. Phys. D: Appl. Phys. 48, 085202 (2015).</li><li>Takamatsu, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigation+of+reactive+species+using+various+gas+plasmas.">Investigation of reactive species using various gas plasmas.</a> RSC Adv. 4, 39901-39905 (2014).</li><li>Uchiyama, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EPR-Spin+Trapping+and+Flow+Cytometric+Studies+of+Free+Radicals+Generated+Using+Cold+Atmospheric+Argon+Plasma+and+X-Ray+Irradiation+in+Aqueous+Solutions+and+Intracellular+Milieu.">EPR-Spin Trapping and Flow Cytometric Studies of Free Radicals Generated Using Cold Atmospheric Argon Plasma and X-Ray Irradiation in Aqueous Solutions and Intracellular Milieu.</a> PloS One. 10, e0136956 (2015).</li><li>Gorbanev, Y., O'Connell, D., Chechik, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-thermal+plasma+in+contact+with+water:+The+origin+of+species.">Non-thermal plasma in contact with water: The origin of species.</a> Chem. 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L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxygen+inhibition+of+the+polymerization+of+styrene.">Oxygen inhibition of the polymerization of styrene.</a> J. Appl. Chem. 4, 289-290 (1954).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Qui, dimostriamo l&#39;uso di un setup plasma a pressione atmosferica costruito in-house. La gabbia di rete metallica aiuta a raggiungere condizioni di plasma riproducibili con interferenza minimizzata da campi esterni, allo stesso tempo proteggere apparecchiature adiacenti sensibili da possibili interferenze e / o danni da tutti i campi di plasma-indotta. La schermatura (ingabbiamento) della configurazione dipende dal tipo di plasma operato e le sue caratteristiche elettriche. Lo scopo è quello di garantire l&#39;assenza di interferenze esterne sul funzionamento del plasma ed evitare i campi plasma interferire con le apparecchiature circostanti. In questo caso la dimensione delle maglie è 22 mm, tuttavia, ridotta dimensione può essere richiesta per diverse plasmi. I parametri di funzionamento di plasma sono stati controllati mediante una tensione e una sonda di corrente collegato ad un oscilloscopio. L&#39;introduzione della sonda ad alta tensione cambia significativamente l&#39;ambiente elettrico, e quindi la sonda deve diventare parte del sistema elettrico e da porreioned stesso modo durante tutti gli esperimenti. L&#39;uso del reattore di vetro incapsulare il campione ed il getto di plasma consente esclusione dell&#39;atmosfera ambiente spesso sconosciuti composizione dal sistema di reazione. Nei risultati presentati (vedi sopra), è stato utilizzato per determinare l&#39;origine delle specie reattive dell&#39;ossigeno plasma indotta nel campione acquoso esposto al plasma effluente. Tale esame è possibile se le molecole del liquido dell&#39;acqua e l&#39;acqua nel gas di alimentazione (vapore) possono essere differenziati. Per determinare se i radicali idrossilici sono formate in fase gas o dalle molecole di acqua liquida, isotopicamente acqua marcato è stato introdotto: H 2 O 17 come mezzo liquido, H 2 16 O vapore nel gas di alimentazione. Se un ipotetico esperimento è stato condotto in un&#39;atmosfera aperta, distinguendo tra le due fasi sarebbe stata ostacolata dalla presenza del vapore acqueo nell&#39;aria circostante. Unmetodo alternativo per minimizzare l&#39;influenza dell&#39;atmosfera circostante è stata dimostrata in letteratura, in cui la diffusione delle specie dall&#39;atmosfera nel plasma effluente è stato impedito utilizzando un gas di protezione 17. Il gas di protezione (N 2 o O 2) crea una cortina di gas con una composizione nota 18. Il reattore presentata in questo manoscritto è un modo semplice per rimuovere l&#39;influenza delle componenti dell&#39;aria ambiente (come il vapore acqueo), e può essere utilizzato con diversi getti di plasma senza l&#39;introduzione del flusso di gas aggiuntivo. Simile al • radicale OH, la fonte del • H radicale può essere determinata impiegando un D 2 O / H 2 O sistema. Il conveniente D 2 O può anche essere introdotto nel gas di alimentazione come vapore come descritto sopra. La saturazione del gas con H 2 O vapore è stato determinato mediante pesatura del pallone Drechsel prima e dopo gorgogliamento del flusso di gas through esso. L&#39;umidità relativa (cioè, saturazione) del gas viene calcolato dalla quantità di acqua evaporata e il volume di gas attraversato. Si noti che in esperimenti prolungati, la temperatura del liquido nel pallone Drechsel può diminuire a causa dell&#39;evaporazione. L&#39;umidità relativa è calcolato