:
Входная сторона CeraPlas имеет многослойную структуру с медными внутренними электродами, а выходная сторона трансформатора имеет монолитную структуру.

Преобразование напряжения достигается на резонансной частоте за счет образования стоячей акустической волны, которая преобразует низкое напряжение со стороны входа в высокое напряжение на стороне выхода с механической связью.Поскольку пьезоэлектрический преобразователь работает на 2-й гармонике колебаний, его можно установить в узловых точках вибрации, не нарушая его механического движения.

Стандартный процесс DBD, используемый для генерации плазмы, вызывает электрический разряд между двумя электродами, разделенными диэлектрическим барьером. Однако в CeraPlas разряд происходит непосредственно на поверхности выходной стороны пьезоэлектрического преобразователя в результате генерируемого высокого напряжения.Поскольку пьезоэлектрический преобразователь работает здесь также как диэлектрический электрод, нет необходимости в разрядном электроде, который требуется в обычных решениях DBD. Заряды накапливаются на поверхности диэлектрического материала, где находятся сильные электрические поля, и разряжаются в течение микросекунд, что приводит к их повторному образованию в другом месте на поверхности. Подобно другим методам электрического разряда, плазма поддерживается до тех пор, пока источник энергии обеспечивает достаточную ионизацию.

Компактный и безопасный

CeraPlas — это компонент, отличающийся компактными размерами, малым весом, низким энергопотреблением, низким входным напряжением и высоким выходным напряжением.Его можно легко интегрировать в различные концепции источников плазмы без необходимости принятия специальных мер безопасности при высоком напряжении, что обеспечивает высокую степень гибкости применения. Все эти полезные свойства сочетаются с выдающимися характеристиками в отношении температуры плазмы и активации поверхности. По сравнению с традиционными методами генерации плазмы CeraPlas обеспечивает более эффективную активацию поверхности при очень низкой мощности (рис. 2).

плазмой, генерируемой с помощью CeraPlas:
CeraPlas обеспечивает более эффективную активацию поверхности, чем обычные методы, при очень низкой потребляемой мощности. Активация поверхности измеряется смачиваемостью, которая определяется углом контакта жидкости с поверхностью — в данном случае с АБС-пластиком. (Источник зависит от плазмы)

На выходе CeraPlas может быть достигнуто напряжение до 20 кВ при синусоидальном напряжении от 12 до 24 В _pp , что достаточно для создания разряда в воздухе и других промышленных газах, таких как азот или аргон (рис. 3). Сама плазма имеет температуру ниже 50 °C и поэтому подходит для обработки поверхности почти всех чувствительных к температуре материалов.

, генерируемая CeraPlas:
Холодная плазма атмосферного давления воспламеняется непосредственно в воздухе в углах выходной стороны CeraPlas путем возбуждения компонента синусоидальным напряжением от 12 до 24 В _pp при 50 кГц .

Для повышения эффективности компонента CeraPlas был разработан драйвер, который оптимально соответствует требованиям пьезоэлектрического плазменного генератора. Пьезоэлектрический преобразователь должен работать на своей резонансной частоте.Для стабильной работы необходимо немедленно реагировать на изменения нагрузки и окружающей среды. Прототип приводного каскада, показанный на рисунке 4, с генератором плазмы CeraPlas настраивает пьезоэлектрический преобразователь и, таким образом, снижает потенциальную нагрузку на компонент.

для CeraPlas:
Драйвер, разработанный для компонента CeraPlas, оптимально соответствует требованиям пьезоэлектрического плазменного генератора и, таким образом, повышает его эффективность. Он обеспечивает стабильную работу, мгновенно реагируя на изменения нагрузки и окружающей среды и тем самым предотвращая резкое переключение.

Источники плазмы на основе CeraPlas обладают выдающимися характеристиками по сравнению с существующими маломощными генераторами плазмы. Общая концепция генератора плазмы очень элегантна, требуется только низковольтный источник питания, драйвер, CeraPlas и дополнительная подача газа. Таким образом, в зависимости от требований приложения, CeraPlas может предложить широкий спектр конструкций блоков генерации плазмы: от простых ручек и портативных устройств до интегрированных модулей для промышленного применения.

