De ‘nieuwe bijdrage’ van helium aan de medische industrie

Wetenschappers van NRNU MEPhI hebben geleerd hoe ze koud plasma kunnen gebruiken in de biomedische sector. NRNU MEPhI-onderzoekers onderzoeken, samen met collega's van andere wetenschapscentra, de mogelijkheid om koud plasma te gebruiken voor de diagnose en behandeling van bacteriële en virale ziekten en voor wondgenezing. Deze ontwikkeling zal de basis vormen voor de ontwikkeling van innovatieve hightech medische hulpmiddelen. Koude plasma's zijn verzamelingen of stromen van geladen deeltjes die over het algemeen elektrisch neutraal zijn en een voldoende lage atomaire en ionische temperatuur hebben, bijvoorbeeld bijna kamertemperatuur. De zogenaamde elektronentemperatuur, die overeenkomt met het excitatie- of ionisatieniveau van plasmadeeltjes, kan enkele duizenden graden bereiken.

Het effect van koud plasma kan in de geneeskunde worden gebruikt – als topisch middel is het relatief veilig voor het menselijk lichaam. Hij merkte op dat het koude plasma, indien nodig, zeer significante lokale oxidatie kan veroorzaken, zoals cauterisatie, en in andere gevallen herstellende genezingsmechanismen kan activeren. Chemische vrije radicalen kunnen direct inwerken op open huidoppervlakken en wonden, via plasmastralen die worden gegenereerd door speciaal ontworpen compacte plasmabuizen, of indirect door omgevingsmoleculen zoals lucht te activeren. De plasmatoorts gebruikt in eerste instantie een zwakke stroom van volledig veilig inert gas –helium or argonen het opgewekte thermische vermogen kan worden geregeld van een enkele eenheid tot tientallen watts.

Het onderzoek maakte gebruik van een open plasma bij atmosferische druk, waarvan wetenschappers de bron de afgelopen jaren actief hebben ontwikkeld. Een continue gasstroom bij atmosferische druk kan worden geïoniseerd, terwijl ervoor wordt gezorgd dat deze over de vereiste afstand wordt verwijderd, van enkele millimeters tot tientallen centimeters, om het geïoniseerde neutrale volume materie op de gewenste diepte naar een bepaald doelgebied te brengen (bijvoorbeeld de huid van de patiënt).

Viktor Timosjenko benadrukte: “We gebruikenheliumals het belangrijkste gas, waardoor we ongewenste oxidatieprocessen kunnen minimaliseren. In tegenstelling tot veel vergelijkbare ontwikkelingen in Rusland en in het buitenland, gaat de generatie van koud heliumplasma in de plasmatoortsen die we gebruiken niet gepaard met de vorming van ozon, maar biedt het tegelijkertijd een uitgesproken en controleerbaar therapeutisch effect." Met deze nieuwe methode hopen de wetenschappers voornamelijk bacteriële ziekten te behandelen. Volgens hen kan koude plasmatherapie ook gemakkelijk virale besmetting verwijderen en wondgenezing versnellen. De hoop is dat het in de toekomst, met behulp van nieuwe methoden, mogelijk zal zijn om tumorziekten te behandelen. "Vandaag hebben we het alleen over een zeer oppervlakkig effect, over lokaal gebruik. In de toekomst zou de technologie kunnen worden ontwikkeld om dieper in het lichaam door te dringen, bijvoorbeeld via de luchtwegen. Tot nu toe voeren we in-vitrotests uit, waarbij ons plasma, wanneer de straal direct interageert met kleine hoeveelheden vloeistof of andere modelbiologische objecten," aldus de leider van het wetenschappelijke team.