det er to ting folk tenker på når de hører ordet » plasma.»Den første er blodplasma, den flytende delen av blodet som holder blodceller i suspensjon. Den andre, hvis du elsker fysikk, er en ionisert gass (hvis du elsker geologi, tenker du på en lysegrønn kalsedonstein), vanligvis ved ganske høye temperaturer. Solen skyter ut plasmabuer, for eksempel. Du finner dem i plasma – tv-skjermer, du kan bruke dem til å lage antenner, og fans av science fiction sannsynligvis fantasere om å skyte dem skytevåpen som et høyteknologisk våpen. (Lyn er en form for plasma.)
Det er også såkalte » kalde plasmaer.»Jeg skrev om dette emnet tilbake i 2007, både I Fysikk I dag og På Cocktail Party Physics, med fokus på deres potensial til å drepe bakterier, fjerne tannplakk, løsne forbindelsene mellom celler som utgjør biologisk vev, hjelpe koagulere blod og redusere blødning etter et sår, eller under operasjonen, og kanskje til og med fjerne kreftvulster. Og en oktober papir I Journal Of Physics d: Applied Physics beskriver en potensielt revolusjonerende ny kald plasma enhet, ligner på en blåselampe, for behandling av blodkreft leukemi.»Vi har en virkelig fantastisk enhet,» hovedforfatter Mounir Laroussi (Old Dominion University) fortalte folkene På Physics Buzz. «Vi kan generere en stråle av plasma som er rundt romtemperatur. Det brenner ikke noe; det ødelegger ikke eller poke hull. Du kan røre den med hånden din.»Laroussis resultater er ganske oppsiktsvekkende: etter bare 10 minutters eksponering for det kalde plasmaet ble mer enn 90% av leukemicellene i studien ødelagt.
begrepet «kaldt» kan være litt misvisende. «Høy temperatur superledningsevne» finner sted ved temperaturer som er vanlige for flytende nitrogen.) Mange kalde plasmaer er» kalde » sammenlignet med solen, men fortsatt ganske varmt: i størrelsesorden 70 til 100 grader Celsius. Bruk det på levende menneskelig vev, og det kommer til å brenne. Dårlig.Likevel er de nyttige for ting som sterilisering av drikkevann og dekontaminering av industrielle overflater. Det er fordi de dreper («inaktiverer») bakterier ved å ødelegge bakteriecellemembranen via en dødelig kombinasjon av ladede partikler, frie radikaler og UV-stråling. De jobber også raskt: Luftvåpenet har et aktivt kaldt plasmaforskningsprogram, og bruker dem til å bryte ned kjemikaliene som finnes i giftstoffer som miltbrann på bare minutter, sammenlignet med flere timer for andre metoder.En gang på slutten av 1990-tallet fant forskerne ut hvordan man skaper virkelig romtemperatur kalde plasma i laboratoriet, så for første gang kunne de testes på biologisk vev. Og Det er Fokuset På Laroussis forskning. Per Fysikk Buzz:
Forskere skaper kaldt plasma ved å sende super-raske elektroner gjennom gasser som helium og luft. Disse elektronene treffer atomene og molekylene med så mye energi at de trekker av de ytterste elektronene av atomene og molekylene i gassen, og skaper en soupy blanding av frie elektroner og frie ioner. Gassen forblir rundt romtemperatur, Forklarte Laroussi, fordi energien som kreves for å skille elektronene fra atomene, fortabes raskt, slik at gassioner blir kule.
det var en spennende forsinket effekt med plasma blowtorch. Mens leukemicellene virket fine umiddelbart etter å ha blitt sprengt med kaldplasma plume i ti minutter, begynte de å dø innen fire til åtte timer. Laroussi hypoteser at plasma plume kan utløse en biokjemisk reaksjon av slag, indusere celledød i leukemicellene mens du forlater normale celler intakt.Ifølge George Washington Universitys Michael Keidar er blant molekylene i et kaldt plasma ozon, som er spesielt reaktivt-dermed effektiviteten av kalde plasma ved behandling av bakterielle infeksjoner. Keidar studerer plasmabehandlinger for kreft og mener at fordi kreftceller har høyere metabolisme enn friske celler, har de mer ozon. Så tilsetningen av enda flere ozonmolekyler via den kalde plasmaplumen setter kreftcellene over terskelen og utløser celledød, mens friske celler tåler eksplosjonen helt fint.Tidligere utviklet Laroussi en heliumfylt plasma blyant som er i stand til å skape en lang plasma plume på 2 til 3 tommer, som kan drepe bakterier på den delikate overflaten av menneskelig hud uten å skade det omkringliggende vevet. Laroussi har brukt det på e coli bakterier. Andre grupper som arbeider med kaldt plasma «jetpistoler» har vist ødeleggelsen av salmonella og til og med noen få virus.
