Plasma là gì? – TRUNG TÂM Y TẾ HUYỆN TỨ KỲ – HẢI DƯƠNG

Plasma y tế là những ứng dụng trực tiếp của plasma lạnh áp suất thường ( cold atmospheric plasma, CAP ) vào khung hình người với mục định chữa bệnh. CAP có hiệu suất cao ức chế một số lượng lớn những loại vi trùng gồm có nhiều loại đã kháng thuốc kháng sinh và kích thích sự sinh sôi của những tế bào của động vật hoang dã có vú. Ứng dụng lâm sàng đã đươc thực thi trong nghành nghề dịch vụ chữa lành vết thương và điều trị những bệnh nhiễm trùng da .

Plasma lạnh cho ứng dụng y tế

Một nghành ứng dụng lớn của plasma trước kia là phẫu thuật điện trong đó plasma nhiệt được sử dụng để đông máu và cắt mô. Ngược lại, plasma y tế tập trung chuyên sâu đa phần vào những plasma nhiệt độ thấp ( < 40 ° C ) để tránh ảnh hưởng tác động nhiệt lên cấu trúc sống. Thiết bị plasma lạnh áp suất thường cho ứng dụng y tế phải cung ứng một số ít nhu yếu đơn cử : chúng phải bảo vệ hoạt động giải trí không thay đổi, đáng an toàn và đáng tin cậy ở nhiệt độ thấp với không khí môi trường tự nhiên ngoài. Bên cạnh việc hiểu rõ, tổng lực đặc trưng những thông số kỹ thuật plasma một cách định tính và định lượng và đặc trưng “ vĩ mô ” tính năng sinh học là điều kiện kèm theo tiên quyết cho ứng dụng y tế hiệu suất cao và bảo đảm an toàn .

Trong mấy năm gần đây, ba loại thiết bị CAP chính được kiểm tra và bắt đầu áp dụng cho mục đích y tế.

Hình 1. Plasma phóng rào điện môi khối ( a ), Plasma phóng rào điện môi mặt phẳng ( b ) và Plasma jet ( c ) .
Plasma phóng rào điện môi khối ( DBD ) được kích thích ở khe giữa điện cực điện thế cao cô lập và bia cần được giải quyết và xử lý, nghĩa là trong những ứng dụng y tế, mô tế bào của bệnh nhân ( ví dụ vết thương ) là một phần của thông số kỹ thuật điện cực phóng điện. Trên mặt phẳng DBD, plasma được kích thích xung quanh cấu trúc điện cực được phong cách thiết kế riêng ( ví dụ : dạng tròn hay dạng mạng lưới ) cô lập với điện cực còn lại. Cả hai điện cực hoàn toàn có thể đóng vai trò hoặc là điện cực thế cao hoặc thấp. Để điều trị mô tế bào sống, plasma phải được đưa lại sát vùng vết thương. Trong thông số kỹ thuật DBD, không khí là loại khí được sử dụng .
Với thiết bị plasma jet, điện cực phát plasma thường nằm ở một ống mao dẫn hoặc một cấu trúc dạng ống, hầu hết trường hợp nằm trong một thiết bị giống chiếc bút. Cấu hình điện cực khác nhau hoàn toàn có thể được sử dụng : điện cực dạng ống, điện cực dạng vòng tròn, điện cực dạng tấm, … Khí sử dụng sẽ đi qua ống. Plasma được kích thích trong thiết bị. Dòng tuôn ra được thổi cùng dòng khí và hoàn toàn có thể được đưa vào tiếp xúc trực tiếp với vết thương cần chữa trị. Một số thiết bị plasma jet đang sử dụng khí trơ như He hay Ar, nhưng không khí hay hỗn hợp khí cũng hoàn toàn có thể được sử dụng .
Với mọi loại nguyên tắc phát plasma, plasma áp suất khí quyển có kích cỡ nhỏ, hoàn toàn có thể nhỏ như sợi, được phát giữa khe nhỏ, thời hạn sống ngắn .
Hoạt tính sinh học của plasma lạnh và nguyên tắc tác động ảnh hưởng cơ bản : Nhìn chung, plasma lạnh là sự phối hợp giữa những thành phần hoạt tính gồm có những hạt mang điện ( ion hay điện tử ), những hạt không mang điện bị kích thích đa phần từ khí được sử dụng, oxy và nitơ hoạt tính, ánh sáng nhìn thấy, bức xạ cực tím ( UV ), bức xạ hồng ngoại ( IR ) và những điện từ trường khác ( xem hình 1 ). Phụ thuộc vào thông số kỹ thuật của nguồn plasma, thành phần, mối quan hệ, và định lượng của những thành phần plasma hoàn toàn có thể biến hóa đáng kể .
Dựa trên nhiều nghiên cứu và điều tra, hai nguyên tắc chính tạo nên hoạt tính sinh học của plasma được xác lập là : i ) những đổi khác cảm ứng do plasma công dụng lên môi trường tự nhiên lỏng trong tế bào ; ii ) những thành phần ôxy và nitơ hoạt tính ( Reactive oxygen and nitrogen species ( ROS, RNS ) ) sinh ra trong pha lỏng khi điều trị plasma đóng vai trò chính trong hoạt động giải trí plasma sinh học .
Theo những hiểu biết lúc bấy giờ, thành phần UV của CAP có tác động ảnh hưởng sinh học ít hoặc không trực tiếp .
Điện trường hay dòng điện đi qua tế bào sống phụ thuộc vào nhiều vào loại phóng điện và do đó có tác động ảnh hưởng sinh học trực tiếp biến hóa. Cần có thêm nhiều nghiên cứu và điều tra để hiểu rõ hơn về vài trò của những thành phần plasma trong ảnh hưởng tác động sinh học trực tiếp .

