Uporaba plinske plazme v medicini

Plinska plazma se je v zadnjih desetletjih nedvomno uveljavila kot pomembno »orodje« v najrazličnejših industrijskih panogah. Širši javnosti so plazemske tehnologije bolj slabo poznane, a brez njih življenje, kot ga poznamo, ne bi bilo mogoče. Poleg tradicionalnih panog, kot so na primer industrija mikro čipov, avto industrija, tiskarska industrij itd., se plazemske tehnologije vse pogosteje uporabljajo tudi v kmetijstvu, živilski industriji, dentistiki in ne nazadnje tudi v medicini. Lahko bi trdili, da je poznavanje in obvladovanje plazemskih tehnologij že prešlo v zrelo fazo, ki ponuja prehod proti živemu svetu, kjer lahko plazma direktno ali indirektno vpliva na žive organizme. Pri direktni uporabi gre za uporabo plazme na celicah, tkivih, organih ali organizmih, pri indirektni uporabi pa za plazemsko obdelavo neživih materialov, ki so kasneje lahko v kontaktu z živimi. Naše raziskave trenutno temeljijo na indirektnih plazemskih obdelavah, za katere uporabljamo tako nizkotlačne kot atmosferske plazemske sisteme. V nadaljevanju sta predstavljena dva primera uporabe plazme v medicini.

 

Uporaba atmosferske plazme za diagnostiko

Diagnostika mikroveziklov (MV) postaja vse bolj pomembno področje raziskav, saj omogoča zgodnje odkrivanje različnih bolezni sodobnega sveta, kot so rakava in kardiovaskularna obolenja. Tovrstna metoda omogoča zaznavanje bolezenskih znakov mnogo preden se pokažejo prvi simptomi bolezni. To izredno perspektivno področje raziskav pa ima omejitve predvsem v doseganju zadostne količine mikroveziklov za detekcijo. Tovrstne težave rešujejo z različnimi kemijskimi in biološkimi postopki, ki so dolgotrajni, zahtevajo velike volumne in so dragi. Največji del že pridobljenih mikroveziklov se izgubi na stenah medicinskih pripomočkov (npr. Eppendorf posodice), ki se uporabljajo za izolacijo mikroveziklov. Z razvojem inovativne tehnologije, ki temelji na obdelavi notranjih sten medicinskih pripomočkov s pulzi nabitih delcev – plazme, smo dosegli bistveno zmanjšanje števila mikroveziklov vezanih na stene posodice in s tem tudi dosegli do trikrat boljšo detekcijo. Inovativna metoda je bila zaščitena z evropskim patentom in ima velik potencial uporabe v diagnostični medicini, shema sistema pa je prikazana na sliki 1.

Slika 1. Atmosferska plazma za obdelavo Eppendorf posodic.


Uporaba nizkotlačne plazme za obdelavo medicinskih pripomočkov in vsadkov

3D tiskani vsadki iz titana postajajo vse popularnejši in vse bolj dostopni, obenem pa omogočajo personalizirano izdelavo vsadkov, ki prinaša celo vrsto prednosti v primerjavi s klasičnimi vsadki. Danes lahko rekonstruiramo tudi najzahtevnejše oblike na način, da po materialnih lastnostih spominjajo na originalne gradnike. Poglavitna težava je, da pri umetnih vsadkih pogosto pride do zapletov; vsadek se ne prilega specifični anatomiji pacienta, zaradi površinskih lastnosti se vsadek ne obraste s podpornimi tkivi, pogosto prihaja tudi do bakterijskih vnetij in ostalih zapletov, ki lahko vodijo do potrebe po ponovni operaciji, odstranitvi vsadka ali celo povzročijo smrt. Za doseganje primerne anatomije se vse pogosteje uporablja 3D tiskanje, med tem ko je obdelava površin vsadkov ključna za doseganje primernega biološkega odziva (dobre integracije vsadka in okoliškega tkiva, preprečevanje okužb). V ta namen se pogosto uporabljajo rezlične tehnike, kot je pasivacija in anodizacija površin ter nanašanje zdravilnih učinkovin, ki se lahko tudi kontrolirano sproščajo. V zadnjem času se je plazemska tehnologija pokazala kot ena od enostavnih in hitrih načinov obdelave medicinskih pripomočkov in vsadkov. Naše raziskave so pokazale, da plazma lahko izboljša antibakterijske lastnosti titana in njegovih zlitin in obenem pozitivno vpliva na razraščanje in proliferacijo celic. Ker je plazemska tehnologija danes vse bolj cenovno dostopna bi bilo mogoče celoten proces izdelave 3D tiskanega vsadka in njegovo plazemsko obdelavo izvajati direktno v bolnicah in tako prihraniti dragocen čas pacientom. Primer uporabe nizkotlačne plazme za obdelavo 3D tiskanega biokompatibilnega materiala iz titana je prikazan na sliki 2.

Slika 2. Nizkotlačna plazma za obdelavo 3D tiskanih vsadkov iz titana.

 

Avtorja: Ita Junkar, Matic Resnik