on kaksi asiaa, joita ihmiset ajattelevat kuullessaan sanan ”plasma.”Ensimmäinen on veriplasma, veren nestemäinen osa, joka pitää verisoluja suspensiossa. Toinen, jos rakastat fysiikkaa, on ionisoitunut Kaasu (jos rakastat geologiaa, sinun tulee mieleen kirkkaan vihreä kalkedoni kivi), yleensä melko korkeissa lämpötiloissa. Aurinko ampuu ulos esimerkiksi plasmakaaria. Niitä voi löytää plasma-TV-näytöistä, niillä voi luoda antenneja, ja tieteiskirjallisuuden fanit todennäköisesti haaveilevat niiden ampumisesta huipputeknisenä aseena. (Salama on eräs plasman muoto.)
on olemassa myös ns.”Kirjoitin tästä aiheesta jo vuonna 2007, sekä fysiikassa tänään että Cocktailkutsuilla fysiikassa, keskittyen niiden mahdollisuuksiin tappaa bakteereja, poistaa hammasplakkia, löysätä yhteyksiä solujen välillä, jotka muodostavat biologisen kudoksen, auttaa hyytymään verta ja vähentää verenvuotoa haavan jälkeen tai leikkauksen aikana, ja ehkä jopa poistaa syöpäkasvaimia. Ja Journal of Physics D: Applied Physics-lehdessä lokakuussa julkaistussa artikkelissa kuvaillaan mahdollisesti mullistavaa uutta kylmäplasmalaitetta, joka on samanlainen kuin puhalluslamppu, verisyövän leukemian hoitoon.
”meillä on todella uskomaton laite”, pääkirjoittaja Mounir Laroussi (Old Dominion University) kertoi Physics Buzzissa. ”Voimme luoda plasmasäteen, joka on huoneenlämmössä. Se ei polta mitään, se ei tuhoa eikä töki reikiä. Voit koskettaa sitä kädelläsi.”Laroussin tulokset ovat melko hätkähdyttäviä:vain 10 minuutin kylmälle plasmalle altistumisen jälkeen yli 90% tutkimuksen leukemiasoluista tuhoutui.
termi ”kylmä” voi olla hieman harhaanjohtava. (Esim. ”korkean lämpötilan suprajohtavuus” tapahtuu nestemäiselle typelle tyypillisissä lämpötiloissa.) Monet kylmät plasmat ovat” kylmiä ” verrattuna vaikkapa aurinkoon, mutta silti melko kuumia: 70-100 celsiusasteen luokkaa. Levitä sitä elävään ihmiskudokseen,niin se palaa. Huonosti.
niistä on silti hyötyä esimerkiksi juomaveden steriloinnissa ja teollisuuden pintojen puhdistamisessa. Tämä johtuu siitä, että ne tappavat (”inaktivoivat”) bakteereja tuhoamalla bakteerien solukalvon latautuneiden hiukkasten, vapaiden radikaalien ja UV-säteilyn tappavan yhdistelmän kautta. Nekin toimivat nopeasti: ilmavoimilla on aktiivinen kylmäplasmatutkimusohjelma, jonka avulla myrkyistä, kuten pernarutosta, löytyvät kemikaalit hajoavat muutamassa minuutissa, verrattuna useisiin tunteihin muissa menetelmissä.
joskus 1990-luvun lopulla tutkijat keksivät, miten laboratoriossa voidaan luoda aidosti huoneenlämpöisiä kylmiä plasmoja, joten ensimmäistä kertaa niitä voitaisiin testata biologisella kudoksella. Siihen Laroussin tutkimus keskittyy. Per Physics Buzz:
tutkijat luovat kylmää plasmaa lähettämällä supernopeat elektronit kaasujen kuten heliumin ja ilman läpi. Nämä elektronit osuvat atomeihin ja molekyyleihin niin suurella energialla, että ne irrottavat kaasussa olevien atomien ja molekyylien uloimmat elektronit, jolloin syntyy soupy vapaiden elektronien ja vapaiden ionien seos. Kaasu pysyy suunnilleen huoneenlämmössä, Laroussi selitti, koska elektronien erottamiseen niiden atomeista tarvittava energia haihtuu nopeasti, jolloin kaasu-ionit jäävät viileiksi.
plasma-puhalluslampulla oli kiehtova viivästynyt vaikutus. Vaikka leukemiasolut näyttivät voivan hyvin heti sen jälkeen, kun niitä oli puhallettu kylmäplasmapilvellä kymmenen minuutin ajan, ne alkoivat kuolla neljästä kahdeksaan tuntiin. Laroussi arvelee, että plasmapilvi saattaa laukaista biokemiallisen reaktion, joka aiheuttaa solukuoleman leukemiasoluissa jättäen normaalit solut ennalleen.