per una temperatura specifica. I valori calcolati sono ulteriormente confrontati con quelli in letteratura 19 per determinare l&#39;umidità relativa del gas di alimentazione. Abbiamo empiricamente scoperto che un flusso fino a 2 slm di He attraverso un Drechsel pieno d&#39;acqua boccetta completamente satura il gas con vapore acqueo. Tuttavia, le portate elevate potrebbero non consentire un tempo di permanenza sufficiente del gas nel liquido per la piena saturazione. possono essere richieste altre tecniche di saturazione. Un altro compito impegnativo è garantire che l&#39;aria circostante è presente nel sistema. Il reattore viene pre-lavata con il gas di alimentazione per rimuovere l&#39;aria residua.Il tempo necessario per pre-lavaggio dipende dal volume del reattore e il flusso del gas di alimentazione. L&#39;assenza di esterna diffusione dell&#39;aria ambiente e trascinamento nel sistema come un sistema di plasma gas di alimentazione elio può essere testato utilizzando un • NO reazione radicalica trapping. L&#39;ossido di azoto generato da plasma di N 2 e O 2 molecole di aria può essere rilevato da EPR come un addotto radicale (MGD) 2 Fe 2+ complesso 20 (MGD = N-metil-D-glucammina ditiocarbammato). In caso di totale assenza di aria, il segnale EPR dell&#39;addotto non viene osservata. L&#39;assenza di molecole di acqua esterni nel reattore può essere dimostrato dalla seguente esperimento. Un campione di liquido D 2 O è esposto a secco plasma gas di alimentazione. L&#39;analisi NMR del campione post-esposizione rivela la quantità di H 2 O portato nel liquido durante l&#39;esposizione. Questo permette di stimare la quantità di H 2 O residua nel tubing utilizzato per il gas di alimentazione 15 nell&#39;esperimento. Il design contenitore del campione è fondamentale nel lavoro sperimentale. Inizialmente, abbiamo cercato usando tubi di plastica e vetro microcentrifuga. Insieme con flusso di gas relativamente elevati avanzamenti plasma, il piccolo diametro dell&#39;apertura non consente l&#39;aria circostante penetrare provetta. Tuttavia, questo ha molti svantaggi. Il plasma esposto arcuata e forte aumento della temperatura in prossimità dei bordi della provetta. La consegna della specie dalla fase gas nel liquido era anche significativamente meno efficiente a causa delle diverse dinamiche in fase gas e la zona bassa di superficie (e grande volume) del campione liquido. Così, l&#39;area superficiale del campione liquido è cruciale per la consegna delle specie reattive dalla fase gassosa al campione liquido. Ciò è particolarmente importante per i radicali di breve durata. Il contenitore del campione di liquido deve essere progettato per consentire l&#39;espostoliquido di avere elevata area superficiale per la diffusione efficiente. Il campione deve anche avere bassa profondità di minimizzare le limitazioni convezione relativi del campione liquido. Si deve considerare che elevati flussi di gas e soprattutto con plasma acceso creare perturbazioni significative sulla superficie del campione liquido 21. Pertanto, il contenitore del campione ha una forma ben omogeneo con diametro e profondità necessaria per l&#39;esperimento specifico. L&#39;altezza del supporto su cui è posizionato il pozzo può essere regolata per esigenze sperimentali. La guaina di gomma attraverso il quale il getto di plasma viene inserito nel reattore permette di modificare l&#39;angolo di contatto dell&#39;effluente con il liquido. Il metodo proposto permette di indagine della fonte delle specie reattive (• OH, • H, etc.) indotta nel liquido da un campo parallelo getto di plasma kHz. Il metodo impiega un reattore di vetro che circonda il getto non è limitata alla desccondizioni ribed, e può essere utilizzato con altri plasma a pressione atmosferica. Il metodo permette introduzione di eventuali additivi per gas di alimentazione: vapore, O 2, N 2, ecc Tra gli altri vantaggi è la possibilità di effettuare misure ottiche al suo interno, anche se in questo vetro di quarzo qualità ottica caso deve essere utilizzato come reattore materiale. Il tubo di scarico nella parte inferiore del reattore permette di utilizzare il getto di plasma in qualsiasi laboratorio: lo scarico può essere collegato tramite tubi di plastica ad una cappa di aspirazione remota. Il concetto reattore è versatile e può essere utilizzato nella ricerca di diversi plasmi dove è richiesta atmosfera controllata. Ad esempio, la polimerizzazione di stirene è inibita dalla specie di ossigeno 22, ma può essere osservato nel reattore quando stirene liquido è esposto al plasma gas di alimentazione elio.