Tuy nhiên, vai trò chủ đạo của ROS và RNS đã được xác định và chứng minh qua các thí nghiệm với các loại thiết bị plasma. ROS và RNS được tạo ra chủ yếu từ ôxy và nitơ trong không khí vốn là một phần trong khí được sử dụng, nhưng cũng có thể được cho thêm vào trong plasma trong trường hợp nguồn plasma khí trơ được sử dụng. Theo hiểu biết hiện nay, sự khác biệt về tác động sinh học giữa các nguồn plasma khác nhau chủ yếu là do khác biệt giữa lượng ROS và RNS. Tuy nhiên, vai trò của bức xạ UV hay điện trường cũng có thể là nguyên nhân.

Vai trò của ROS và RNS là rất quan trọng trong ảnh hưởng tác động sinh học của CAP. ROS và RNS thường Open trong những quy trình sinh học tế bào ( ví dụ : Superoxide O2 –, hydrogen peroxide H2O2, hydroxyl radical OH, singlet oxygen 1O2, nitric oxide NO, nitrogen dioxide NO2 và peroxynitrite ONOO – ). Do đó, tế bào của động vật hoang dã có vú có chính sách bảo vệ để bảo đảm an toàn trước những yếu tố hoạt tính cao hơn mức sinh lý. Các yếu tố đó gọi là những áp lực đè nén ( stress ) ôxi hóa hoàn toàn có thể có những tác động ảnh hưởng khôn lường, ví dụ gây biến đổi gen ( genotoxic DNA changes ). Tuy nhiên, những khảo sát cụ thể cho thấy hiệu ứng plasma trên tế bào nói chung hay đơn cử là trên DNA sẽ dẫn tới quy trình hồi sinh tế bào. Thực nghiệm đã chứng tỏ việc sử dụng plasma lạnh áp suất khí quyển không làm tăng rủi ro tiềm ẩn gây biến đổi gen .
Có ba loại hiệu ứng plasma sinh học đang được chăm sóc cho những ứng dụng y tế : i ) năng lực ức chế 1 số ít loại lớn những vi trùng gồm có nhiều loại đã kháng thuốc ; ii ) năng lực kích thích sự tăng trưởng tế bào và tái tạo mô ; iii ) năng lực ức chế tế bào của động vật hoang dã có vú và đặc biệt quan trọng những tế bào ung thư .

