există două lucruri pe care oamenii cred despre când aud cuvântul „plasmă.”Prima este plasma sanguină, partea lichidă a sângelui care ține celulele sanguine în suspensie. Al doilea, dacă iubești fizica, este un gaz ionizat (dacă iubești geologia, te vei gândi la o piatră de Calcedon verde strălucitor), de obicei la temperaturi destul de ridicate. Soarele trage arce de plasmă, de exemplu. Le puteți găsi în afișajele TV cu plasmă, le puteți folosi pentru a crea antene, iar fanii științifico-fantasticului probabil fantezează despre împușcarea lor arme de foc ca armă de înaltă tehnologie. (Fulgerul este o formă de plasmă.)
există și așa-numitele „plasme reci.”Am scris despre acest subiect în 2007, atât în Physics Today, cât și la Cocktail Party Physics, concentrându-mă pe potențialul lor de a ucide bacteriile, de a îndepărta placa dentară, de a slăbi conexiunile dintre celulele care alcătuiesc țesutul biologic, de a ajuta la coagularea sângelui și de a reduce sângerarea după o rană sau în timpul intervenției chirurgicale și poate chiar de a elimina tumorile canceroase. Și o lucrare din Octombrie în Journal of Physics D: Applied Physics descrie un nou dispozitiv potențial revoluționar cu plasmă rece, similar cu un aparat de sudură, pentru tratarea leucemiei cancerului de sânge.
„avem un dispozitiv cu adevărat uimitor”, a declarat autorul principal Mounir Laroussi (Universitatea Old Dominion) pentru cei de la Physics Buzz. „Putem genera un fascicul de plasmă care este în jurul temperaturii camerei. Nu arde nimic; nu distruge sau nu face găuri. Puteți să-l atingeți cu mâna.”Rezultatele lui Laroussi sunt destul de uimitoare: după doar 10 minute de expunere la plasma rece, mai mult de 90% din celulele leucemice din studiu au fost distruse.
termenul „rece” poate fi un pic înșelător. (De exemplu, „superconductivitatea la temperaturi ridicate” are loc la temperaturi comune azotului lichid.) Multe plasme reci sunt” reci ” în comparație cu, să zicem, soarele, dar totuși destul de fierbinți: de ordinul a 70 până la 100 de grade Celsius. Aplică asta pe țesutul uman viu și va arde. Rău.
totuși, sunt utile pentru lucruri precum sterilizarea apei potabile și decontaminarea suprafețelor industriale. Acest lucru se datorează faptului că ucid („inactivează”) bacteriile prin distrugerea membranei celulare bacteriene printr-o combinație letală de particule încărcate, radicali liberi și radiații UV. Ei lucrează rapid, de asemenea: Forțele Aeriene au un program activ de cercetare a plasmei reci, folosindu-le pentru a descompune substanțele chimice găsite în toxine precum antraxul în doar câteva minute, comparativ cu câteva ore pentru alte metode.la sfârșitul anilor 1990, cercetătorii au descoperit cum să creeze plasme reci la temperatura camerei în laborator, astfel încât, pentru prima dată, acestea să poată fi testate pe țesut biologic. Și acesta este punctul central al cercetării lui Laroussi. Per Physics Buzz:
oamenii de știință creează plasmă rece prin trimiterea de electroni super-rapizi prin gaze precum heliul și aerul. Acești electroni lovesc atomii și moleculele cu atât de multă energie încât scot electronii cei mai exteriori ai atomilor și moleculelor din gaz, creând un amestec de electroni liberi și ioni liberi. Gazul rămâne în jurul temperaturii camerei, a explicat Laroussi, deoarece energia necesară pentru a separa electronii de atomii lor se disipează rapid, lăsând ionii de gaz să se răcească.