A bassa temperatura plasmi pressione atmosferica (LTPS) hanno attirato maggiore attenzione negli ultimi anni a causa della loro enorme potenziale per applicazioni biomediche 1-3. A contatto con l&#39;atmosfera ambiente, LTP reagisce con contenuto molecolare di aria (N 2, O 2, H 2 O di vapore), generando una varietà di specie di ossigeno e di azoto reattivi (Röns) 2,4. Tra questi sono specie relativamente stabili (come perossido di idrogeno, ozono, nitriti e nitrati anioni) e radicali altamente reattivi (• OH, • OOH / O 2 • -, • H, • NO, etc.). Queste specie, inizialmente generati in fase gassosa, sono ulteriormente consegnati dal plasma al substrato biologico 5. RONS interagisce con i substrati e quindi definire il antimicrobico, antitumorale e effetti antivirali di LTP 6-8. Lo sviluppo di terapie LTP richiede modellazione complessa delle reazioniRONS 9. L&#39;acqua è una parte essenziale del ambiente biologico, e le reazioni in fase acquosa aumenta la complessità del sistema drammaticamente. L&#39;indagine del plasma in fase gas è ampiamente eseguita utilizzando varie tecniche analitiche, tra spettroscopia ottica di emissione, fluorescenza indotta da laser, spettroscopia infrarossa, spettrometria di massa (MS), ecc 10-12. Allo stesso tempo, indagini dettagliate delle specie rilevate nella fase liquida sono ancora scarse. Rapporti disponibili descrivono l&#39;uso di vari metodi analitici come la spettroscopia UV e risonanza paramagnetica elettronica (EPR), citometria, ecc per la rilevazione di RONS in soluzioni acquose 13,14. EPR è uno dei metodi più diretti per il rilevamento radicale nel liquido. Tuttavia, molte specie radicali non possono essere rilevati da EPR causa del loro tempo breve vita. In questi casi, centrifuga trapping viene spesso utilizzato. Spin intrappolando una tecnica che coinvolge un composto (trappola spin) which rapidamente e selettivamente reagisce con il radicale per produrre un addotto radicale più persistente (ad esempio, DMPO reagisce con il radicale ossidrile, formando DMPO-OH addotto). I problemi comuni in studi di interazione plasma-liquido sono l&#39;incapacità di controllare l&#39;atmosfera ambiente attorno al plasma effluente e di altri fattori interferenti (campi esterni, parti di alimentazione-ambientali sensibili, ecc). Qui, dimostriamo l&#39;utilizzo di una configurazione che comprende un caso maglia metallica contenente il plasma gestito e un in-casa costruita reattore intorno al diffusore a getto di plasma. La rete metallica funge da gabbia di Faraday, permettendo migliorato significativamente la riproducibilità e l&#39;operabilità generale del getto di plasma. Il reattore di vetro racchiude sia il getto di plasma ed il campione liquido, escludendo l&#39;atmosfera circostante dal sistema. Questo metodo può essere impiegato per qualsiasi getto di plasma a pressione atmosferica in contatto con soluzioni liquide.Ad esempio, abbiamo recentemente presentato una ricerca della fonte delle specie reattive dell&#39;ossigeno identificati in un campione acquoso esposta a plasma. Isotopicamente acqua marcato è stato utilizzato per distinguere tra le specie formate nel liquido e in fase gas del plasma soluzione sistema jet-liquido 15.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="783">
	<tbody>
		<tr height="53">
			<td height="53" style="height:53px;width:255px;">Plasma Resonant and Dielectric Barrier Corona Driver power supply&#160;</td>
			<td style="width:243px;">Information Unlimited</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">PVM500&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Mass flow controller (MFC)</td>
			<td>Brooks Instruments&#160;</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>2 slm (He calib.)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">MFC</td>
			<td>Brooks Instruments&#160;</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>5 slm (He calib.)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Microcomputer controller for MFCs</td>
			<td>Brooks Instruments&#160;</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>0254</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;width:255px;">H217O</td>
			<td>Icon Isotopes</td>
			<td style="width:119px;">IO 6245</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="45">
			<td height="45" style="height:45px;width:255px;">5,5-dimethyl-1-pyrroline N-oxide&#160;</td>
			<td style="width:243px;">Dojindo Molecular Technologies, Inc.&#160;</td>
			<td style="width:119px;">D048-10</td>
			<td>&#8805;99%</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;width:255px;">2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl&#160;</td>
			<td style="width:243px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">214000</td>
			<td>98%</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Helium</td>
			<td style="width:243px;">BOC UK</td>
			<td style="width:119px;">110745-V</td>
			<td>99.996%</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">High voltage probe</td>
			<td style="width:243px;">Tektronix&#160;</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>P6015A</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Current probe</td>
			<td>Ion Physics Corporation&#160;</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>CM-100-L</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:255px;">Oscilloscope</td>
			<td style="width:243px;">Teledyne LeCroy</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>WaveJet 354A&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

