Плазменная медицина: возможности применения в дерматологии

Благодаря расширению представлений о сложных плазменных явлениях и развитию новых источников плазмы в последние несколько лет, плазменная медицина превратилась в инновационную область исследований, которая демонстрирует высокий потенциал. В то время как тепловая плазма уже давно используется в различных областях медицины (например, для каутеризации и стерилизации медицинских инструментов), настоящее исследование посвящено главным образом применению нетепловой плазмы.

Эксперименты показывают, что холодная плазма атмосферного давления (ХПАД) позволяет проводить эффективную, бесконтактную и безболезненную дезинфекцию, даже в микроскопических отверстиях, без повреждения здоровой ткани. Плазма оказывает влияние на биохимические процессы и предлагает новые возможности для селективного применения индивидуально разработанных медицинских активных веществ. В дерматологии открылись новые горизонты в сфере заживления ран, регенерации ткани, лечения кожных инфекций и, вероятно, многих других заболеваний. Первые клинические исследования показали эффективность и переносимость плазмы при лечении инфицированных хронических ран. Важной задачей станет внедрение плазмы в клиническую медицину и, одновременно, дальнейшее исследование механизмов действия плазмы на клеточном уровне.

Введение

В физике плазма считается четвертым состоянием вещества, наряду с твердыми телами, жидкостями и газами. В 1879 г. Британский химик и физик Уильям Крукс первым описал ее как «лучистую материю». Сам термин «плазма» происходит от греч. («вылепленное»). Он был предложен в 1928 г. Ирвингом Ленгмюром, как многокомпонентная смесь высоко ионизированных газов, напомнившая ему плазму крови. В технике плазма применяется в течение очень длительного времени, например, в производстве телевизионных экранов или люминесцентных ламп. Основываясь на ее высокой бактерицидной активности, плазма также используется для стерилизации медицинских устройств и при упаковке продуктов питания. Развитие источников другой, обычно нетепловой плазмы атмосферного давления делает возможным ее использование и в (био)медицинской сфере. В то время как ранее использовались только тепловые свойства плазмы (> 80 °C) – для каутеризации, стерилизации термостойких инструментов или для косметических, реконструктивных процедур – текущая научно-исследовательская работа направлена в первую очередь на изучение нетепловых эффектов плазмы. Она охватывает как вопросы фундаментальной физики, изучение оптимального индивидуального состава плазмы во взаимодействии с прокариотическими и эукариотическими клетками, вирусами, спорами и грибами, клеточными структурами, такими как клеточные мембраны, ДНК, липиды и белки, до исследований  на растительных, животных и человеческих тканях и, в конечном счете, на пациентах. Не повреждая окружающие здоровые ткани, холодная плазма атмосферного давления при комнатной температуре вызывает различные реакции в тканях. Многочисленные компоненты плазмы, такие как, активные формы кислорода или азота, заряженные частицы, электрические поля и даже ультрафиолетовый свет (Рисунок 1), вовлечены в реализацию этих эффектов. Возможные варианты применения включают среди прочих очень быструю и мягкую дезинфекцию тканей путем инактивации различных патогенов (грамположительных и грамотрицательных бактерий, грибов, вирусов, спор и паразитов), точное удаление тканей и стимуляцию заживления ран. Плазма дает возможность таргетного применения индивидуально составленных медицинских активных веществ, при котором не требуется среда-носитель. Особенный интерес представляет использование холодной плазмы в больничной гигиене, в лечении различных кожных и инфекционных заболеваний, в стоматологии и косметической области. Большим преимуществом данного физического метода, при использовании которого, согласно современным знаниям, не ожидается развития токсических или аллергических реакций, является бесконтактное, безболезненное, самообеззараживающее, неинвазивное применение, которое позволят проводить обработку теплочувствительных, негомогенных поверхностей и даже живой ткани.

В то время как бактерицидные эффекты плазмы бесспорны, большинство механизмов действия плазмы на молекулярном уровне во многом остаются неизученными. Эта обзорная статья посвящена различным способам медицинского применения плазмы с особым акцентом на дерматологию.

