کاربردهای پلاسما در ‌پزشکی؛ تلاقی پیشگامانه فیزیک و علوم زیستی

زمینه کاربردهای پلاسما برای درمان مواد یا دستگاه‌های پزشکی به شدت مورد تحقیق قرار گرفته و تا حدودی برای چندین سال به خوبی تثبیت شده است. با این حال، پلاسما پزشکی به معنای تعریف واقعی آن به عنوان یک زمینه تحقیقاتی جدید، بر استفاده از فناوری پلاسما در درمان سلول‌های زنده، بافت‌ها و اندام‌ها تمرکز دارد. بنابراین، هدف از زمینه تحقیقاتی جدید پلاسما پزشکی، بهره‌برداری از تعامل بسیار متمایزتر اجزای خاص پلاسما با عناصر ساختاری و همچنین عملکردی یا ویژگی‌های خاص سلول‌های زنده است. این تعامل احتمالا می‌تواند منجر به تحریک یا مهار عملکرد سلولی شود و در نهایت برای اهداف درمانی مورد استفاده قرار گیرد. در سال‌های اخیر، طیف گسترده‌ای از منابع مختلف پلاسما با نام‌های مختلف اختصاص داده شده به کاربردهای زیست‌پزشکی گزارش شده است. تاکنون، فعالیت‌های تحقیقاتی عمدتا بر تخلیه‌های مانع و جت‌های پلاسما که در فشار اتمسفر کار می‌کنند، متمرکز بوده‌اند.کاربردهای پلاسما در زیست‌پزشکی، نقطه تلاقی پیشگامانه‌ای بین فیزیک و علوم زیستی است که رویکردهای جدیدی را برای درمان بیماری و بازسازی بافت آشکارمی‌کند.سفربه دنیای پلاسما پزشکی بادرک‌عمیقی ازتعاملات بین پلاسماهای جوی سرد(CAP)وموجودات بیولوژیکی آغاز می‌شود.نوآوری این حوزه نه تنهادرظرفیت آن برای ضدعفونی والتیام،بلکه درپتانسیل آن برای کشف اسرار پاسخ‌های سلولی به قرار گرفتن در معرض پلاسمای کنترل‌شده نیز نهفته است. دستگاه‌های پلاسما که تحت فشار اتمسفر و در دماهای پایین کار می‌کنند، راهی مطمئن برای درمان مواد شکننده و بافت‌های زنده بدون ایجاد آسیب حرارتی ارائه می‌دهند.
اخیرا، CAP‌ توجه فزاینده‌ای را در حوزه مراقبت‌های بهداشتی، به ویژه در حوزه‌های پوست و جراحی، به خود جلب کرده است CAP پتانسیل درمانی در مقابله با عفونت‌های باکتریایی، کاربرد در بهبود زخم و زخم‌های مزمن در بیماران را نشان می‌دهد. نکته قابل توجه این است که CAP خواص ضد باکتریایی دارد که قادر به مبارزه با سویه‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک، مانند استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی‌سیلین‌(MRSA)، در عین حفظ یکپارچگی بافت مجاور است. علاوه بر این، مطالعات، توانایی CAP  را در تعدیل فرآیندهای بهبود زخم که مسیرهای مولکولی کلیدی را تنظیم می‌کنند، روشن کرده‌اند.
تحقیقات مربوط به کاربردهای پزشکی پلاسمای سرد معمولا در دو دسته اصلی قرار می‌گیرند: درمان مستقیم با پلاسما و درمان غیرمستقیم با پلاسما؛ روش‌های درمان مستقیم شامل بافت تحت درمان به عنوان رابط الکترود است که تولید پلاسما بین سطح آن و الکترود دستگاه پلاسما را تسهیل می‌کند و معمولا از مکانیسم‌های تخلیه سد دی‌الکتریک (DBD) استفاده می‌کند. برعکس، روش‌های درمان غیرمستقیم مستلزم احتراق پلاسما در داخل مجرایی است که حاوی یک گاز فرآیندی در حال جریان، مانند آرگون، هلیوم یا هواست و در نتیجه انتقال گونه‌های فعال به بستر هدف را تسهیل می‌کند. سیستم‌های مختلف انتقال پلاسما، از جمله مشعل‌های پلاسما، جت‌های پلاسما، سوزن‌های پلاسما و مدادهای پلاسما، در محیط‌های بالینی توسعه یافته و به کار گرفته شده‌اند.
تلاقی فیزیک و پزشکی‌ که توسط پلاسما پزشکی به تصویر کشیده شده است، نه تنها برای پرداختن به چالش‌های فعلی مراقبت‌های بهداشتی، بلکه برای گشودن مرزهای جدید در تشخیص، درمان و درک ما از تعامل پیچیده بین پلاسما و موجودات زنده، نویدبخش است.