Первый коммерческий продукт с использованием CeraPlas

Первым продуктом на рынке, основанным на CeraPlas, является piezobrush® PZ2, неизнашиваемый источник плазмы с холодным атмосферным давлением, разработанный компанией Relyon Plasma в тесном сотрудничестве с TDK (рис. 5). Пьезощетка PZ2 представляет собой компактное ручное устройство, для которого не требуется внешний обрабатывающий газ. Плазма воспламеняется компонентом CeraPlas в газовом потоке и отличается высокой эффективностью активации. Благодаря низкой температуре плазмы (менее 50 °C) пьезощетку PZ2 можно использовать для активации чувствительных к температуре материалов.Эти особенности в сочетании с его компактными размерами показывают большой потенциал для использования в портативных устройствах и промышленных плазменных приложениях.

PZ2

Образцы CeraPlas уже доступны, и в настоящее время ведется подготовка к серийному производству CeraPlas на основе существующей технологии массового производства многослойных пьезоэлектрических компонентов EPCOS, таких как успешные пьезоактуаторы для автомобильных систем впрыска топлива.

Являясь первым в мире комбинированным компонентом трансформатора и генератора плазмы, CeraPlas подходит для использования в широком спектре инновационных применений, таких как обработка поверхности автомобильных тканей и пластмасс, стерилизация машин для обработки пищевых продуктов и медицинских устройств, или даже непосредственная обработка ран.

Стол: ключевые технические данные для Ceraplas

9002

Рабочее напряжение [V PP ]	12-240195
Рабочая частота [KHZ]	~ 50
Выход Напряжение [KV]	до 15 (в зависимости от нагрузки)
переданная мощность [W]	10 (макс.)
Температура плазмы [° C]	<50
Обработка газа	Воздух, промышленные газы, такие как N2, Ar, He
Скорость образования озона [частей на миллион] (при 8 Вт с индивидуальной настройкой измерения)	20
Размеры [мм]	7 2 901 9 × 2. 8
Набор материалов	Hard Pzt с сопутствующими медными электродами
сборка	Собака	Паяльные монтирующие и соединения в узловых точках

Методы производства и применения в стоматологии и онкологии

Несколько различных типов. CAP были разработаны для биомедицинских целей. Энергия необходима для производства и поддержания плазмы. Можно использовать тепловую, электрическую или световую энергию. Обычно разряд, необходимый для создания CAP, индуцируется электрически.Некоторые методы, используемые для получения CAP, включают: диэлектрический барьерный разряд (DBD), плазменную струю атмосферного давления (APPJ), плазменную иглу и плазменный карандаш.

Разряд через диэлектрический барьер

В 1857 году Siemens впервые провела эксперименты по разряду через диэлектрический барьер (DBD). DBD имеет множество применений, включая стерилизацию живых тканей, инактивацию бактерий, ангиогенез, обработку поверхности и формирование эксимеров [1-12]. Диэлектрический барьерный разряд (ДБР) состоит из двух плоских металлических электродов, покрытых диэлектрическим материалом.Газ-носитель движется между двумя электродами и ионизируется для создания плазмы. Один электрод является электродом высокого напряжения, а другой – заземленным электродом. Для создания разряда, необходимого для создания плазмы, требуются высокие напряжения. Высокое напряжение переменного тока (AC) обычно вызывает дБд с частотами в диапазоне кГц. Потребляемая мощность составляет от 10 до 100 Вт [13-16]. Существует много вариантов конфигурации электродов, но концепция, лежащая в их основе, остается неизменной.Например, некоторые электроды имеют цилиндрическую форму, а не плоскую, а иногда диэлектрический материал покрывает только один электрод вместо обоих.

Совсем недавно Fridman et al. разработали DBD с плавающим электродом (FE-DBD) [17]. Он аналогичен оригинальному DBD и состоит из двух электродов: изолированного высоковольтного электрода и активного электрода. Отличие FE-DBD от DBD в том, что второй электрод не заземлен; это означает, что вторым электродом может быть кожа человека, образец и даже орган.Электрод с питанием должен быть близко к поверхности второго электрода (< 3 мм), чтобы создать разряд. Он был использован на эндотелиальных клетках, меланоме рака кожи и свертывании крови. Он также использовался для стерилизации живых тканей и дезактивации Bacillus stratosphericus (рис.  ) [18-22]. Созданы также плазменные струи с использованием системы ДБР [23-25].

