The liquid-phase chemical kinetics of a cell culture basal medium during treatment by an argon-fed, non-equilibrium atmospheric-pressure plasma source were investigated using real-time ultraviolet absorption spectroscopy and colorimetric assays. Depth- and time-resolved NO2 and NO3 concentrations were strongly inhomogeneous and primarily driven by convection during and after plasma–liquid interactions. H2O2 concentrations determined from deconvolved optical depth spectra were found to compensate for the optical depth spectra of excluded reactive species and changes in dissolved gas content. Plasma-activated media remained weakly basic due to NaHCO3 buffering, preventing the H+-catalyzed decomposition of NO2 seen in acidic plasma-activated water. An initial increase in pH may indicate CO2 sparging. Furthermore, the pH-dependency of UV optical depth spectra illustrated the need for pH compensation in the fitting of optical depth data.

1.
M.
Laroussi
,
IEEE Trans. Plasma Sci.
24
,
1188
(
1996
).
2.
E.
Stoffels
,
A. J.
Flikweert
,
W. W.
Stoffels
, and
G. M. W.
Kroesen
,
Plasma Sources Sci. Technol.
11
,
383
(
2002
).
3.
G.
Fridman
,
A. D.
Brooks
,
M.
Balasubramanian
,
A.
Fridman
,
A.
Gutsol
,
V. N.
Vasilets
,
H.
Ayan
, and
G.
Friedman
,
Plasma Processes Polym.
4
,
370
(
2007
).
4.
M. J.
Traylor
,
M. J.
Pavlovich
,
S.
Karim
,
P.
Hait
,
Y.
Sakiyama
,
D. S.
Clark
, and
D. B.
Graves
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
44
,
472001
(
2011
).
5.
S.
Iseki
,
K.
Nakamura
,
M.
Hayashi
,
H.
Tanaka
,
H.
Kondo
,
H.
Kajiyama
,
F.
Kikkawa
, and
M.
Hori
,
Appl. Phys. Lett.
100
,
113702
(
2012
).
6.
H.
Tanaka
,
M.
Mizuno
,
K.
Ishikawa
,
K.
Takeda
,
K.
Nakamura
,
F.
Utsumi
,
H.
Kajiyama
,
H.
Kano
,
Y.
Okazaki
,
S.
Toyokuni
,
S.
Maruyama
,
F.
Kikkawa
, and
M.
Hori
,
IEEE Trans. Plasma Sci.
42
,
3760
(
2014
).
7.
H.
Tanaka
,
M.
Mizuno
,
K.
Ishikawa
,
H.
Kondo
,
K.
Takeda
,
H.
Hashizume
,
K.
Nakamura
,
F.
Utsumi
,
H.
Kajiyama
,
H.
Kano
,
Y.
Okazaki
,
S.
Toyokuni
,
S.
Akiyama
,
S.
Maruyama
,
S.
Yamada
,
Y.
Kodera
,
H.
Kaneko
,
H.
Terasaki
,
H.
Hara
,
T.
Adachi
,
M.
Iida
,
I.
Yajima
,
M.
Kato
,
F.
Kikkawa
, and
M.
Hori
,
Clin. Plasma Med.
3
,
72
(
2015
).
8.
H.
Tanaka
,
K.
Nakamura
,
M.
Mizuno
,
K.
Ishikawa
,
K.
Takeda
,
H.
Kajiyama
,
F.
Utsumi
,
F.
Kikkawa
, and
M.
Hori
,
Nat. Sci. Rep.
6
,
36282
(
2016
).
9.
M.
Keidar
,
A.
Shashurin
,
O.
Volotskova
,
M.
Ann Stepp
,
P.
Srinivasan
,
A.
Sandler
, and
B.
Trink
,
Phys. Plasmas
20
,
057101
(
2013
).
10.
M.
Keidar
,
Plasma Sources Sci. Technol.
24
,
033001
(
2015
).
11.
N.
Kurake
,
H.
Tanaka
,
K.
Ishikawa
,
T.
Kondo
,
M.
Sekine
,
K.
Nakamura
,
H.
Kajiyama
,
F.
Kikkawa
,
M.
Mizuno
, and
M.
Hori
,
Arch. Biochem. Biophys.
605
,
102
(
2016
).
12.
V.
Arora
,
V.
Nikhil
,
N. K.
Suri
, and
P.
Arora
,
Dentistry
4
,
189
(
2014
).
13.
J.
Heinlin
,
G.
Morfill
,
M.
Landthaler
,
W.
Stolz
,
G.
Isbary
,
J. L.
Zimmermann
,
T.
Shimizu
, and
S.
Karrer
,
J. Dtsch. Dermatol. Ges.
8
,
968
(
2010
).
14.
C.
Hoffmann
,
C.
Berganza
, and
J.
Zhang
,
Med. Gas Res.
3
,
21
(
2013
).
15.
M. G.
Kong
,
G.
Kroesen
,
G.
Morfill
,
T.
Nosenko
,
T.
Shimizu
,
J.
Van Dijk
, and
J. L.
Zimmermann
,
New J. Phys.
11
,
115012
(
2009
).
16.
D. B.
Graves
,
Phys. Plasmas
21
,
080901
(
2014
).
17.
G.
Fridman
,
G.
Friedman
,
A.
Gutsol
,
A. B.
Shekhter
,
V. N.
Vasilets
, and
A.
Fridman
,
Plasma Processes Polym.
5
,
503
(
2008
).
18.
K.-d.
Weltmann
and
T. V.
Woedtke
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
59
,
014031
(
2017
).
19.
F.
