két dologra gondolnak az emberek, amikor meghallják a “plazma” szót.”Az első a vérplazma, a vér folyékony része, amely a vérsejteket szuszpenzióban tartja. A második, Ha szereted a fizikát, egy ionizált gáz (ha szereted a geológiát, akkor egy élénkzöld kalcedon kőre gondolsz), általában meglehetősen magas hőmérsékleten. A nap például plazma íveket lő ki. Megtalálhatja őket a plazma TV-kijelzőkön, használhatja őket antennák létrehozására, és a sci-fi rajongói valószínűleg fantáziálnak arról, hogy lőfegyvereket lőnek rájuk, mint egy high-tech fegyvert. (A villámlás a plazma egyik formája.)
vannak úgynevezett ” hideg plazmák is.”2007-ben írtam erről a témáról, mind a Physics Today-ben, mind a Cocktail Party Physics-ben, arra összpontosítva, hogy képesek-e megölni a baktériumokat, eltávolítani a fogplakkot, lazítani a biológiai szöveteket alkotó sejtek közötti kapcsolatokat, segíteni a vér koagulációját és csökkenteni a vérzést egy seb után, vagy műtét során, és talán még a rákos daganatok eltávolítását is. A Journal of Physics D: Applied Physics októberi cikke egy potenciálisan forradalmian új hideg plazma eszközt ír le, hasonló a fúvókához, vérrákos leukémia kezelésére.
“van egy igazán csodálatos eszközünk” – mondta Mounir Laroussi (Old Dominion Egyetem) vezető szerző a Physics Buzz-nak. “Létrehozhatunk egy olyan plazmasugarat, amely szobahőmérséklet körül van. Nem éget el semmit, nem pusztít el és nem bök lyukakat. Megérintheti a kezével.”Laroussi eredményei meglehetősen meglepőek: mindössze 10 perc hideg plazmának való kitettség után a vizsgálatban szereplő leukémiás sejtek több mint 90% – a elpusztult.
a “hideg” kifejezés kissé félrevezető lehet. (Például a” magas hőmérsékletű szupravezetés ” a folyékony nitrogénre jellemző hőmérsékleten zajlik.) Sok hideg plazma” hideg”, mondjuk a naphoz képest, de még mindig elég meleg: 70-100 Celsius fok nagyságrendű. Ha élő emberi szövetre kened, égni fog. Rosszul.
mégis hasznosak olyan dolgokban, mint az ivóvíz sterilizálása és az ipari felületek fertőtlenítése. Ez azért van, mert megölik (“inaktiválják”) a baktériumokat azáltal, hogy elpusztítják a bakteriális sejtmembránt a töltött részecskék, a szabad gyökök és az UV sugárzás halálos kombinációjával. Gyorsan dolgoznak, is: a légierő aktív hidegplazma kutatási programmal rendelkezik, amelyek segítségével a toxinokban, például a lépfene-ben található vegyi anyagokat percek alatt lebontják, összehasonlítva más módszerek több órájával.
valamikor az 1990-es évek végén a kutatók rájöttek, hogyan lehet valóban szobahőmérsékletű hideg plazmákat létrehozni a laboratóriumban, így először biológiai szöveteken tesztelhetők. És ez Laroussi kutatásának középpontjában áll. Per Physics Buzz:
A tudósok úgy hoznak létre hideg plazmát, hogy szupergyors elektronokat küldenek gázokon, például héliumon és levegőn keresztül. Ezek az elektronok annyi energiával ütik meg az atomokat és molekulákat, hogy lehúzzák a gázban lévő atomok és molekulák legkülső elektronjait, szabad elektronok és szabad ionok Leveses keverékét hozva létre. A gáz szobahőmérsékleten marad, magyarázta Laroussi, mert az elektronok atomoktól való elválasztásához szükséges energia gyorsan eloszlik, így a gázionok lehűlnek.
érdekes késleltetett hatás volt a plazmafúvóval. Míg a leukémiás sejtek azonnal rendben voltak, miután tíz percig hideg plazmával robbantották őket, négy-nyolc órán belül elkezdtek meghalni. Laroussi feltételezi, hogy a plazmacsóva egyfajta biokémiai reakciót válthat ki, sejthalált indukálva a leukémia sejtekben, miközben a normál sejteket érintetlenül hagyja.