. Схема диэлектрического барьерного разряда и диэлектрического барьерного разряда с плавающим электродом.A представляет образование плазмы с помощью диэлектрического барьерного разряда (DBD), а B представляет собой диэлектрический барьерный разряд с плавающим электродом (FE-DBD).

Различные компоненты плазмы, используемые при стерилизации

Laroussi et al. впервые в 1996 г. было продемонстрировано, что плазма тлеющего разряда, генерируемая при атмосферном давлении, является очень эффективным стерилизующим средством [61]. Считается, что реактивные частицы, заряженные частицы и УФ-фотоны являются основными компонентами, участвующими в стерилизации широкого спектра грамположительных бактерий, грамотрицательных бактерий, спор, биопленок, вирусов и грибков [62-64].

По мнению нескольких авторов, реактивные нейтральные частицы, такие как кислород, гидроксильные радикалы и диоксид азота, играют основную роль в использовании плазмы для целей стерилизации. В 1999 г. Herrmann et al. использовали APPJ с кислородом и без него. Они заметили, что значение D (время, необходимое для уничтожения 90% микроорганизмов) было выше при отсутствии кислорода [27]. Моро и др. пришли к выводу, что кислород играл основную роль в стерилизации Bacillus Subtilis [65], тогда как Richardson et al. также наблюдали, что добавление кислорода к разрядному газу гелию сделало устройство более эффективным в уничтожении бактерий [66]. Кузьмичев и др. пришли к выводу, что наилучшие бактерицидные эффекты были обнаружены при использовании увлажненного кислорода и воздуха.

Ларусси и Лейпольд использовали разные газы для дезактивации спор Bacillus: либо чистый гелий, либо смесь 97% гелия/3% кислорода, либо воздух. Они заметили, что использование чистого гелия привело к значению D более 20 минут, использование смеси гелия и кислорода привело к значению D 10 минут, а использование воздуха привело к значению D 20 секунд. 67].Было обнаружено, что формы кислорода играют основную роль в процессе стерилизации из-за их сильного окислительного воздействия на внешние структуры клеток [68].

Реактивные окислительные формы (АФК) оказались основным механизмом, участвующим в дезактивации бактерий плазмой FE-DBD [69]. Они наблюдали, что плазма генерирует АФК, которые вызывают морфологические изменения E. coli , деполяризацию мембраны, перекисное окисление липидов и повреждение ДНК дозозависимым образом.В этом исследовании они также использовали поглотители АФК и не обнаружили инактивации E. coli после обработки плазмой. Это подтверждает, что АФК являются основным компонентом процесса стерилизации.

Келли-Винтенберг и др. использовали тлеющий разряд атмосферного давления для инактивации грамотрицательных E. coli и использовали просвечивающую электронную микроскопию (ПЭМ) для визуализации физического повреждения микроорганизма, вызванного плазмой.Воздействие плазмы быстро разрушает клеточную стенку и приводит к высвобождению клеточного содержимого в окружающую среду [70].

Мендис и др. [71] и Laroussi et al. [72] предположили, что заряженные частицы могут играть существенную роль в разрыве наружной мембраны бактериальных клеток. Они показали, что электростатическая сила, вызванная накоплением заряда на внешней поверхности клеточной мембраны, может преодолеть предел прочности мембраны на растяжение и вызвать ее разрыв. Тем не менее, это более вероятно для грамотрицательных бактерий из-за их неровной клеточной поверхности.Ларусси и др. подтвердили это, не наблюдая никакого разрыва клетки грамположительного B. Subtilis . Кроме того, Фридман и соавт. показали, что заряженные частицы играют существенную роль в стерилизации, особенно когда плазма находится в непосредственном контакте с микроорганизмами. Они заметили, что прямое применение плазмы привело к повышению эффективности стерилизации. Они пришли к выводу, что, возможно, механизмы, индуцированные зарядом, способствуют процессу стерилизации при прямом воздействии плазмы [73].Стоффелс и др. подтвердили, что заряженные частицы играют важную роль [74].

По данным литературы, роль УФ-излучения в процессе стерилизации до сих пор неясна. Наличие УФ-излучения в плазме сильно зависит от рабочего давления. Вакуумная плазма при разрядах очень низкого давления может генерировать УФ-излучение в диапазоне длин волн, которые, как известно, участвуют в стерилизации (200–290 нм) [75].