an atmospheric pressure plasma setup to investigate the reactive species formation

Pressione atmosferica ( &#39;freddo&#39;) plasmi non termici hanno ricevuto maggiore attenzione negli ultimi anni, a causa del loro significativo potenziale biomedico. Le reazioni di plasma freddo con l&#39;atmosfera circostante producono una varietà di specie reattive, che possono definire la sua efficacia. Mentre lo sviluppo efficace della terapia plasma freddo richiede modelli cinetici, modello di benchmarking ha bisogno di dati empirici. Studi sperimentali della fonte di specie reattive identificati in soluzioni acquose esposti al plasma sono ancora scarse. Plasma Biomedical è spesso gestita con Lui o gas di alimentazione Ar, e un interesse specifico risiede nella ricerca delle specie reattive generati da plasma con vari additivi gas (O 2, N 2, aria, H 2 O vapore, ecc) Tali indagini sono molto complessa a causa di difficoltà nel controllare l&#39;atmosfera ambiente in contatto con il plasma effluente. In questo lavoro, abbiamo affrontato i problemi più comuni di tensione &#39;alta&#39;kHz guidato getto di plasma studi sperimentali. Un reattore è stato sviluppato consente l&#39;esclusione di atmosfera ambiente dal sistema plasma-liquido. Il sistema così compreso il gas di alimentazione con additivi e le componenti del campione liquido. Questa atmosfera controllata ha permesso la ricerca della fonte delle specie reattive dell&#39;ossigeno indotte in soluzioni acquose da plasma vapor He-acqua. L&#39;uso di acqua marcati con isotopi permesso distinguere tra le specie originarie in fase gas e quelli formati nel liquido. L&#39;apparecchiatura plasma era contenuto all&#39;interno di una gabbia di Faraday per eliminare possibile influenza di qualsiasi campo esterno. La configurazione è versatile e può aiutare a comprendere ulteriormente il freddo al plasma-liquido interazioni chimica.

Utilizzando il metodo e apparecchiatura sopra descritta, abbiamo investigato l&#39;origine delle specie reattive dell&#39;ossigeno nel sistema LTP in contatto con l&#39;acqua. La frequenza operativa plasma e tensione erano 25 kHz e 18 kV (picco-picco), rispettivamente (Figura 1). Ad esempio, la fonte del radicale idrossile è stata determinata utilizzando l&#39;acqua marcati con isotopi. Ciò ha permesso distinguere tra le molecole d&#39;acqua nel gas di alimentazione da quelli del campione liquido. Per questo, H 2 O 16 è stato introdotto nel gas di alimentazione (come vapore). Un campione di liquido di H 2 O 17 con il disciolto spin trap DMPO è stata posizionata in un portacampioni. Il reattore è stato pre-lavata per 30 sec con il gas di alimentazione. È importante sottolineare che, in questo caso più pre-lavaggio tempo può causare una rilevante quantità di H 2 O 16 consegnato al liquido H <sub&gt; 2 17 O campione. Poi, il plasma è stato acceso e il campione è stato esposto al effluente per 60 sec. La soluzione post-esposizione è stata analizzata mediante EPR. Due DMPO-OH addotti radicali (DMPO- 17 OH e DMPO- 16 OH) sono stati rilevati (Figura 2). Il rapporto degli addotti formati stata determinata tramite un&#39;ulteriore analisi dei dati EPR. L&#39;analisi MS della composizione in fase liquida ha mostrato il rapporto H 2 O 16 (diffusa nel liquido dalla fase gassosa) per H 2 O 17 (Tabella 1). Il confronto dei due suggerito che i radicali idrossilici rilevati nel liquido erano, infatti, originari in fase gassosa, e non nel liquido. Studi simili possono essere eseguite utilizzando altri sistemi, ad esempio un sistema D 2 O / H 2 O per rilevare la fonte del • H (• D) radicale 15. Figura 1. Configurazione utilizzato per la ricerca della fonte di specie reattive dell&#39;ossigeno. Il plasma è stato generato in un tubo di vetro di quarzo (diametro interno 4 mm, 1 mm Spessore parete) con gas di alimentazione di elio. Il flusso di gas di alimentazione era 2 slm. L&#39;alimentazione del gas H 2 O contenute vapore introdotto come sopra indicato. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54765/54765fig1large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="figura 2" src="/files/ftp_upload/54765/54765fig2.jpg" /> Figura 2. Un spettro EPR della miscela di DMPO-H, DMPO- 16 OH e DMPO- 17 OH addotti radicali indotta nella soluzione di DMPO in H 2 17 </sup&gt; O esposta al plasma. L&#39;analisi è stata effettuata utilizzando il software di simulazione spettri utilizzando i valori iperfini disponibili in letteratura 16. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54765/54765fig2large.jpg" target="_blank">Si prega di cliccare qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Tabella 1" src="/files/ftp_upload/54765/54765tbl1.jpg" /> Tabella 1. Concentrazione del DMPO- 16 OH e DMPO- 17 OH addotti radicali e la quantità di H 2 O 16 nel liquido H 2 17 O campione dopo l&#39;esposizione al plasma. Le quantità assolute di concentrazioni addotti sono stati ottenuti utilizzando la taratura EPR con la scuderia radicale 2,2,6,6-tetrametilpiperidina 1-oxyl (TEMPO). In caso di mancata vapore acqueo aggiunto (voce 1), una umidità residua era presente nel gas di alimentazione. Le quantità relative di H 2 17 O e H 2 O 16 nel campione liquido sono stati determinati utilizzando una reazione di idrolisi del cloruro cinnamoil ottenendo una miscela di 16 e 17 O- acidi O-cinnamico per reazione con la soluzione di esposizione post-plasma. Il miscuglio risultante è stato analizzato mediante spettrometria di massa ad alta risoluzione come descritto altrove 15.