A George Washington Egyetem Michael Keidar szerint a hideg plazmában lévő molekulák közé tartozik az ózon, amely különösen reaktív-ezért a hideg plazmák hatékonysága a bakteriális fertőzések kezelésében. Keidar a rák plazmakezeléseit tanulmányozza, és úgy gondolja, hogy mivel a rákos sejtek metabolizmusa magasabb, mint az egészséges sejteké, több ózonnal rendelkeznek. Tehát még több ózonmolekula hozzáadása a hideg plazmacsonton keresztül a rákos sejteket a küszöb fölé helyezi, és sejthalált vált ki, míg az egészséges sejtek tökéletesen ellenállnak a robbanásnak.
korábban Laroussi kifejlesztett egy héliummal töltött plazma ceruzát, amely képes hosszú, 2-3 hüvelykes plazma toll létrehozására, amely elpusztíthatja az emberi bőr finom felületén lévő baktériumokat anélkül, hogy károsítaná a környező szöveteket. Laroussi e coli baktériumokon használta. A hideg plazma “sugárfegyverekkel” foglalkozó más csoportok bizonyították a szalmonella, sőt néhány vírus pusztulását.
ezek a fertőtlenítő tulajdonságok hihetetlenül hasznosak a sebgyógyulás felgyorsításában, amelynek nagyjából három szakasza van. Van egy gyulladásos szakasz, ahol minden vörös és / vagy duzzadt és fájdalmas, amelyben úgy tűnhet, hogy valójában kevés gyógyulás történik-valójában könnyű összekeverni a tényleges fertőzéssel.
de mindenféle dolog történik, hogy a testet a második szakaszba ösztönözze: kollagén előállítása a seb erősítésére. Ez a sérülés súlyosságától függően több hétig is eltarthat, vastag hegek alakulhatnak ki.
az utolsó szakaszt átalakítási fázisnak nevezik, amelyben a test megszabadul a felesleges hegszövettől. Néha egy nehéz emelt (keloid) heg továbbra is fennáll, ha a seb különösen mély és csúnya volt. A baktériumok elpusztítása csökkenti a fertőzés esélyét, és az elhalt sejtek eltávolítása és egészséges sejtek helyettesítése jelentősen felgyorsíthatja ezt a hetekig tartó folyamatot.
2010-ben a Moszkvai Gamaleya Epidemiológiai és Mikrobiológiai Intézet kutatói hideg plazmafáklyát használtak két gyakori baktériumon, Pseudomonas aeruginosa és Staphylococcus aureus, mindkét antibiotikum-rezisztens törzs (a biofilmnek köszönhetően), amelyek gyakoriak a sebfertőzésekben. “Öt perc elteltével a plazmafáklya megölte a Petri-csészében termesztett baktériumok 99% – át, tíz perc múlva pedig a patkányok sebeiben lévő baktériumok 90% – át. Mivel a fáklya egy meghatározott, kis fertőzési területre irányítható, a környező szövet sértetlen marad.”Eva Stoffels-Adamowicz, a hollandiai Eindhoveni Műszaki Egyetem munkatársa kifejlesztett egy praktikus kis eszközt, az úgynevezett plazmatűt-alapvetően egy vékony, körülbelül 50 milliméter hosszú volfrámhuzalt egy gázzal töltött kvarccsőben -, amely lehetővé teszi számára, hogy pontosan eltávolítsa vagy manipulálja a biológiai sejteket. Úgy hívja, hogy ” műtét vágás nélkül.”Csak hajtson át egy feszültséget a tűn, és voila! Egy kis plazma szikra keletkezik a csúcson.
sem a plazma tű, sem a plazma ceruza nem használ hideg plazmát a tényleges vágáshoz. De a Peak Surgical nevű cégnek van egy Plazmapenge nevű prototípusa, amely valójában hideg plazmákat használ a biológiai szövetek vágására. A sebészeti szikék nagyon sokáig jól szolgáltak minket, de bár nagyon pontosan vágnak, nem tudják ellenőrizni a vérzést. Vannak alternatív elektrosebészeti eszközök, amelyek mindkettőt megtehetik, de általában van némi kísérő hőkárosodás a környező szöveteken.
a plazma penge vág, cauterizes, és nem éget a környező szöveteket, plusz megvan a beépített fertőtlenítő tulajdonságok a fertőzés elleni küzdelemben és csökkenti a gyulladást, ezáltal felgyorsítja a gyógyulási folyamatot. A Peak tesztelte Plazma pengéjüket mind a retina szövetén, mind a sertés bőrén.
a hideg plazmák megölik a baktériumokat és életeket mentenek, ami nagyon hűvösvé teszi őket.
Ermolaeva, Svetlana A. et al. (2011)” A nem termikus argon plazma baktericid hatásai in vitro, biofilmekben és a fertőzött sebek állatmodelljében ” Journal of Medical Microbiology 60(1): 75-83.
Laroussi, M. et al. (2006)” a baktériumok inaktiválása a plazma ceruzával ” Plazma Proc. Polym. 3: 470-473.