Фундаментальная физика

Плазма – это частично ионизированный газ, который состоит из большого числа частиц, таких как ионы и электроны, свободные радикалы, молекулы, а также нейтральные атомы. В принципе существует естественно возникшая (земная и астрофизическая плазма, например, солнце, молния и северное сияние) и искусственно созданная плазма (например, в экранах, флуоресцентных лампах). По имеющимся оценкам, естественная плазма составляет более 99% видимой материи во вселенной. Необходимо различать горячую (тепловую) и холодную (нетепловую или низкотемпературную) плазму в зависимости от относительных температур электронов, ионов и нейтрального газа. В тепловой плазме они имеют одну и ту же температуру и, следовательно, находятся в равновесии между собой и с окружающим веществом, в то время как в нетепловой плазме – например, вследствие воздействия микроволнового разряда — ионы и незаряженные молекулы гораздо холоднее, чем электроны. Такая плазма является «холодной», поскольку газ-носитель (аргон, гелий, воздух...) ионизирован незначительно (обычно 1 часть на 1 миллиард) и, следовательно, ионы охлаждаются до комнатной температуры очень быстро – за доли секунды.

 

УФ C

(180-280 нм)

УФ B

(280-320 нм)

УФ A

(320-400 нм)

Солнечный свет

1-2.5 мкВт/см2

30-50 мкВт/см2

~ 600 мкВт/см2

MicroPlaSter β

10-16 мкВт/см2

40-60 мкВт/см2

<100 мкВт/см2


УФС: 1 мин MicroPlaSter β ≈ 5 мин солнечного света; УФB: 1 мин MicroPlaSter β ≈ 1 мин солнечного света; УФA: 1 мин MicroPlaSter β ≈ 10 сек солнечного света.

Таблица 1: Сравнение интенсивности ультрафиолетового излучения солнечного света и MicroPlaSter β® (микроволновая мощность 100 Вт, скорость потока основного газа (Ar) 1300 см3/мин, высота 20 мм). Данные относятся ко времени излучения 5 мин. Интенсивность УФ-излучения солнца измерялась в Гархинге (Мюнхен) и усреднялась за год (данные собираются Bernd Steffes и д-ром Tetsuji Shimizu, Институт внеземной физики Общества Макса Планка, Гархинг, 2009). Плазменное лечение длительностью 1 мин с помощью аппарата MicroPlaSter β® соответствует 5-тиминутному воздействию УФ C, 1 минуте воздействия солнечного света, если говорить об УФ B, и 10-тисекундному воздействию солнечного света, если говорить об УФ A-излучении.


Значимыми параметрами медицинской плазмы являются температура и плотность электронов и ионов, УФ-излучение (Таблица 1), световое и инфракрасное излучение, плотность свободных радикалов, температура нейтрального газа, состав газа и газовый поток. Решающее значение в реализации эффектов плазмы имеет поток активных, заряженных частиц (электроны, положительные и отрицательные ионы, например, Ar+, Ag-) и незаряженных атомов и молекул (таких как радикалы O3, OH, H2O2, NO, OH и т.д.). Большим преимуществом низкотемпературной плазмы под атмосферным давлением является возможность химического «дизайна» плазмы, т.е. ее состав может изменяться в зависимости от желаемых эффектов («химический коктейль»). Низкотемпературную плазму при атмосферном давлении принципиально можно разделить на три типа (Таблица 2):

1) Для прямой плазмы  ткань/кожа сама по себе служит электродом, так что в этом случае ток протекает через тело. Обычным примером такого явления является устройство «диэлектрического барьерного разряда» (ДБД) [6]. Эти разряды называются барьерными, потому что электроды разделены непроводящим слоем (барьером). Следовательно, разряды являются не «грандиозными» (и возможно катастрофическими) как в случае молнии, а «мягкими» — в виде множества маленьких микроразрядов длительностью около 100 наносекунд — от барьера до противоположного электрода. В среднем получается гомогенный «ковер» разрядов — при условии, что расстояние до противоположного электрода практически одинаково. Обычно расстояние между плазменным устройством и тканью – 1 мм.

2) Непрямая плазма образуется между 2 электродами и затем переносится в зону-мишень потоком газа. Отдельные разряды в данном случае могут быть заметно сильнее (отсутствует препятствие в виде барьера), перенос носителей заряда (и образуемых молекул) из зоны разряда происходит за счет газового потока и диффузии. Большинство устройств такого типа производят тонкие (диаметр - мм) струи плазмы, большие поверхности можно обрабатывать одновременно путем объединения множества таких струй или с помощью многоэлектродных систем. Тогда можно обрабатывать значительно большие поверхности, чем прямой плазмой. К тому же расстояние между устройством и кожей в определенной степени вариабельно, так как кожа не является плазменным электродом, что значительно облегчает использование на пациенте.