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An Atmospheric Pressure Plasma Setup to Investigate the Reactive Species Formation

An experimental setup was created for the helium-operated kHz frequency plasma jet. The setup includes a cage for the plasma power supply and jet and an in-house built reactor to monitor plasma-induced reactive species without the interference of the ambient atmosphere.

Una configurazione plasma a pressione atmosferica per Indagare sulla formazione reattiva Specie

Non-thermal atmospheric pressure (&#39;cold&#39;) plasmas have received increased attention in recent years due to their significant biomedical potential. ...

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9.8K Views.  University of York. An experimental setup was created for the helium-operated kHz frequency plasma jet. The setup includes a cage for the plasma power supply and jet and an in-house built reactor to monitor plasma-induced reactive species without the interference of the ambient atmosphere. 

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Encapsulation and Permeability Characteristics of Plasma Polymerized Hollow Particles

In this protocol, core-shell nanostructures are synthesized by plasma enhanced chemical vapor deposition. We produce an amorphous barrier by plasma polymerization of isopropanol on various solid substrates, including silica and potassium chloride. This versatile technique is used to treat nanoparticles and nanopowders with sizes ranging from 37 nm to 1 micron, by depositing films whose thickness can be anywhere from 1 nm to upwards of 100 nm. Dissolution of the core allows us to study the rate of permeation through the film. In these experiments, we determine the diffusion coefficient of KCl through the barrier film by coating KCL nanocrystals and subsequently monitoring the ionic conductivity of the coated particles suspended in water. The primary interest in this process is the encapsulation and delayed release of solutes. The thickness of the shell is one of the independent variables by which we control the rate of release. It has a strong effect on the rate of release, which increases from a six-hour release (shell thickness is 20 nm) to a long-term release over 30 days (shell thickness is 95 nm). The release profile shows a characteristic behavior: a fast release (35% of the final materials) during the first five minutes after the beginning of the dissolution, and a slower release till all of the core materials come out.

We have used plasma enhanced chemical vapor deposition to deposit thin films ranging from a few nm to several 100 nm on nano-sized particles of various materials. We subsequently etch the core material to produce hollow nanoshells whose permeability is controlled by the thickness of the shell. We characterize the permeability of these coatings to small solutes and demonstrate that these barriers can provide sustained release of the core material over several days.

Caratteristiche di incapsulamento e di permeabilità di plasma particelle polimerizzate Hollow

In this protocol, core-shell nanostructures are synthesized by plasma enhanced chemical vapor deposition. We produce an amorphous barrier by plasma ...

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Synthesis and Microdiffraction at Extreme Pressures and Temperatures

High pressure compounds and polymorphs are investigated for a broad range of purposes such as determine structures and processes of deep planetary interiors, design materials with novel properties, understand the mechanical behavior of materials exposed to very high stresses as in explosions or impacts. Synthesis and structural analysis of materials at extreme conditions of pressure and temperature entails remarkable technical challenges. In the laser heated diamond anvil cell (LH-DAC), very high pressure is generated between the tips of two opposing diamond anvils forced against each other; focused infrared laser beams, shined through the diamonds, allow to reach very high temperatures on samples absorbing the laser radiation. When the LH-DAC is installed in a synchrotron beamline that provides extremely brilliant x-ray radiation, the structure of materials under extreme conditions can be probed in situ. LH-DAC samples, although very small, can show highly variable grain size, phase and chemical composition. In order to obtain the high resolution structural analysis and the most comprehensive characterization of a sample, we collect diffraction data in 2D grids and combine powder, single crystal and multigrain diffraction techniques. Representative results obtained in the synthesis of a new iron oxide, Fe4O5 1 will be shown.

