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Le jeudi 19 septembre 2019 à 14h

Soutenance de thèse de Bo LIU
The presentation will be given in English and will be followed by a thesis cocktail afterwards at LPP in Palaiseau.

Lieu : amphithéâtre Becquerel, Ecole polytechnique.

Résumé :
Les plasmas froids produits par les décharges électriques sont des gaz faiblement ionisés, ce qui maintient la température du gaz à une température proche de la température ambiante, contrairement à la température de l’électron qui peut atteindre plusieurs électron-volts. Les applications des plasmas froids en médecine et en agriculture sont des nouveaux domaines de recherche multidisciplinaires basés sur les interactions de ces plasmas avec des organismes vivants. Le champ électrique ainsi que les espèces réactives de l’oxygène et de l’azote peuvent inactiver les bactéries, stimuler la régénération de la peau (dermatologie), la réduction tumorale (oncologie) et la germination des graines (agriculture). Ce nouveau domaine de recherche, basé sur la chimie plasma-liquide, est très prometteur et se développe rapidement. L’objectif de ce travail est basé sur des recherches fondamentales et appliquées sur le plasma à pression atmosphérique non thermique en interaction avec l’eau pour des applications biologiques et vise à une meilleure compréhension des processus physiques et chimiques de l’interaction plasma-liquide et en particulier du processus biologique de traitements au plasma avec des graines et de la peau de souris ex vivo.
Ce manuscript est divisé en cinq chapitres : i) On présente tout d’abord une revue de la littérature présentant l’état de l’art concernant l’interaction plasma-liquide et les principales avancées en matière d’applications des plasmas froids à la germination des semences et traitement de la peau ; ii) Deuxièmement, les dispositifs expérimentaux sont décrits, en particulier la fabrication de réacteurs à plasma utilisant l’impression 3D ; iii) Ensuite, la production d’espèces réactives gazeuses et aqueuses formées par des plasmas de type DBD a été mesurée quantitativement et l’interaction plasma-liquide a été analysée ; iv) Puis, plusieurs variétés de graines ont été sélectionnées pour évaluer l’effet un traitement par plasma DBD ; l’étude des mécanismes de promotion de la germination du plasma a été spécifiquement étudiée en traitant les graines de soja vert dans différentes conditions de décharge, dans différents milieux, avec un champ électrique seul et dans différentes conditions de cultures ou de niveau d’hydratation des graines ; v) Enfin, l’imagerie paramétrique de Muller (MPI) a été appliquée pour la modification de la peau de souris ex vivo traitées par un plasma à jet d’hélium.

Abstract :
Non-Thermal-Plasmas (NTP) produced by electric discharges are weakly ionized gases, which keeps the gas temperature at near room temperature contrary to the electron temperature which can reach several electron-Volts. Applications of NTP to medicine and agriculture are new multidisciplinary research fields based on interactions of the Non-Thermal-Plasmas with living organisms. Electric field as well as Reactive Oxygen and Nitrogen Species produced by NTP may inactivate bacteria, stimulate skin regeneration (dermatology), tumor reduction (oncology) and seeds germination (agriculture). These new fields of research are based on the plasma-liquid chemistry. These new field of researches, based on the plasma-liquid chemistry are very promising and develops quickly. The objective of this work is based on both fundamental and applied researches in non-thermal atmospheric pressure plasma interacting with water for biological applications and aim at a better understanding of the physical and chemical processes of plasma-liquid interaction and of particularly the biological process of NTP treatments with seeds and ex vivo mice skin.
This manuscript is divided in five chapters : i) First a literature review is presented showing the state of the art of the plasma-liquid interaction, and the main advances of the application of NTP to seed germination and skin treatment ; ii) Second, experimental set ups are described, in particular the manufacturing of plasma reactors using 3D printing ; iii) then, the production of gaseous and aqueous reactive species formed by DBD plasmas was measured quantitatively and plasma-liquid interaction was analyzed ; iv) Next, different varieties of seeds were selected to evaluate the effect of a DBD plasma treatment and the study of the mechanisms of NTP germination promotion was specifically investigated by treating mung bean seeds in different discharge conditions, in different mediums, in electric field alone and in different hydration levels of seeds ; iv) Finally, Muller parametric imaging (MPI) was applied to study the modification of ex vivo mice skin treated by a helium plasma jet.


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