3) «Гибридная» плазма, которая также называется «коронный барьерный разряд», объединяет обе техники, описанные выше.

Они образуются как прямая плазма, но, благодаря заземленному сетчатому электроду, ток через ткань больше не течет. В отличие от систем ДБД между барьером и противоположным электродом (на котором возникают микроразряд) отсутствует воздушное пространство, и противоположный электрод должен быть структурированным (например, сетчатым). Микроразряды возникают параллельно поверхности диэлектрического барьера, поэтому эти электроды также называются электродами поверхностных микроразрядов (ПМР). Эти ПМР-системы также не зависят от расстояния от поверхности, подлежащей обработке (с определенными ограничениями).

 
Прямая плазма
Непрямая плазма
«Гибридная» плазма
Технические примеры
Устройство диэлектрического барьерного разряда
Плазменная игла, плазменный резак
Коронные барьерные разряды
Способ образования и свойства 
Кожа или ткань функционирует как электрод, ток течет через тело
Образование плазмы между 2 электродами, перенос с помощью газового потока к зоне-мишени
Способ образования прямой плазмы со свойствами непрямой плазмы: Благодаря заземленному сетчатому электроду с низким электрическим сопротивлением, тока через ткань нет
Газ
Воздух
Благородный газ/воздух
Воздух
Расстояние между устройством и обрабатываемым объектом 
~ мм
~ мм-см
~ мм
Активные формы
Образуются в плазме
Образуются при смешивании плазмы и воздуха
Образуются преимущественно в плазме
УФ-излучение 
Относительно слабое
Относительно сильное
Относительно слабое
Температура газа
~ Комнатной температуры
Горячий в месте образования
~ Комнатной температуры
Плотность плазмы на обрабатываемом объекте 
Высокая
Низкая
Относительно высокая


Таблица 2: Характеристики различных низкотемпературных плазм атмосферного давления.


Универсальных рекомендаций относительно состава плазмы не существует. Большая часть видов плазмы атмосферного давления образуется с использованием гелия или аргона, однако возможно и образование плазмы, например, на основе воздуха или других смесей. Ограничения существуют в отношении электрического тока, УФ-излучения (предельно допустимая доза 30 мкВт/см2, подробно см. Отчет Научного комитета по потребительским товарам Европейской комиссии 0949/05) и образованию активных форм (предельное значение для озона 50 частей на миллиард, см. отчет Комиссии по безопасности потребительских товаров от 09/26/2006, для NO2 от 2 до 5 частей на миллион и для NO 25 частей на миллион в течение 8 часов, согласно Американскому национальному институту профессиональной безопасности и здравоохранения). Длительность применения зависит от целей и состава плазмы и, следовательно, может значительно варьировать. Например, для бактериальной стерилизации при использовании соответствующих параметров достаточно короткого времени воздействия в несколько секунд.

При использовании на пациентах безопасность выступает на первый план, поэтому необходимо проводить оценку риска соответствующего плазменного устройства. Необходимо точно оценить потенциальные факторы риска, такие как электрический ток, термическое повреждение тканей и интенсивность УФ-излучения, а также оптимальную длительность и интенсивность применения, а также газовый состав. Lademann и соавт.  в исследованиях на ушах свиней и пробах кожи, полученных методом соскоба липкой лентой у добровольцев, показали, что при лечении с помощью плазматрона, имеющего сертификат соответствия СЕ, в котором в качестве носителя использовался аргон, при оптимальных параметрах лечения, УФ-свет практически не достигал живых клеток кожи (< 1% при толщине кожи 200 мкм, максимальное УФ-излучение в этом случае имеет длину волны 310 нм, небольшие зоны между 325 и 450 нм), так как каждый отдельный слой (из 15-25) корнеоцитов человеческой кожи поглощает около 25% излучения. Температурными эффектами также можно пренебречь, так что никаких потенциальных рисков использования этого устройства in vivo не ожидается.