The laser heated diamond anvil cell combined with synchrotron micro-diffraction techniques allows researchers to explore the nature and properties of new phases of matter at extreme pressure and temperature (PT) conditions. Heterogeneous samples can be characterized in situ under high pressure by 2D mapping and combined powder, single-crystal and multigrain diffraction approaches.

Sintesi e microdiffrazione a pressioni e temperature estreme

High pressure compounds and polymorphs are investigated for a broad range of purposes such as determine structures and processes of deep planetary ...

Using Neutron Spin Echo Resolved Grazing Incidence Scattering to Investigate Organic Solar Cell Materials

The spin echo resolved grazing incidence scattering (SERGIS) technique has been used to probe the length-scales associated with irregularly shaped crystallites. Neutrons are passed through two well defined regions of magnetic field; one before and one after the sample. The two magnetic field regions have opposite polarity and are tuned such that neutrons travelling through both regions, without being perturbed, will undergo the same number of precessions in opposing directions. In this case the neutron precession in the second arm is said to &#34;echo&#34; the first, and the original polarization of the beam is preserved. If the neutron interacts with a sample and scatters elastically the path through the second arm is not the same as the first and the original polarization is not recovered. Depolarization of the neutron beam is a highly sensitive probe at very small angles (&#60;50&#160;&#956;rad) but still allows a high intensity, divergent beam to be used. The decrease in polarization of the beam reflected from the sample as compared to that from the reference sample can be directly related to structure within the sample.
In comparison to scattering observed in neutron reflection measurements the SERGIS signals are often weak and are unlikely to be observed if the in-plane structures within the sample under investigation are dilute, disordered, small in size and polydisperse or the neutron scattering contrast is low. Therefore, good results will most likely be obtained using the SERGIS technique if the sample being measured consist of thin films on a flat substrate and contain scattering features that contains a high density of moderately sized features (30 nm to 5 &#181;m) which scatter neutrons strongly or the features are arranged on a lattice. An advantage of the SERGIS technique is that it can probe structures in the plane of the sample.

Progress has been made in utilizing spin echo resolved grazing incidence scattering (SERGIS) as a neutron scattering technique to probe the length-scales in irregular samples. Crystallites of [6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester have been probed using the SERGIS technique and the results confirmed by optical and atomic force microscopy.

Utilizzo dello scattering di incidenza di pascolo risolto neutroni Spin Echo per indagare i materiali organici delle celle solari

The spin echo resolved grazing incidence scattering (SERGIS) technique has been used to probe the length-scales associated with irregularly shaped ...

How to Ignite an Atmospheric Pressure Microwave Plasma Torch without Any Additional Igniters

This movie shows how an atmospheric pressure plasma torch can be ignited by microwave power with no additional igniters. After ignition of the plasma, a stable and continuous operation of the plasma is possible and the plasma torch can be used for many different applications. On one hand, the hot (3,600 K gas temperature) plasma can be used for chemical processes and on the other hand the cold afterglow (temperatures down to almost RT) can be applied for surface processes. For example chemical syntheses are interesting volume processes. Here the microwave plasma torch can be used for the decomposition of waste gases which are harmful and contribute to the global warming but are needed as etching gases in growing industry sectors like the semiconductor branch. Another application is the dissociation of CO2. Surplus electrical energy from renewable energy sources can be used to dissociate CO2 to CO and O2. The CO can be further processed to gaseous or liquid higher hydrocarbons thereby providing chemical storage of the energy, synthetic fuels or platform chemicals for the chemical industry. Applications of the afterglow of the plasma torch are the treatment of surfaces to increase the adhesion of lacquer, glue or paint, and the sterilization or decontamination of different kind of surfaces. The movie will explain how to ignite the plasma solely by microwave power without any additional igniters, e.g., electric sparks. The microwave plasma torch is based on a combination of two resonators &#8212; a coaxial one which provides the ignition of the plasma and a cylindrical one which guarantees a continuous and stable operation of the plasma after ignition. The plasma can be operated in a long microwave transparent tube for volume processes or shaped by orifices for surface treatment purposes.

This movie shows how an atmospheric plasma torch can be ignited by microwaves with no additional igniters and provides a stable and continuous plasma operation suitable for plenty of applications.

Come Ignite una Pressione atmosferica Microonde torcia al plasma senza alcuna accenditori supplementari

This movie shows how an atmospheric pressure plasma torch can be ignited by microwave power with no additional igniters. After ignition of the plasma, a ...

Development of an Experimental Setup for the Measurement of the Coefficient of Restitution under Vacuum Conditions

The Discrete Element Method is used for the simulation of particulate systems to describe and analyze them, to predict and afterwards optimize their behavior for single stages of a process or even an entire process. For the simulation with occurring particle-particle and particle-wall contacts, the value of the coefficient of restitution is required. It can be determined experimentally. The coefficient of restitution depends on several parameters like the impact velocity. Especially for fine particles the impact velocity depends on the air pressure and under atmospheric pressure high impact velocities cannot be reached. For this, a new experimental setup for free-fall tests under vacuum conditions is developed. The coefficient of restitution is determined with the impact and rebound velocity which are detected by a high-speed camera. To not hinder the view, the vacuum chamber is made of glass. Also a new release mechanism to drop one single particle under vacuum conditions is constructed. Due to that, all properties of the particle can be characterized beforehand.