Utsumi
,
H.
Kajiyama
,
K.
Nakamura
,
H.
Tanaka
,
M.
Mizuno
,
K.
Ishikawa
,
H.
Kondo
,
H.
Kano
,
M.
Hori
, and
F.
Kikkawa
,
PLoS One
8
,
e81576
(
2013
).
20.
J.
Duan
,
X.
Lu
, and
G.
He
,
J. Appl. Phys.
121
,
013302
(
2017
).
21.
S.
Takeda
,
S.
Yamada
,
N.
Hattori
,
K.
Nakamura
,
H.
Tanaka
,
H.
Kajiyama
,
M.
Kanda
,
D.
Kobayashi
,
C.
Tanaka
,
T.
Fujii
,
M.
Fujiwara
,
M.
Mizuno
,
M.
Hori
, and
Y.
Kodera
,
Ann. Surg. Oncol.
24
,
1188
(
2017
).
22.
S.
Kalghatgi
,
C. M.
Kelly
,
E.
Cerchar
,
B.
Torabi
,
O.
Alekseev
,
A.
Fridman
,
G.
Friedman
, and
J.
Azizkhan-Clifford
,
PLoS One
6
,
e16270
(
2011
).
23.
P.
Lukes
,
E.
Dolezalova
,
I.
Sisrova
, and
M.
Clupek
,
Plasma Sources Sci. Technol.
23
,
015019
(
2014
).
24.
P.-M.
Girard
,
A.
Arbabian
,
M.
Fleury
,
G.
Bauville
,
V.
Puech
,
M.
Dutreix
, and
J. S.
Sousa
,
Sci. Rep.
6
,
29098
(
2016
).
25.
P. J.
Bruggeman
,
M. J.
Kushner
,
B. R.
Locke
,
J. G. E.
Gardeniers
,
W. G.
Graham
,
D. B.
Graves
,
R. C. H. M.
Hofman-Caris
,
D.
Maric
,
J. P.
Reid
,
E.
Ceriani
,
D.
Fernandez Rivas
,
J. E.
Foster
,
S. C.
Garrick
,
Y.
Gorbanev
,
S.
Hamaguchi
,
F.
Iza
,
H.
Jablonowski
,
E.
Klimova
,
J.
Kolb
,
F.
Krcma
,
P.
Lukes
,
Z.
Machala
,
I.
Marinov
,
D.
Mariotti
,
S.
Mededovic Thagard
,
D.
Minakata
,
E.
Neyts
,
J.
Pawlat
,
Z. L.
Petrovic
,
R.
Pfieger
,
S.
Reuter
,
D. C.
Schram
,
S.
Schroter
,
M.
Shiraiwa
,
B.
Tarabova
,
P. A.
Tsia
,
J. R. R.
Verlet
,
T.
von Woedtke
,
K. R.
Wilson
,
K.
Yasui
, and
G.
Zvereva
,
Plasma Sources Sci. Technol.
25
,
053002
(
2016
).
26.
Y.
Gorbanev
,
D. O.
Connell
, and
V.
Chechik
,
Chem.: Eur. J.
22
,
3496
(
2016
).
27.
J.-S.
Oh
,
E. J.
Szili
,
N.
Gaur
,
S.-H.
Hong
,
H.
Furuta
,
R. D.
Short
, and
A.
Hatta
,
J. Photopolym. Sci. Technol.
28
,
439
(
2015
).
28.
G.
Haghighat
,
A.
Sohrabi
,
P. M.
Shaibani
,
C. W. V.
Neste
,
S.
Naicker
, and
T.
Thundat
,
Environ. Sci.: Water Res. Technol.
3
,
156
(
2017
).
29.
D.
Yan
,
J. H.
Sherman
,
X.
Cheng
,
E.
Ratovitski
,
J.
Canady
, and
M.
Keidar
,
Appl. Phys. Lett.
105
,
224101
(
2014
).
30.
J.-L.
Brisset
,
D.
Moussa
,
A.
Doubla
,
E.
Hnatiuc
,
B.
Hnatiuc
,
G. K.
Youbi
,
J.-M.
Herry
,
M.
Naitali
, and
M.-N.
Bellon-Fontaine
,
Ind. Eng. Chem. Res.
47
,
5761
(
2008
).
31.
J.-L.
Brisset
,
B.
Benstaali
,
D.
Moussa
,
J.
Fanmoe
, and
E.
Njoyim-Tamungang
,
Plasma Sources Sci. Technol.
20
,
034021
(
2011
).
32.
K.
Oehmigen
,
M.
Hahnel
,
R.
Brandenburg
,
C.
Wilke
,
K.-D.
Weltmann
, and
T.
von Woedtke
,
Plasma Processes Polym.
7
,
250
(
2010
).
33.
S.
Ikawa
,
K.
Kitano
, and
S.
Hamaguchi
,
Plasma Processes Polym.
7
,
33
(
2010
).
34.
K.
Oehmigen
,
T.
Hoder
,
C.
Wilke
,
R.
Brandenburg
,
M.
Hähnel
,
K.-D.
Weltmann
, and
T. V.
Woedtke
,
IEEE Trans. Plasma Sci.
39
,
2646
(
2011
).
35.
A.
Lindsay
,
C.
Anderson
,
E.
Slikboer
,
S.
Shannon
, and
D.
Graves
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
48
,
424007
(
2015
).
36.
E. J.
Szili
,
J.-S.
Oh
,
S.-H.
Hong
,
A.
Hatta
, and
R. D.
Short
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
48
,
202001
(
2015
).
You do not currently have access to this content.