Дезинфекция и стерилизация инертных материалов и живых тканей

Давно известно, что ионизированный газ обладает биоцидными эффектам, однако только в 1996 году появилось сообщение об успешном уничтожении бактерий с помощью плазмы. В отличие от традиционных методов, которые обычно требуют высоких температур или высоких концентраций химических веществ, таких как этиленоксид, озон или хлор, холодная плазма также может использования для термочувствительных или химически активных поверхностей. Плазма действует быстро и очень эффективно и проникает в самые маленькие отверстия и полости. Как на самом деле плазма позволяет достичь дезинфекции или стерилизации, до сих пор остается не ясным. Согласно современным представлениям за инактивацию бактерий отвечают как физические (обусловленные активными формами, свободными радикалами, УФ-фотонами), так и биологические механизмы (клеточные процессы, такие как повреждение ДНК и мембран). УФ-излучение за счет поглощения энергии напрямую повреждает клеточные макромолекулы с одной стороны, а с другой  оксидативный стресс вызывает необратимое повреждение ДНК белков и липидов.



Рисунок 1. Плазмотрон (MicroPlaSterβ®; 2.45 Гц, 86 Вт, Аргон 2.2 ст.л/мин) как пример источника непрямой плазмы: Плазма генерируется на 6 электродах и затем переносится в область-мишень с газовым потоком. Сам плазмотрон необходимо охлаждать потоком воздуха.


Многочисленные исследования, использующие различные параметры лечения, доказывают эффективность in vitro низкотемпературной плазмы в отношении грамотрицательных и грамположительных бактерий, спор, бактерий, продуцирующих биопленку, вирусов и грибов. В ходе исследования фазы I, проведенном нашей рабочей группой , в котором использовалась низкотемпературная плазма атмосферного давления (MicroPlaSter®, плазматрон с 6 электродами, микроволновая мощность на выходе 110 Вт, газ аргон), достигалось уменьшение бактериальной обсемененности на агаровых дисках спустя 2 мин на 6 шагов разведения, которое сохранялось, по меньшей мере, в течение 2 суток. Плазма доказала свою эффективность в отношении грамположительных и грамотрицательных бактерий, полирезистентных бактерий, таких как MRSA, и грибков, таких как Candida albicans. Исследования, проведенные нашей рабочей группой до настоящего времени, свидетельствуют об отсутствии как первичной, так и вторичной резистентности патогенов к плазме (неопубликованные данные).

Kamgang-Youbi и соавт. показали, что даже обработанная плазмой дистиллированная вода (5-тиминутное воздействие нетепловой плазмой атмосферного давления, газ-носитель - воздух) обладает in vitro значимым антимикробным эффектом на различные патогены и может в будущем использоваться для обработки контаминированных материалов/ тканей. Доказательства того, что  инфективность прионов значительно снижается, еще необходимо получить, хотя такое снижение было показано на модели белков-прионов. Низкотемпературная плазма также делает возможным растворение или удаление биопленок, которые часто обнаруживаются на катетерах, медицинских имплантатах и зубах. Биопленки – это трехмерные скопления микроорганизмов, которые прилипают к поверхности, покрываются полимерными веществами и могут, например, эффективно защищать дрожжи от агрессивного воздействия окружающей среды или иммунной системы. Это заметно увеличивает резистентность к противогрибковым агентам. Lee и соавт., в частности, удалось показать, что биопленки (продуцируемые как грамотрицательными, так и грамположительными бактериями) можно удалить менее чем за 20 с, а рост планктонных бактерий в биопленках можно ингибировать в течение 5 с. В дальнейшем был обнаружен возможный эффект гелий-кислородной плазмы в отношении удаления белка с поверхности медицинских устройств, вероятно, за счет действия активных форм кислорода.

Влияние низкотемпературной плазмы на клетки млекопитающих

Для изучения влияния и потенциальной токсичности холодной плазмы на клетки млекопитающих были проведены различные исследования. In vitro эксперименты на фибробластах, эндотелиальных и мышечных клетках показали, что эффекты низкотемпературной плазмы зависят от дозы и времени. В то время как воздействие большей длительности или интенсивности (ДБД-плазма, 0,1 Вт/см2, > 60 с) приводит к апоптозу или некрозу клеток, воздействие меньшей длительности (30 с) или интенсивности приводит к обратимой потери клеточной адгезии, временному увеличению проницаемости клеточных мембран, подавлению миграции или стимуляции клеточной пролиферации (вероятно, за счет факторов роста, таких как, например, FGF2). За индуцированный плазмой клеточный апоптоз, а также клеточную пролиферацию, вероятнее всего, несут ответственность активные формы, например, кислорода и азота.