The coefficient of restitution is a parameter that describes the loss of kinetic energy during collision. Here, a free-fall setup under vacuum conditions is developed to be able to determine the coefficient of restitution parameter for particles in micrometer range with high impact velocities.

Sviluppo di un apparato sperimentale per la misura del coefficiente di restituzione sotto vuoto Condizioni

The Discrete Element Method is used for the simulation of particulate systems to describe and analyze them, to predict and afterwards optimize their ...

Using Synchrotron Radiation Microtomography to Investigate Multi-scale Three-dimensional Microelectronic Packages

Synchrotron radiation micro-tomography (SR&#181;T) is a non-destructive three-dimensional (3D) imaging technique that offers high flux for fast data acquisition times with high spatial resolution. In the electronics industry there is serious interest in performing failure analysis on 3D microelectronic packages, many which contain multiple levels of high-density interconnections. Often in tomography there is a trade-off between image resolution and the volume of a sample that can be imaged. This inverse relationship limits the usefulness of conventional computed tomography (CT) systems since a microelectronic package is often large in cross sectional area 100-3,600 mm2, but has important features on the micron scale. The micro-tomography beamline at the Advanced Light Source (ALS), in Berkeley, CA USA, has a setup which is adaptable and can be tailored to a sample&#39;s properties, i.e., density, thickness, etc., with a maximum allowable cross-section of 36 x 36 mm. This setup also has the option of being either monochromatic in the energy range ~7-43 keV or operating with maximum flux in white light mode using a polychromatic beam. Presented here are details of the experimental steps taken to image an entire 16 x 16 mm system within a package, in order to obtain 3D images of the system with a spatial resolution of 8.7 &#181;m all within a scan time of less than 3 min. Also shown are results from packages scanned in different orientations and a sectioned package for higher resolution imaging. In contrast a conventional CT system would take hours to record data with potentially poorer resolution. Indeed, the ratio of field-of-view to throughput time is much higher when using the synchrotron radiation tomography setup. The description below of the experimental setup can be implemented and adapted for use with many other multi-materials.

For this study synchrotron radiation micro-tomography, a non-destructive three-dimensional imaging technique, is employed to investigate an entire microelectronic package with a cross-sectional area of 16 x 16 mm. Due to the synchrotron&#39;s high flux and brightness the sample was imaged in just 3 min&#160;with an 8.7 &#181;m spatial resolution.

L&#39;utilizzo delle radiazioni al sincrotrone microtomografia a indagare multi-scala Pacchetti microelettronici tridimensionali

Synchrotron radiation micro-tomography (SR&#181;T) is a non-destructive three-dimensional (3D) imaging technique that offers high flux for fast data ...

Spark Plasma Sintering Apparatus Used for the Formation of Strontium Titanate Bicrystals

A spark plasma sintering apparatus was used as a novel method for diffusion bonding of two single crystals of strontium titanate to form bicrystals with one twist grain boundary. This apparatus utilizes high uniaxial pressure and a pulsed direct current for rapid consolidation of material. Diffusion bonding of strontium titanate bicrystals without fracture, in a spark plasma sintering apparatus, is possible at high pressures due to the unusual temperature dependent plasticity behavior of strontium titanate. We demonstrate a method for the successful formation of bicrystals at accelerated time scales and lower temperatures in a spark plasma sintering apparatus compared to bicrystals formed by conventional diffusion bonding parameters. Bond quality was verified by scanning electron microscopy. A clean and atomically abrupt interface containing no secondary phases was observed using transmission electron microscopy techniques. Local changes in bonding across the boundary was characterized by simultaneous scanning transmission electron microscopy and spatially resolved electron energy-loss spectroscopy.

A viable technique for the formation of strontium titanate bicrystals at high pressure and fast heating rate via the spark plasma sintering apparatus is developed.

Spark Plasma Sintering apparecchio utilizzato per la formazione di titanato di stronzio Bicrystals

A spark plasma sintering apparatus was used as a novel method for diffusion bonding of two single crystals of strontium titanate to form bicrystals with ...