Тем не менее, при атмосферном давлении плазма не производит УФ-излучение с длинами волн, подходящими для стерилизации. В 1996 г. Ларусси и соавт. сравнили эффективность стерилизации УФ-излучением ртутной лампы низкого давления с плазмой тлеющего разряда при атмосферном давлении. Они пришли к выводу, что УФ-излучение не было первым агентом, задействованным в процессе стерилизации при атмосферном давлении [61]. Чой и др. и Ларусси и др. измеряли длины волн УФ-излучения, создаваемого при атмосферном давлении.Чой и др. обработанные образцы с ДБР работали на воздухе при атмосферном давлении и не наблюдали никакого УФ-излучения ниже 290 нм [76]. Ларусси и др. не наблюдали никакого УФ-излучения в диапазоне 200–285 нм после использования проточного послесвечения ДСД в воздухе при атмосферном давлении на спорах B. genus [68].

Келли-Винтенберг и др. подверг несколько микроорганизмов воздействию свечения DBD при атмосферном давлении в воздухе. По мнению авторов, время, необходимое для дезактивации микроорганизма, было одинаковым, независимо от того, были ли образцы в непрозрачных пакетах или нет, что отрицает тот факт, что дезактивация была вызвана УФ-излучением [77]. Херрманн и др. обрабатывали Bacillus globigii струей плазмы атмосферного давления, работающей в смесях гелия и кислорода, и блокировали образующиеся реактивные частицы с помощью кварцевого окна, чтобы позволить только УФ-излучению контактировать со спорами. Они не наблюдали какого-либо значительного снижения количества бактерий после лечения [27]. Бирмингем и др. протестировали плазменный покров и заметили, что плазменный покров не генерирует достаточное количество фотонов соответствующей длины волны, и поэтому пришли к выводу, что дезактивация бактериальной споры не была результатом УФ-излучения [78].В плазменной игле, созданной в 2004 году Стоффелсом и др., УФ-излучение измерялось в диапазоне от 250 до 400 нм с максимальной интенсивностью в диапазоне от 305 до 390 нм. При этих длинах волн повреждение клеток и тканей ограничено [45]. Костов и др. также пришел к выводу, что УФ-излучение не играет существенной роли в процессе стерилизации [79]. Преобладание исследований предполагает, что УФ-излучение не оказывает существенного влияния на процесс стерилизации.

Тем не менее некоторые авторы упоминают о возможной роли УФ-излучения в плазменной стерилизации при атмосферном давлении.Тромпетер и др. [80] и Heise et al. [81] использовали аргоновую плазму и пришли к выводу, что инактивация спор происходит из-за УФ-излучения. Парк и др., Ли и др., и Бодам и др. также утверждали, что УФ-излучение играет основную роль [82-84]. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы исследовать и прояснить эти противоречия в литературе.

CAP в стоматологии

Ротовая полость представляет собой среду обитания микробов, насчитывающую более 700 видов, которые живут в гармонии с человеческим организмом [85]. Тем не менее, пародонтоз и кариес являются двумя наиболее распространенными заболеваниями в стоматологии.Каждый год в США тратится 60 миллиардов долларов на лечение стоматологических заболеваний. Кариес зубов определяется как локализованное разрушение тканей зуба кислотами, вырабатываемыми бактериями. [86]. Кариес начинается с небольших участков деминерализации под эмалью. Деминерализация может прогрессировать через дентин и пульпу (рис.  ). S. mutans является одной из основных причин кариеса [87]. Перед пломбированием полостей некротические, инфицированные и деминерализованные ткани удаляют с помощью обработки озоном, механического сверления или лазерной техники [88-95].К сожалению, эти методы могут быть разрушительными, поскольку они могут удалить избыток здоровой ткани, чтобы убедиться, что полость свободна от бактерий. Заболевание пародонта связано с зубным налетом, который представляет собой сложную биопленку полости рта с несколькими видами микробов, организованными в сообщества [96]. Это приводит к отслоению десны от зуба в результате воспаления, что является естественной реакцией организма на зубной налет. Несколько авторов изучали возможное использование CAP для отбеливания зубов, дезинфекции зубов, удаления биопленки, стерилизации инструментов и реставрации композитами (см. список различных применений CAP в разделе «Стоматология»).