Низкие дозы, которые уже эффективно уничтожают бактерии, безвредны для клеток человека и животных.

Исследования на коже человека и животных подтверждают эту теорию. Воздействие короткой продолжительности уже приводят к значительному снижению бактериальной обсемененности, однако не вызывают макро- или микроскопических повреждений in vivo или ex vivo . Только после 10-тиминутного воздействия ДБД-устройства с плавающими электродами вакуолизацию кератиноцитов кожи можно было выявить гистологически.

Dobrynin и соавт. обобщили различные гипотезы, объясняющие наблюдающуюся селективность воздействия плазмы на прокариотические клетки по сравнению с эукариотическими, подтвержденные и другими авторами: эукариотические клетки, благодаря отличающемуся клеточному метаболизму и более высокой клеточной организации, лучше защищены от внешнего стрессового воздействия и к тому же имеют более благоприятное соотношение поверхность-объем, поэтому они повреждаются только значительно более высокой дозой яда.

Эффект направленного апоптоза может быть использован для воздействия на злокачественные клетки, что было продемонстрировано Fridman и соавт. in vitro на меланомной клеточной линии ATCC A2058 (воздействие ПЭ-ДБД-устройства) и Lee и соавт. на меланомной клеточной линии G361 (гелиевая плазменная игла, 13,56 МГц, 15 с при 4 Вт, 0,5-5 ст.л/мин),

Дальнейшие пилотные исследования — также на других раковых клетках — подтверждают апоптотический эффект.

Низкотемпературная плазма и заживление ран

Рисунок 2. Пациент 61 года с язвами вследствие хронической венозной недостаточности: раны до плазменного лечения (a), после 7 (b) и после 11 сеансов лечения (c). Для ежедневного лечения использовали MicroPlaSter®, воздействие в течение 2 мин. В начале плазменного лечения обнаруживались Klebsiella oxytoca и Enterobacter cloacae, после 11-го сеанса лечения (23 дня спустя) мазки были стерильны.


Уже в 1970 г. Robson с сотрудниками выяснили: для того, чтобы помешать заживлению раны, достаточно присутствия более 105 колониеобразующих единиц β-гемолитических стрептококков, Staphylococcus aureus и Pseudomonas aeruginosa в ране. Заживление раны также замедляется, если в ней обнаруживается более 4 различных штаммов бактерий. Резистентные патогены, особенно метициллин-резистентные штаммы Staphylococcus aureus (MRSA), которые могут стать глобальной угрозой, все чаще встречаются в хронических ранах. Исследования на клеточных культурах подтверждают, что плазменное лечение может оказывать влияние на заживление ран не только путем уменьшения бактериальной колонизации, но также за счет прямого действия на клетки эпидермиса и дермы. Промежуточный анализ первого глобального рандомизированного клинического исследования применения аппарата MicroPlaSter® (параметры указаны выше), в котором уже более 150 пациентов с хроническими инфицированными ранами получали лечение низкотемпературной аргоновой плазмой 1 раз в день в течение 2-5 минут в качестве дополнительной терапии, показал, что в ходе 291 сеанса лечения у 36 пациентов – независимо от вида бактерий, включая MRSA – отмечалось очень значительное снижение бактериальной обсемененности (34%, p < 10-6) в ранах, обработанных плазмой, по сравнению с контрольными ранами, необработанными ею. Побочные эффекты не развивались, лечение хорошо переносилось пациентами. В неконтроллированном исследовании с участием 48 пациентов с синдромом диабетической стопы Fetykov и соавт., используя «Плазмафон», источник низкотемпературной плазмы с большой долей УФ-излучения, добился вдвое более быстрого заживления ран и уменьшения боли в течение 5 дней по сравнению с контрольной группой.