New Application of an Atmospheric Pressure Plasma Jet as a Neuro-protective Agent Against Glucose Deprivation-induced Injury of SH-SY5Y Cells

The atmospheric pressure plasma jet (APPJ) has attracted the attention of many researchers from multiple disciplines in recent years because its emissions include multiple types of reactive nitrogen species (RNS) and reactive oxygen species (ROS). Our previous study has shown the cytoprotective effect of the APPJ against oxidative stress-induced injuries. The aim of the present study is to provide a detailed in vitro treatment protocol regarding the neuroprotective applications of helium APPJs on glucose deprivation-induced injury in SH-SY5Y cells. The SH-SY5Y human neuroblastoma-derived cell line was maintained in RPMI 1640 medium supplemented with 15% fetal calf serum. The culture medium was then changed to RPMI 1640 without glucose before APPJ treatment. After a 1 h incubation in a cell incubator, cell viability was determined using Cell Counting Kit 8. The results showed that, compared to the glucose deprivation group, cells treated with APPJ exhibited significantly increased cell viability in a dose-dependent manner, with 8 s/well observed as an optimal dose. Meanwhile, helium flow had no effect on the glucose deprivation-induced cell impairment. Our results indicated that APPJ could be potentially used as a treatment method for the diseases in the central nervous system related to glucose deprivation. This protocol could also be used as a cytoprotective application for other cells with different impairments, but the cell culture and APPJ treatment conditions should be readjusted, and the treatment dose must be relatively low.

A protocol for the neuroprotective application of low-dose atmospheric pressure plasma treatment on glucose deprivation-induced SH-SY5Y injuries.

Nuova applicazione di un getto di Plasma di pressione atmosferica come un agente di Neuro-protettivo contro la lesione indotta da privazione di glucosio delle cellule SH-SY5Y

The atmospheric pressure plasma jet (APPJ) has attracted the attention of many researchers from multiple disciplines in recent years because its emissions ...

Atmospheric Pressure Fabrication of Large-Sized Single-Layer Rectangular SnSe Flakes

Tin selenide (SnSe) belongs to the family of layered metal chalcogenide materials with a buckled structure like phosphorene, and has shown potential for applications in two-dimensional nanoelectronics devices. Although many methods to synthesize SnSe nanocrystals have been developed, a simple way to fabricate large-sized single-layer SnSe flakes remains a great challenge. Herein, we show the experimental method to directly grow large-sized single-layer rectangular SnSe flakes on commonly used SiO2/Si insulating substrates using a straightforward two-step fabrication method in an atmospheric pressure quartz tube furnace system. The single-layer rectangular SnSe flakes with an average thickness of ~6.8 &#197; and lateral dimensions of about 30 &#181;m &#215; 50 &#181;m were fabricated by a combination of vapor transport deposition technique and nitrogen etching route. We characterized the morphology, microstructure, and electrical properties of the rectangular SnSe flakes and obtained excellent crystallinity and good electronic properties. This article about the two-step fabrication method can help researchers grow other similar two-dimensional, large-sized, single-layer materials using an atmospheric pressure system.

A protocol is presented demonstrating a two-step fabrication technique to grow large-sized single-layer rectangular shaped SnSe flakes on low-cost SiO2/Si dielectrics wafers in an atmospheric pressure quartz tube furnace system.

Pressione atmosferica fabbricazione di fiocchi di medie e grandi monostrato rettangolare SnSe

Tin selenide (SnSe) belongs to the family of layered metal chalcogenide materials with a buckled structure like phosphorene, and has shown potential for ...

Nerve Stem Cell Differentiation by a One-step Cold Atmospheric Plasma Treatment In Vitro

As the development of physical plasma technology, cold atmospheric plasmas (CAPs) have been widely investigated in decontamination, cancer treatment, wound healing, root canal treatment, etc., forming a new research field named plasma medicine. Being a mixture of electrical, chemical, and biological reactive species, CAPs have shown their abilities to enhance nerve stem cells differentiation both in vitro and in vivo and are becoming a promising way for neurological disease treatment in the future. The much more exciting news is that using CAPs may realize one-step, and safely directed, differentiation of neural stem cells (NSCs) for tissue transportation. We demonstrate here the detailed experimental protocol of using a self-made CAP jet device to enhance NSC differentiation in C17.2-NSCs and primary rat neural stem cells, as well as observing the cell fate by inverted and fluorescence microscopy. With the help of immunofluorescence staining technology, we found both the NSCs showed an accelerated differential rate than the untreated group, and ~75% of the NSCs selectively differentiated into neurons, which are mainly mature, cholinergic, and motor neurons.

Nerve Stem Cell Differentiation by a One-step Cold Atmospheric Plasma Treatment In Vitro

This protocol aims to provide detailed experimental steps of a cold atmospheric plasma treatment on neural stem cells and immunofluorescence detection for differentiation enhancement.

Differenziazione delle cellule staminali nervose di un One-Step Plasma atmosferico freddo trattamento In Vitro

As the development of physical plasma technology, cold atmospheric plasmas (CAPs) have been widely investigated in decontamination, cancer treatment, ...