پلاسما چگونه در پزشکی استفاده می‌شود؟
باوجود این واقعیت که حوزه پلاسما پزشکی بسیار جوان است وتاکنون عمدتا درمرحله تجربی توسعه قرار دارد، اما پلاسما کاربردهای مختلفی در پزشکی، به ویژه در زمینه مراقبت از زخم دارد. پلاسمای سرد می‌تواند میکروب‌ها و باکتری‌ها را از بین ببرد که آن را برای ضدعفونی کردن زخم‌ها و جلوگیری از عفونت‌ها مفید می‌کند. این روش می‌تواند ملایم باشد و اغلب برای سلول‌های انسانی غیرسمی تلقی می‌شود، به این معنی که این درمان به پوست یا بافت آسیبی نمی‌رساند. هدف اولیه برای استفاده از پلاسمای فشار اتمسفری برای اهداف پزشکی، در درجه اول بر اساس استفاده از آن برای غیرفعال‌سازی میکروارگانیسم‌ها بود. از آنجا که به خوبی شناخته شده بود که پلاسمای فشار اتمسفری برای غیرفعال‌سازی میکروارگانیسم‌ها روی سطوح حساس به گرما، بدون تحریک خواص سطحی، مؤثر است، این ایده مطرح شد که سعی شود از این تکنیک همچنین روی سطوح حساس زنده مانند پوست انسان یا زخم‌ها برای ضدعفونی کردن، یعنی برای درمان موضعی و مهم‌تر از همه غیرفعال کردن، استفاده شود.

۱. قابلیت‌های مبارزه با میکروب‌ها
اثربخشی پلاسما در کاهش میکروب‌ها قابل توجه است. مطالعات نشان داده‌اند که پلاسما می‌تواند تعداد باکتری‌های روی زخم را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. به عنوان مثال، نشان داده شده است که پلاسما می‌تواند بیش از ۹۹/۹۹ درصد میکروارگانیسم‌های مضر خاص را کاهش دهد. این امر برای اطمینان از عدم عفونی شدن زخم‌ها بسیار مهم است. در محیط‌های بیمارستانی، وقتی بیماران زخم دارند، می‌توان از درمان پلاسمای سرد برای کمک به بهبود سریع‌تر و ایمن‌تر آنها استفاده کرد. این روش تنها چند دقیقه طول می‌کشد و می‌تواند یک ناحیه نسبتا بزرگ را به طور همزمان درمان کند. از آنجا که روش عملکردی توسط پلاسما بر اثر مجموعه‌ای از حملات فیزیکی (برخورد یون‌ها) و شیمیایی گسترده (RONS)‌ رخ می‌دهد، باکتری‌ها نمی‌توانند به سادگی یک مسیر دفاعی واحد را توسعه دهند، برخلاف آنچه در برابر یک آنتی‌بیوتیک خاص اتفاق می‌افتد.

۲. ایمنی درمان با پلاسمای سرد
یکی از مزایای اصلی استفاده از پلاسمای سرد در پزشکی این است که به سلول‌های انسانی آسیب نمی‌رساند. برخلاف ضدعفونی‌کننده‌های سنتی که می‌توانند سمی باشند و باعث تحریک شوند، پلاسما اثرات مضری بر پوست یا بافت‌های عمیق‌تر ندارد. بسیاری از مطالعات نشان داده‌اند که پلاسمای سرد را می‌توان با خیال راحت و بدون عوارض جانبی نامطلوب استفاده کرد. وجود آنزیم‌های محافظ طبیعی در بدن به خنثی کردن هرگونه محصول بالقوه مضر واکنش پلاسما کمک می‌کند. به همین دلیل است که درمان‌های پلاسمای سرد عموما بدون درد و بدون تحریک هستند و آنها را برای طیف وسیعی از بیماران، از جمله افرادی که پوست حساس دارند، مناسب می‌کند.

۳.کاربرد در سرطان شناسی و درمان سرطان
شاید هیجان‌انگیزترین حوزه تحقیقاتی کاربرد پلاسما در پزشکی، پتانسیل CAP برای درمان انتخابی سرطان باشد.