Различные компоненты зуба [153] .

Деактивация биопленок-

o S. mutans [97]

o B. cereus и G. Stearothermophilus [98]

o L. acidophilus и S. mutans [99]

o P. Givalis ]

o S. mutans [100]

o Дезинфекция корневых каналов [101]

o E. coli, L. casei, S. mutans и C.albicans на пластинах из агара и дентина [102]

o E. faecalis в корневом канале [103]

o Биопленки ex-vivo на корневых каналах удаленных зубов [50]

Отбеливание зубов –

o Перекись водорода + CAP усиление отбеливания зубов [104-109]

o CAP + физиологический раствор [110]

o Пероксид карбамида + CAP [111]

o Плазменный шлейф + 36% H _{3 4} на 1 удаленных зубах ]

Стерилизация инструментов-

o Удаление биопленок на микроструктурах титана [113,114]

o Стоматологические инструменты [115]

o Титановые диски, инокулированные биопленками [116]

Лечение композитом Адгезивное межфазное соединение [117]

o Обработка CAP улучшает прочность сцепления при растяжении и сдвиге между штифтом и композитом [118]

Перспективным применением КАП в стоматологии является дезинфекция полостей зубов благодаря его высокой эффективности при дезактивации биопленок. Это может предложить менее разрушительный метод подготовки кариеса к пломбированию. Поскольку он работает при комнатной температуре, он не вызывает боли или разрушения тканей. Холодная атмосферная плазма также может быть использована для лечения заболеваний пародонта благодаря ее способности дезактивировать микроорганизмы.

Было показано, что CAP эффективно дезактивирует биопленки. Гори и др. исследовали с помощью плазменной иглы для уничтожения S. mutans , который является основным микроорганизмом, вызывающим кариес зубов [97].Они заметили, что игла для плазмы может убить эти бактерии уже через 10 секунд после обработки. Они пришли к выводу, что плазменная игла может стать привлекательной альтернативой клиническому стоматологическому лечению. Моррис и др. использовали КАП для дезактивации микроорганизмов Geobacillus stearothermophilus и Bacillus cereus [98]. B. cereus , грамположительный микроорганизм, связан с заболеваниями пародонта и пищевыми отравлениями. G. stearothermophilus используется в качестве биологического индикатора эффективности лечения в исследованиях по стерилизации.Оба микроорганизма находились в вегетативных клетках и спорах и обрабатывались либо прямой, либо непрямой плазмой. Они пришли к выводу, что холодная плазма эффективна для уничтожения вегетативных клеток и спор B. cereus в различные моменты времени. G. stearothermophilus вегетативных клеток погибали при прямом и непрямом воздействии плазмы. В 2011 году Ян и соавт. использовали холодную атмосферную аргоновую плазменную щетку для деактивации бактерий полости рта Streptococcus mutans и Lactobacillus acidophilus [99].Они заметили, что аргоновая плазменная щетка эффективно убивает бактерии. Для дезактивации S. mutans требовалось от 11 до 15 секунд (в зависимости от среды, поддерживающей бактерии). Для дезактивации L. acidophilus требовалось немного больше времени: до 5 минут, в зависимости от поддерживающей среды для бактерий.

Махасне и др. использовали низкотемпературную атмосферную плазму для уничтожения Porphyromonas gingivalis , пародонтального патогена, связанного с заболеванием пародонта [57].Плазменный карандаш, созданный Laroussi et al. использовался для эксперимента. Они наблюдали значительное дозозависимое увеличение инактивации P. gingivalis в группе лечения по сравнению с контролем. Канг и др. использовали РЧ атмосферную плазму для инактивации Streptococcus mutans [100]. В качестве газа использовалась смесь аргона и перекиси водорода. Они заметили, что эффективность инактивации сильно зависит от концентрации гидроксильного радикала. Более того, добавляя в газ перекись водорода, они уменьшили образование озона, который естественным образом образуется в CAP.Озон обладает бактерицидными свойствами, но токсичен, что является недостатком для применения в клинике.