Дополнительным преимуществом с точки зрения заживления ран и регенеративных процессов являются повышенные концентрации оксида азота (NO), которые могут генерироваться плазмой экзогенно. Индукцией цитокинов и факторов роста объясняют также вазодилатацию и нормализацию микроциркуляции, прямой бактерицидный эффект, увеличение скорости нервной проводимости, стимуляцию фибробластов и роста сосудов. В животных моделях после применения NO, полученного экзогенно в плазме, раны заживали в среднем на 24,6 % быстрее, чем в контрольной группе. В ходе неконтроллированного исследования с участием 65 пациентов, страдающих диабетом, с гнойными или некротическими ранами нижних конечностей, лечение с использованием «Plazon», плазменного устройства, в котором горячая плазма с высокой концентрацией NO очень быстро охлаждается до 20-40 °C, приводит к ускорению заживления ран [37]. Этот факт был подтвержден Липатовым и соавт. на 40 пациентах [36]. Несмотря на то, что система «Plazon» используется в медицине уже в течение 9 лет у тысяч пациентов, до сих пор отсутствуют контролированные рандомизированные исследования.

Холодная плазма при атопическом дерматите и других заболеваниях, сопровождающихся зудом

Колонизация кожи факультативно патогенными микроорганизмами может провоцировать разнообразные кожные заболевания, включая атопический дерматит. Чтобы проверить влияние холодной плазмы на бактериальную колонизацию, Daeschlein и коллеги проводили сеансы лечения пациента с выраженной колонизацией Staphylococcus aureus низкотемпературной плазмой атмосферного давления в течение 3 минут (плазмотрон, 1-5 кВ; 1,5 МГц, газ аргон), что привело к селективной эрадикации этого патогена, в то время как физиологическая кожная флора Staphylococcus epidermidis и Staphylococcus haemolyticus не была повреждена и перемещалась к поверхности кожи из более глубоких слоев (что определяется при конфокальной лазерной сканирующей микроскопии) [38]. Mertens и соавт. также продемонстрировали уменьшение Staphylococcus aureus более чем в 10 раз в течение 2 дней у пациента с атопическим дерматитом (с помощью прямого ДБД-устройства с частотой 90-700 Гц при 3-7.8 кВ). Более того, наблюдалось значительное уменьшение эритемы и зуда в течение нескольких часов.

Возможно, плазма низкого давления в будущем станет одним из вариантов лечения различных расстройств, сопровождающихся зудом, хотя еще не было опубликовано контролированных исследований по этому вопросу и точный патологический механизм или механизм действия до сих пор неизвестны.

Косметическое применение

В 2005 г. Американское Управление по контролю пищевых продуктов и лекарственных средств представило лицензию на технологию плазменной регенерации кожи (ПРК) для омоложения кожи и лечения морщин.

В этом случае применяется горячая, но быстро охлаждаемая плазма, которая генерируется радиочастотным плазмотроном с азотом в качестве газа-носителя. Приложение тепла вызывает контролированное термическое повреждение кожи, что приводит к выработке нового коллагена, сокращению коллагеновых волокон и перестройке кожной архитектуры, что можно подтвердить гистологически [40-42]. Помимо лечения морщин этот метод может использоваться для лечения, в том числе актинического кератоза, себорейного кератоза, вирусных папиломм, рубцов и солнечного повреждения кожи, включая пигментное расстройство, также в комбинации с процедурами эстетической хирургии. Во время лечения требуется применение местной или общей анестезии. Некоторые исследования подтверждают успешное применение метода с сокращением морщин до 50 % [43, 44],

Свертывание крови

Местное применение высокотемпературной плазмы для гемостаза, склерозирования ангиодисплазий и абляции опухолей используется более 30 лет, например, в виде аргоноплазменного коагулятора (АПК) во многих областях хирургии, включая эндоскопические процедуры (40-75 Вт в МГц-диапазоне, газовый поток 1 – 10 л, ~ 120 °C, ~ 3 эВ). Влияние ионизированного газа, который применяется без контакта с тканью, является термическим и основано на денатурации и дегидратации белка. В дерматологии эта методика была впервые применена в 1997 году Katsch и соавт. для лечения интраэпителиальных расстройств (например, актинического кератоза, остроконечных кондилом, и т.д.). Глубина проникновения составляет только 2-3 мм, что делает метод относительно безопасным в отношении побочных эффектов. Тем не менее, в зависимости от места применения сообщалось о таких различных осложнениях, как боль, кровотечение, перфорация, стриктуры, расстройства глотания, развитие газовой эмфиземы слизистых оболочек, нервно-мышечной стимуляции и даже о взрывах газа [48]. Более поздние исследования показывают, что даже низкотемпературная плазма ускоряет свертывание крови [49], как in vitro, так и  in vivo в животных моделях. После лечения с применением ПЭ-ДБД наблюдались значительные изменения состава белка и факторов коагуляции в крови, даже у пациентов, принимавших антикоагулянты, и пациентов с гемофилией. Детальные биохимические основы ускорения коагуляции до сих пор в значительной степени остаются неясными. Известно, что естественный процесс коагуляции крови запускается определенными белками крови, однако высвобождение ионов кальция или изменения pH значения не имеют, и эффект не зависит от температуры газа и температуры поверхности крови [50].