Ứng dụng y tế của CAP

Từ năm 2013, những nguồn CAP tiên phong được CE cấp chứng từ thiết bị y tế. Một trong số đó là bút plasma jet lạnh áp suất khí quyển sử dụng khí argon ( Đức ) dựa trên những đặc trưng vật lý, sinh học, tiền lâm sàng và lâm sàng cùng hai thiết bị CAP y tế được điều tra và nghiên cứu kỹ khác có thông số kỹ thuật DBD khối sử dụng không khí của Anh và Đức .

Hình 2. Plasma lạnh điều trị mô tế bào sống .
Các thiết bị plasma này được ghi nhận cho điều trị vết thương mãn tính cũng như những bệnh nhiễm khuẩn da. Khái niệm điều trị vết thương sử dụng plasma nghĩa là phối hợp ảnh hưởng tác động diệt khuẩn của plasma với kích thích trực tiếp tái tạo mô ( hình 2 ). Với những thiết bị này, những thử nghiệm y tế đã được triển khai ở những bệnh viện. Việc điều trị những vết thương nhiễm trùng và mãn tính kinh niên cho thấy những tác dụng khả quan trong khi những giải pháp chữa trị truyền thống lịch sử đã bó tay. Theo những bác sỹ đã thử nghiệm plasma lạnh, tác dụng bắt đầu cho thấy 80 % bệnh nhân được điều trị đã lành được vết thương ( khép miệng vết thương trọn vẹn ). Hơn nữa, những bác sỹ nhấn mạnh vấn đề hiệu suất cao của CAP trong việc tàn phá những vi trùng đã kháng nhiều loại thuốc ( ví dụ MRSA ). Nhiều điều tra và nghiên cứu cơ bản và tiền lâm sàng đang được triển khai để vận dụng CAP trong điều trị ung thư trên cơ sở trong thực tiễn là CAP hoàn toàn có thể ức chế những tế bào ung thư bằng cách cảm ứng : những tế bào ung thư có năng lực nhạy với CAP hơn là những tế bào lành tính .
Khả năng ứng dụng plasma trong nha khoa gồm có khử trùng tủy răng, điều trị cấy răng, cải tổ độ bám dính tế bào xương. Ngoài ra, plasma y tế cũng được sử dụng trong nhãn khoa, tim mạch, bệnh phổi hay là nghệ thuật và thẩm mỹ và phẫu thuật .

Triển vọng và thách thức

Mặc dù những điều trị lâm sàng tiên phong của thiết bị CAP đã được ghi nhận, những nhà nghiên cứu vẫn cần nâng cấp cải tiến và tối ưu công nghệ tiên tiến plasma trong y tế. Tồn tại những thử thách về vật lý, công nghệ tiên tiến và sinh học, y tế. Hai điều quan trọng cần phải quan tâm : i ) sự thích hợp của thiết bị plasma cho những ứng dụng y tế đơn cử với những điều kiện kèm theo của cơ sở lắp ráp ( khu vực phòng, bệnh viện ) ; ii ) sự thích hợp của thiết bị plasma để tạo ra những thành phần có hiệu ứng sinh học cụ thể và tinh lọc .
Một số yếu tố cần chú ý quan tâm nâng cấp cải tiến cho thiết bị plasma DBD và plasma jet khi điều trị diện rộng, thiết bị plasma ống cho những ứng dụng nội soi cũng như là của những thiết bị plasma để chiếu tới những vị trí nhỏ hẹp trong ứng dụng nha khoa .
( TS. Nguyễn Thị Yến Mai dịch từ © European Physical Society, EDP Sciences, năm nay )

Rate this post