a existat un efect întârziat intrigant cu aparatul de sudură cu plasmă. În timp ce celulele leucemice păreau bine imediat după ce au fost aruncate cu plumul de plasmă rece timp de zece minute, în decurs de patru până la opt ore au început să moară. Laroussi presupune că plumul plasmatic ar putea declanșa o reacție biochimică, inducând moartea celulelor în celulele leucemice, lăsând în același timp celulele normale intacte.potrivit lui Michael Keidar de la Universitatea George Washington, printre moleculele dintr-o plasmă rece se află ozonul, care este în mod special reactiv-de aici eficacitatea plasmelor reci în tratarea infecțiilor bacteriene. Keidar studiază tratamentele cu plasmă pentru cancer și crede că, deoarece celulele canceroase au metabolisme mai mari decât celulele sănătoase, au mai mult ozon. Prin urmare, adăugarea mai multor molecule de ozon prin plumul de plasmă rece pune celulele canceroase peste prag și declanșează moartea celulelor, în timp ce celulele sănătoase pot rezista la explozie foarte bine.anterior, Laroussi a dezvoltat un creion cu plasmă umplut cu heliu, capabil să creeze o pană lungă de plasmă de 2 până la 3 inci, care poate ucide bacteriile de pe suprafața delicată a pielii umane fără a deteriora țesutul din jur. Laroussi a folosit-o pe bacteriile E coli. Alte grupuri care lucrează cu „arme cu jet” cu plasmă rece au demonstrat distrugerea salmonelei și chiar a câtorva viruși.aceste proprietăți de decontaminare sunt incredibil de utile pentru a ajuta la accelerarea vindecării rănilor, care are aproximativ trei etape. Există o etapă inflamatorie, în care totul este roșu și/sau umflat și dureros, în care ar putea părea că are loc puțină vindecare — de fapt, este ușor de confundat cu infecția reală.
dar există tot felul de lucruri care se întâmplă pentru a determina corpul în a doua etapă: producerea de colagen pentru a întări rana. Acest lucru poate dura câteva săptămâni, în funcție de gravitatea leziunii, și se pot dezvolta cicatrici groase.
etapa finală se numește faza de remodelare, în care organismul scapă de excesul de țesut cicatricial. Uneori rămâne o cicatrice grea ridicată (keloidă), dacă rana a fost deosebit de adâncă și urâtă. Capacitatea de a ucide bacteriile reduce șansele de infecție, iar posibilitatea de a elimina celulele moarte și de a le înlocui cu cele sănătoase poate accelera semnificativ acest proces de câteva săptămâni.
în 2010, cercetătorii de la Institutul de Epidemiologie și Microbiologie Gamaleya din Moscova au folosit o torță cu plasmă rece pe două bacterii comune, Pseudomonas aeruginosa și Staphylococcus aureus, ambele tulpini rezistente la antibiotice (datorită unui biofilm) care sunt frecvente în infecțiile rănilor. „După cinci minute, lanterna cu plasmă a ucis 99% din bacteriile cultivate într-un vas Petri și, după zece minute, a ucis 90% din bacteriile prezente în rănile unui șobolan. Și pentru că torța poate fi direcționată către o anumită zonă mică de infecție, țesutul înconjurător este lăsat nevătămat.”Eva Stoffels-Adamowicz de la Universitatea de tehnologie Eindhoven din Olanda a dezvoltat un mic dispozitiv numit ac de plasmă-practic un fir subțire de tungsten lung de aproximativ 50 de milimetri, în interiorul unui tub de cuarț umplut cu gaz-care îi permite să îndepărteze sau să manipuleze cu precizie celulele biologice. Ea o numește ” operație fără tăiere.”Doar conduceți o tensiune prin ac și voila! O mică scânteie de plasmă este generată la vârf.
nici acul cu plasmă, nici creionul cu plasmă nu folosesc o plasmă rece pentru a efectua tăierea efectivă. Dar o companie numită Peak Surgical are un dispozitiv prototip numit lama de plasmă care folosește de fapt plasme reci pentru a tăia țesutul biologic. Scalpele chirurgicale ne-au servit bine de foarte mult timp, dar în timp ce taie foarte precis, nu pot controla sângerarea. Există dispozitive electrochirurgicale alternative care pot face ambele, dar există, de obicei, unele daune termice însoțitoare ale țesutului înconjurător.
lama de plasmă taie, cauterizează și nu arde țesutul înconjurător, plus că aveți acele atribute de decontaminare încorporate pentru a lupta împotriva infecțiilor și a reduce inflamația, accelerând astfel procesul de vindecare. Peak și-a testat Lama plasmatică atât pe țesutul retinei, cât și pe pielea porcului.
plasmele reci ucid bacteriile și salvează vieți, ceea ce le face destul de reci.
Ermolaeva, Svetlana A. și colab. (2011)” efectele bactericide ale plasmei de argon non-termice in vitro, în biofilme și în modelul animal al rănilor infectate ” Journal of Medical Microbiology 60(1): 75-83.
Laroussi, M. și colab. (2006)” inactivarea bacteriilor de către creionul cu plasmă”, Plasma Proc. Polym. 3: 470-473.