George Washingtonin yliopiston Michael Keidarin mukaan kylmän plasman molekyylien joukossa on otsonia, joka on erityisen reaktiivinen — tästä johtuu kylmien plasmojen tehokkuus bakteeri-infektioiden hoidossa. Keidar tutkii syövän plasmahoitoja ja arvelee, että koska syöpäsoluilla on suuremmat metaboliat kuin terveillä soluilla, niissä on enemmän otsonia. Kun siis kylmän plasmapilven kautta lisätään vielä enemmän otsonimolekyylejä, syöpäsolut ylittävät kynnyksen ja aiheuttavat solukuoleman, kun taas terveet solut kestävät räjähdyksen aivan hyvin.
aiemmin Laroussi kehitti heliumilla täytetyn plasmakynän, joka pystyy luomaan 2-3 tuuman pitkän plasmapilven, joka voi tappaa ihmisen ihon herkän pinnan bakteerit vahingoittamatta ympäröivää kudosta. Laroussi on käyttänyt sitä E. coli-bakteereihin. Muut kylmäplasman ”jet-tykeillä” työskentelevät ryhmät ovat osoittaneet hävittävänsä salmonellaa ja jopa muutamia viruksia.
nämä dekontaminaatio-ominaisuudet ovat uskomattoman hyödyllisiä nopeuttamaan haavan paranemista, jossa on karkeasti kolme vaihetta. On tulehdusvaihe, jossa kaikki on punaista ja / tai turvoksissa ja kivuliasta, jossa saattaa vaikuttaa siltä, että pientä paranemista tapahtuu — itse asiassa, se on helppo sekoittaa varsinaiseen infektioon.
mutta kaikennäköistä tapahtuu, että keho siirtyy toiseen vaiheeseen: kollageenin tuottaminen haavan vahvistamiseksi. Tämä voi kestää useita viikkoja, riippuen vamman vakavuudesta, ja paksut arvet voivat kehittyä.
viimeistä vaihetta kutsutaan remodeling-vaiheeksi, jossa keho pääsee eroon ylimääräisestä arpikudoksesta. Joskus raskas kohotettu (keloidi) arpi on edelleen jäljellä, jos haava oli erityisen syvä ja ilkeä. Kyky tappaa bakteereja vähentää infektion mahdollisuutta, ja se, että pystyy poistamaan kuolleita soluja ja korvaamaan ne terveillä, voi merkittävästi nopeuttaa tätä viikkojen mittaista prosessia.
vuonna 2010 moskovalaisen Gamaleya-instituutin epidemiologian ja mikrobiologian tutkijat käyttivät kylmää plasmalamppua kahteen yleiseen bakteeriin, Pseudomonas aeruginosaan ja Staphylococcus aureukseen, jotka ovat molemmat antibioottiresistenttejä kantoja (biofilmin ansiosta), jotka ovat yleisiä haavainfektioissa. Per Discovery News: ”viiden minuutin kuluttua plasmasoihtu tappoi 99 prosenttia petrimaljassa kasvatetuista bakteereista, ja kymmenen minuutin kuluttua se tappoi 90 prosenttia rotan haavoissa olevista bakteereista. Ja koska Soihtu voidaan kohdistaa tiettyyn, pieneen infektioalueeseen, ympäröivä kudos jätetään vahingoittumatta.”
Eva Stoffels-Adamowicz Eindhovenin teknillisestä yliopistosta Alankomaista kehitti kätevän pienen laitteen nimeltä plasmaneula-periaatteessa ohut volframilanka, joka on noin 50 millimetriä pitkä, kaasutäytteisen kvartsiputken sisällä-jonka avulla hän voi tarkasti poistaa tai manipuloida biologisia soluja. Hän kutsuu sitä ” leikkaukseksi ilman leikkausta.”Aja vain jännite neulan läpi ja voila! Kärkeen syntyy pieni plasmakipinä.
plasmaneulassa tai plasmakynässä ei käytetä kylmää plasmaa varsinaiseen leikkaukseen. Peak Surgical-nimisellä yrityksellä on prototyyppi plasmaterästä, – joka käyttää kylmiä plasmoja biologisen kudoksen leikkaamiseen. Kirurgiset leikkausveitset ovat palvelleet meitä hyvin pitkään, mutta vaikka ne leikkaavat hyvin tarkasti, ne eivät pysty hallitsemaan verenvuotoa. On olemassa vaihtoehtoisia sähkökirurgisia laitteita, jotka voivat tehdä molempia, mutta siellä on yleensä mukana lämpövaurioita ympäröivään kudokseen.
Plasmaterä leikkaa, polttaa eikä polta ympäröivää kudosta, ja lisäksi sinulla on sisäänrakennetut dekontaminaatio-ominaisuudet, jotka taistelevat infektioita vastaan ja vähentävät tulehdusta, mikä nopeuttaa paranemista. Peak on testannut Plasmateränsä sekä verkkokalvon kudokseen että sian ihoon.
kylmät plasmat tappavat bakteereja ja pelastavat ihmishenkiä, mikä tekee niistä melko viileitä.
Ermolaeva, Svetlana A. et al. (2011)” Bakterisidic effects of non-thermal argon plasma in vitro, in biofilms and in the animal model of infected wounds”, Journal of Medical Microbiology 60(1): 75-83.
Laroussi, M. et al. (2006) ”Inactivation of bacteries by the plasma pencil”, Plasma Proc. Polym. 3: 470-473.