有效的生物和生物医学研究需要对细胞微环境和生物材料特性的特殊控制。等离子体处理系统通过引入官能团对生物材料表面进行清洁、消毒和活化，而不影响其体积。材料表面亲水性或疏水性的增加分别

DNA梳理是一种用于DNA单分子分析的技术，它为研究人员提供了一个更好地理解复制、转录和单个分子相互作用动力学的机会。虽然DNA测序技术的进步迅速增强了我们解码基因组的能力，但单凭DNA序列并不能完全解释细胞特定的蛋白质组。类似地，整体分析，即在大的群体中平均DNA特征，不能解决单个DNA分子之间的本质差异。为了实现单分子分析，高密度的DNA层被固定并均匀拉伸。通过DNA梳理，可以使用各种荧光成像技术分析高达12Mb的DNA片段。

DNA梳理包括固定化、排列和拉伸三个关键步骤，每一个步骤都通过等离子体处理得到增强。等离子体处理去除了纳米级的有机污染物，并在材料表面引入了极性官能团。等离子体处理引入的羟基与硅烷上的烷氧基反应，形成强共价键。反过来，DNA分子在溶液中结合硅烷的乙烯基（-CH=CH2）。因此，表面羟基的有效性直接影响固定在材料表面的DNA分子的密度。此外，键的强度使DNA能够拉伸。 最常见的替代等离子体处理DNA梳理的方法是食人鱼清洗，这一过程增加了复杂性和安全隐患。食人鱼是一种硫酸和过氧化氢的混合物，也用于清除基质上的有机残留物，并提供羟基化表面。由于食人鱼固有的危险性，它的使用往往局限于洁净室和训练有素的专业人员。此外，台式等离子清洗机比化学处理更通用，使研究人员能够在处理后快速硅烷化其基质。这可能导致更密集的硅烷层适合DNA梳理。

廉价，一次性和透明，等离子体处理聚苯乙烯，或组织培养塑料（TCP），是最广泛使用的细胞培养材料，不仅因为它的上述品质，而且因为它的生物亲和力。哺乳动物细胞具有锚定依赖性，依赖于它们与其他细胞、细胞外基质（ECM）和/或物质基质的连接来控制重要功能，如细胞内和细胞外通讯、凋亡（细胞程序性死亡）、形态、功能和分化。跨膜蛋白、整合素和细胞粘附分子（CAM）锚定在周围环境中，并通过细胞骨架发送信号，驱动这些过程[1]。为了在组织培养中产生功能和形态上精确的细胞群，平台必须模拟产生特定细胞类型的生物环境。未经处理的聚苯乙烯表面主要由疏水性苯基组成，不存在于体内，不利于细胞锚定。等离子体处理用亲水性羰基、羟基或含胺官能团（取决于工艺气体）取代这些苯基，这些官能团更适合细胞粘附[2]。此外，带负电（空气或氧气）和亲水性的组织培养塑料表面增加了细胞培养基成分的非特异性吸附，并使随后的涂层进一步促进细胞粘附。

（3-氨基丙基）三乙氧基硅烷（APTES）是一种氨基硅烷，最初是作为亲和层析的吸附剂开发的，现已发展成为细胞研究和微流控器件制造中改善表面化学的通用工具。在等离子清洗之后，处理过的材料的表面具有高的自由能，没有污染物，并且被亲水性官能团修饰。在很长一段时间内，这种高能状态会随着分子的重新排列而减弱，重新回到主体中，并最终呈现出较低的能量结构。随后用APTE处理交换亲水性、胺携带分子的表面官能团。这使得长期的研究，其中表面亲水性的处理材料是保持。 APTES表面功能化的两个主要应用是热塑性微流控器件的制备和适合细胞研究的微环境的开发。聚碳酸酯（PC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚苯乙烯（PS）等热塑性塑料是微流控器件的理想材料，因为它们可以通过热成型以高速度和低成本生产。在等离子体清洗和APTES处理后，热塑性塑料被粘合到PDMS上。这些微流控器件保持其亲水性多年。在细胞研究中，APTES是一个基本的表面基团，可以用来引入必要的细胞外基质成分，如胶原蛋白、戊二醛和细胞特异性蛋白质。

微流控设备正迅速成为比宏观培养容器（培养皿、烧瓶和孔板）更为有利的细胞培养平台，有着广泛的应用前景。二维细胞培养得益于一个庞大的资源库：测量pH、CO2、O2等的标准协议、材料和方法。然而，已经观察到，生长在平坦平台上的细胞在形态、表型和细胞-细胞/细胞外基质（ECM）相互作用方面与它们的生物对应物有显著差异。从这些培养平台得到的结果可能与真实的生物系统有很大的不同，这使得一些结果不适用。 相比之下，微流控设备可以通过定制生长因子、机械和化学刺激等来模拟生理或病理微环境，以匹配正在培养的特定细胞群。此外，这些设备需要较少的细胞和试剂。因此，微流控技术在组织工程、干细胞研究、药物筛选等领域有着广泛的应用。

神经元的形态、增殖和功能受一个复杂的化学和生物物理信号系统的调节，这个系统被称为神经元生态位。试图模拟神经元活动、开发功能性组织或测试药物传递机制的研究人员需要重现这种高度特定的环境，以获得准确的结果。过去，神经学研究是在二维环境中进行的，这种环境通过诱导扁平的形态、功能减弱和胶质细胞分化的趋势来限制电位。目前，研究人员正在利用定制的PDMS结构来产生具有神经元特定几何形状和化学信号的微环境。例如，在等离子体处理后用聚鸟氨酸和层粘连蛋白对PDMS表面进行功能化，使研究人员能够构建复杂的、单向的神经元网络。等离子体处理使材料表面的功能化能够最佳地模拟神经元生态位。