disse dekontamineringsegenskapene er utrolig nyttige for å bidra til å akselerere sårheling, som har omtrent tre stadier. Det er et inflammatorisk stadium, hvor alt er rødt og / eller hovent og smertefullt, der det kan virke som om lite helbredelse faktisk foregår-faktisk er det lett å forveksle med faktisk infeksjon.
Men det er alle slags ting som skjer for å be kroppen inn i den andre fasen: produserer kollagen for å styrke såret. Dette kan ta flere uker, avhengig av alvorlighetsgraden av skaden, og tykke arr kan utvikle seg.
den siste fasen kalles remodelleringsfasen, hvor kroppen blir kvitt overflødig arrvev. Noen ganger er det fortsatt et tungt hevet (keloid) arr, hvis såret var spesielt dypt og styggt. Å kunne drepe bakterier reduserer sjansen for infeksjon, og å kunne fjerne døde celler og erstatte dem med sunne, kan øke hastigheten på denne ukes lange prosessen.Tilbake I 2010 brukte forskere Ved Gamaleya Institute Of Epidemiology and Microbiology I Moskva en kald plasmafakkel på to vanlige bakterier, Pseudomonas aeruginosa og Staphylococcus aureus, begge antibiotikaresistente stammer (takket være en biofilm) som er vanlige i sårinfeksjoner. «Etter fem minutter drepte plasmafakkelen 99 prosent av bakteriene som vokste i En Petriskål, og etter ti minutter drepte den 90 prosent av bakteriene som var tilstede i rottens sår. Og fordi fakkelen kan rettes mot et bestemt, lite infeksjonsområde, blir det omkringliggende vevet uskadd.»Eva Stoffels-Adamowicz fra Eindhoven University of Technology i Nederland utviklet en praktisk liten enhet kalt en plasmanål-i utgangspunktet en tynn wolframtråd ca 50 millimeter lang, inne i et gassfylt kvartsrør – som gjør det mulig for henne å nøyaktig fjerne eller manipulere biologiske celler. Hun kaller det » kirurgi uten å kutte.»Bare kjør en spenning gjennom nålen og voila! En liten plasma gnist genereres på spissen.
verken plasmanålen eller plasmablyanten bruker et kaldt plasma for å gjøre faktisk kutting. Men Et selskap Som heter Peak Surgical har en prototype enhet kalt Plasma Blade som faktisk bruker kalde plasma for å kutte biologisk vev. Kirurgiske skalpeller har tjent oss godt i svært lang tid, men mens de kutter veldig nøyaktig, kan de ikke kontrollere blødning. Det finnes alternative elektrokirurgiske enheter som kan gjøre begge deler, men det er vanligvis noen medfølgende termisk skade på omgivende vev.Plasma Bladet kutter, cauterizes og brenner ikke omkringliggende vev, pluss at du har de innebygde dekontamineringsattributtene for å bekjempe infeksjon og redusere betennelse, og dermed akselerere helingsprosessen. Peak har testet Deres Plasma Blad på både retinal vev og på gris hud.Kaldplasma dreper bakterier og redder liv, noe som gjør dem ganske kule.Ermolajeva, Svetlana A. et al. (2011) «Bakteriedrepende effekter av ikke-termisk argonplasma in vitro, i biofilmer og i dyremodellen av infiserte sår,» Journal Of Medical Microbiology 60(1): 75-83.
Laroussi, M. et al. (2006)» inaktivering av bakterier ved plasma blyant, » Plasma Proc. Polym. 3: 470-473.