Другие варианты применения

Еще одним возможным показанием в дерматологии является лечение кожного лейшманиоза. Fridman с коллегами продемонстрировали успешную 100% инактивацию лептомонадных форм Leishmania major в культуре клеток в течение 20 с, в то время как для инактивации 20-30% макрофагов человека, напротив, требовалось воздействие в течение 2 мин. При многих бактериальных кожных заболеваниях, таких как контагиозное импетиго, фолликулит или эктима, грибковых инфекциях, таких как дерматофития стоп, или даже вирусных заболеваниях можно получить положительный эффект при лечении холодной плазмой в будущем. Способность проникать через текстильные изделия (например, носки) делает интересной альтернативой использование плазмы, например, для предотвращения или лечения дерматофитии стоп. Разрабатываются не только большие устройства дл клиник и медицинских офисов, но небольшие устройства для домашнего использования. Также может произойти революция в (больничной) гигиене: HandPlaSter®, устройство, генерирующее низкотемпературную плазму, используя технологию коронного барьерного разряда (КБР) (≤ 0.5 Вт/см2, 18 кВпп, 12.5 кГц), которая была разработана для потенциального применения для дезинфекции рук, обеспечивает in vitro снижение бактериальной нагрузки более чем на 5 шагов разведения в течение нескольких секунд (< 10 с). При этом эффективно уничтожаются даже полирезистентные патогены, такие как MRSA. Эта новая форма дезинфекции (рук) обладает рядом преимуществ по сравнению с традиционными жидкими дезинфицирующими средствами, которые необходимо наносить в течение нескольких минут и которые раздражают кожу, и вместе с тем ее параметры остаются значительно ниже предельно допустимых норм ВОЗ для УФ, токсических газов и электрического тока. Естественно, это может быть полезным не только для клиник, но общественных учреждений, центров сестринского ухода и т.д. В будущем холодная плазма также может найти применение в стоматологии. Благодаря способности проникать даже в микроскопические отверстия, теоретически возможно ее использование в терапии пародонтита, хронического гингивита и при  лечении инфицированных корневых каналов. Клинические доказательства этого еще необходимо собрать. Кроме того in vivo комбинация с H2O2 показала усиление отбеливающего эффекта за счет удаления белка с поверхности зубов, обработанных плазмой.

Выводы

Благодаря междисциплинарному сотрудничеству в медицине, физике, химии, биологии и микробиологии, плазменная медицина в последние годы превратилась в инновационную и динамичную область исследований. И хотя еще многие вопросы остаются неясными – особенно механизм взаимодействия между плазмой и живыми клетками/ тканями и оптимизация состава плазмы в зависимости от желаемого эффекта – исследования на настоящий момент демонстрируют большой потенциал плазменной медицины. Несомненно, в ближайшем будущем холодная плазма станет значительно более доступным методом лечения и профилактики различных, особенно инфекционных, заболеваний. Есть предчувствие прорыва в медицине, сравнимого с внедрением антибиотиков. Остается уточнить превосходство плазмы по сравнению с предшествующими медицинскими стандартами, особенно в экономическом плане.


*Сокращения

АПК: аргоноплазменный коагулятор

ХПАД: холодная плазма атмосферного давления

ДБД: диэлектрический барьерный разряд

ПЭ-ДБД: диэлектрический барьерный разряд с плавающими электродами

MRSA: метициллин-резистентный Staphylococcus aureus

ПРК: плазменная регенерация кожи

ПМР: поверхностный микроразряд

SSCP: Комиссия по безопасности потребительских товаров