Scientific.ru
Новости науки
10.10.05. Плазма на вооружении врачей.

Заряженный газовый султан способен уничтожать бактерии не нагреваясь при этом.

laser.jpg
Миниатюрный газовый «клинок» может быть очень полезен в кабинете стоматолога.

Учёные университета города Норфолк, штат Вирджиния, США изобрели так называемый «плазменный карандаш» - миниатюрный портативный прибор, способный испускать тончайший султан заряженного газа. Это приспособление может применяться для уничтожения бактерий, причём оно позволяет обрабатывать маленькие участки поверхности с очень высокой точностью. Возможно, в скором будущем с помощью нового изобретения можно будет удалять опухоли, не повреждая при этом окружающие ткани.

Предпринимавшиеся ранее попытки разработки подобного прибора неизменно приводили к созданию громоздких стационарных ящиков. Последнее изобретение гораздо более практично: длиной всего 12 см оно по внешнему виду напоминает карандаш, очень удобно в применении и способно функционировать, по крайней мере, 8 часов без перерыва.

Плазма представляет собой «бульон» из заряженных ионов и электронов и возникает везде, где, в силу каких-либо физических процессов, происходит отделение электронов от атомов. Эти процессы можно наблюдать, например, в солнечных вспышках или вокруг зигзагов молнии. Такие явления возникают мгновенно и образующиеся при этом ионы двигаются с огромными скоростями, поэтому обычно температура плазмы достигает нескольких тысяч градусов.

В отличие от классической плазмы, плазма, испускаемая новым прибором, имеет комнатную температуру, что обеспечивает её полную безопасность для применения в медицинских целях.

Несмотря на то, что поток частиц не оказывает никакого влияния на кожу, эксперименты показали, что он способен разрушать клеточные стенки очень распространённых бактерий Escherichia coli, что приводит к их мгновенной гибели. Исследователи считают, что изобретение будет не менее эффективно и в отношении многочисленных вредных микроорганизмов, обитающих в укромных уголках и складках слизистой оболочки ротовой полости и вызывающих образование зубного камня и кариес.

Язычок плазмы, генерируемый прибором, достигает длины в 5 сантиметров и возникает при протекании гелия, содержащего небольшую примесь кислорода, между двумя высоковольтными медными электродами. Сам по себе гелий практически не поддаётся ионизации, но содержащиеся в нем молекулы кислорода, при воздействии электричества, распадаются на два губительных для бактерий высокореактивных атома.

Все разработанные ранее варианты плазменного луча имели определённые противопоказания к применению: они были или всего на несколько миллиметров длиннее, или, по крайней мере, на 10 градусов теплее приемлемых значений, а иногда даже создавали опасность возникновения электрической дуги.

Ключ к созданию «прохладной» плазмы лежит в киловольтном электрическом поле, включающемся и выключающемся несколько тысяч раз в секунду. Возникающие при этом лёгкие электроны приобретают огромную скорость, в то время как ионы, благодаря своей массе, не способны перемещаться на значительное расстояние при каждом скачке напряжения.

В силу очень малой массы, электроны практически не передают тепловой энергии веществу, с которым сталкиваются. Таким образом, этот вид плазмы содержит очень горячие электроны, но, в то же время, прохладный газ.

В отличие от традиционных химических методов, используемых для уничтожения бактерий, применение нового метода не требует очищения обработанной зоны от остатков дезинфицирующих средств, которые нередко токсичны для человека, а также могут вызывать опасные аллергические реакции.

Дальнейшие планы включают в себя разработку плазменного карандаша, способного послойно уничтожать злокачественные клетки опухолей, не повреждая при этом здоровые окружающие ткани, что неизбежно происходит при использовании обычного хирургического скальпеля.

В настоящее время ведётся работа по расшифровке механизмов, с помощью которых плазма разрушает клеточную стенку бактерий. Понимание этих процессов позволит создать различные модификации метода, адаптированные для избирательного воздействия на определённые типы патологических клеток или болезнетворных микроорганизмов и, соответственно, применять его для лечения заболеваний различной природы.

Источник новости: Nature

Пересказала Е. Рябцева

Обсудить на форуме


На главную страницу