اهمیت انتخاب‌پذیری:‌
سلول‌های سرطانی معمولا نسبت به سلول‌های سالم، سطح بالاتری از گونه‌های فعال داخلی (ROS ) دارند و مکانیسم‌های دفاعی آنتی‌اکسیدانی آنها (مانند افزایش سطح گلوتاتیون) در شرایط استرس اکسیداتیو شدید ناشی از پلاسما از کار می‌افتد. در مقابل، سلول‌های سالم که در شرایط فیزیولوژیکی بهتری قرار دارند، می‌توانند دوز کمتر RONS تولید شده توسط CAP را با استفاده از آنتی‌اکسیدان‌های خود خنثی کنند.
کاربرد در تومورهای سرطانی: پلاسمای سرد را می‌توان برای درمان تومورهای سطحی (مانند سرطان‌های پوستی یا دهانی) به کار برد یا با استفاده از دستگاه‌های تخصصی‌تر، به عنوان یک روش مکمل پس از جراحی برای از بین بردن بقایای میکروسکوپی تومور در حاشیه برداشت استفاده کرد.
 
آینده پلاسمای سرد  در پزشکی 
تحقیقات نشان داده که پلاسمای سرد می‌تواند در برابر انواع مختلف باکتری‌ها، ازجمله میکروب‌های رایج موجود در بیمارستان‌ها، بسیار مؤثر باشد. آزمایش‌های انجام‌شده در شرایط کنترل‌شده، کاهش قابل‌توجهی در تعداد باکتری‌ها نشان داده‌اند. علاوه‌بر این، مطالعات بالینی روی بیماران مبتلا به زخم، نشان داده که استفاده از پلاسمای سرد می‌تواند منجر به بهبود سریع‌تر شود. در بسیاری از موارد، بیمارانی که با پلاسمای سرد درمان می‌شوند، در مقایسه با بیمارانی که فقط درمان‌های سنتی را دریافت می‌کنند، احتمال بهبودی سریع بسیار بالاتری دارند. با افزایش شواهد اثربخشی آن، استفاده از پلاسمای سرد در زمینه‌های پزشکی در حال گسترش است. کاربردهای آن محدود به مراقبت از زخم نیست؛ همچنین ممکن است در درمان بیماری‌های پوستی و عفونت‌ها در نواحی مختلف بدن نقش داشته باشد. با پیشرفت فناوری، دستگاه‌های جدیدی در حال توسعه‌اند که می‌توانند از پلاسمای سرد به روش‌های متنوع‌تری استفاده کنند. محققان به طور مداوم در حال مطالعه چگونگی استفاده از پلاسمای سرد درموقعیت‌های مختلف پزشکی‌اند تا از ایمنی و اثربخشی آن اطمینان حاصل کنند.
تحقیقات گسترش یافته‌ای در حوزه‌های زیر در حال انجام است:
دندانپزشکی: استریلیزاسیون کانال‌های ریشه و حفره‌های دندانی قبل از پر کردن، و همچنین درمان عفونت‌های لثه (پریودنتیت) بدون آسیب به بافت‌های نرم.
استریلیزاسیون: استریل کردن تجهیزات پزشکی حساس به حرارت که امکان استفاده از اتوکلاو سنتی برای آنها وجود ندارد.
تعدیل ایمنی: تحقیقات نشان می‌دهند که CAP می‌تواند پاسخ التهابی را تعدیل کند و به طور فعال فرآیندهای بیولوژیکی ترمیم زخم را جهت‌دهی نماید.
با پیشرفت فناوری، دستگاه‌های جدیدی مانند جت‌های پلاسما در حال توسعه‌اند که می‌توانند گاز فعال‌شده را با دقت بالا به نواحی کوچک‌تر هدایت کنند. محققان به طور مداوم در حال مطالعه چگونگی استفاده از پلاسمای سرد در موقعیت‌های مختلف پزشکی هستند تا از ایمنی و اثربخشی آن اطمینان حاصل کنند.
     
مزایا:
۱.دمای پایین: مهم‌ترین مزیت، جلوگیری از نکروز حرارتی بافت است.
۲.عدم باقی‌ماندگی: پلاسمای جوی عمدتا از گازهای بیولوژیکی بی‌خطر مانند آرگون، هلیوم، اکسیژن و نیتروژن تشکیل شده است.هیچ باقیمانده سمی یا دارویی از خود برجای نمی‌گذارد.پس از اعمال پلاسما، مواد فعال به سرعت تجزیه می‌شوند و اثرات سیستمیک شیمی‌درمانی را ندارند.
۳.غیرتهاجمی بودن: روشی است که می‌تواند بدون جراحی‌های بزرگ مورد استفاده قرار گیرد.
۴.انتخابی بودن: پتانسیل بالایی برای از بین بردن سلول‌های سرطانی با کمترین آسیب به بافت سالم اطراف دارد.