CAP также был эффективен при разрушении биопленок как на корневых каналах, так и на зубных срезах. Цзян и др. образовался плазменный шлейф при комнатной температуре [102]. Они использовали его для дезинфекции корневых каналов удаленных человеческих зубов. Два зуба располагались на расстоянии 5 мм от плазменного сопла. Один из них подвергался воздействию гелий-кислородной плазмы в течение 5  минут, тогда как другой подвергался воздействию того же потока гелия-кислорода в течение пяти минут, но без плазмы.Они наблюдали лучшие результаты в уменьшении биопленки в зубе, обработанном плазмой, по сравнению с контролем. Тем не менее плазма не достигла нижней зоны зуба. Авторы объяснили это тем, что плазменный шлейф не имел оптимальной ширины и длины для эффективного воздействия на нижнюю зону.

Рупф и др. использовали струю CAP для уничтожения прилипших микробов полости рта, которые, как известно, вызывают зубной носитель [102]. В качестве газовой смеси использовали гелий, кислород и азот. Использовали четыре микроорганизма: E.coli, L. casei, S. mutans и C. albicans . Эти микроорганизмы помещали на чашки с агаром и на срезы дентина. Обработка плазмой показала противомикробную эффективность против всех микроорганизмов. Антимикробная эффективность была выше на чашках с агаром, чем на срезах зубов. Более того, S. mutans , грамположительные бактерии, показали наибольшую устойчивость к обработке плазменной струей.

Лу и др. использовали плазменно-струйное устройство, которое могло генерировать плазму внутри корневого канала [103].Они использовали его на Enterococcus faecalis , который является одной из наиболее важных бактерий, вызывающих неудачу при лечении корневых каналов. Благодаря низкой температуре плазму можно было безболезненно поместить в корневой канал на ощупь. Использовалась смесь гелия и кислорода. Они заметили, что струя плазмы эффективно дезактивирует Enterococcus faecalis .

В 2013 г. Schaudinn et al. использовали плазменную иглу для устранения ex vivo биопленок на корневых каналах удаленных зубов [50].Они разделили зубы на три группы: обработанные плазменной иглой, обработанные 6% гипохлоритом натрия (антисептик) и контрольные. Они пришли к выводу, что плазменная игла эффективно уничтожает биопленки в удаленных зубах. Однако использование 6% гипохлорита натрия более эффективно.

Исследователи заинтересовались использованием CAP для отбеливания зубов. В настоящее время для отбеливания зубов используется перекись водорода [104]. Гидроксильные радикалы, образующиеся из перекиси водорода, играют основную роль в отбеливании зубов [105].Некоторые исследователи искали альтернативное лечение и обнаружили, что ВП является интересным кандидатом. Они использовали его либо в дополнение к лечению перекисью водорода, либо отдельно. Ли и др. использовали струю плазмы атмосферного давления для отбеливания зубов [106]. В качестве газа-носителя использовался гелий. В эксперименте было использовано 28 удаленных зубов. Все они были разрезаны пополам в продольном направлении и все куски были сложены в две группы. Дентин и поверхность зуба в группе лечения получали H ₂ O ₂  + плазму в течение 10 минут, в то время как дентин и поверхность зуба в контрольной группе получали только H ₂ O ₂ в течение того же периода времени. .Результаты показали трехкратное улучшение отбеливания зубов в группе лечения по сравнению с контрольной группой. Сообщалось, что более высокая эффективность отбеливания зубов в обработанной группе по сравнению с контрольной была обусловлена ​​как удалением белка с поверхности зубов, так и двойной концентрацией гидроксильных радикалов.

Ли и др. также исследовали отбеливание зубов, окрашенных кофе или красным вином. Использование плазмы с перекисью водорода улучшило эффективность отбеливания в 3,7 раза для зубов, окрашенных красным вином, и в 3 раза.1 для зубов, окрашенных кофе, по сравнению с использованием только перекиси водорода [107]. Сан и др. также пришел к выводу, что использование плазмы с перекисью водорода улучшает отбеливание зубов по сравнению с использованием только перекиси водорода [108]. Пан и др. создал новый метод отбеливания зубов с помощью микроструйной струи холодной плазмы, приводимой в действие постоянным током при атмосферном давлении [109]. Было выбрано 60 зубов, которые случайным образом были разделены на три разные группы. В первом случае зубы подвергались воздействию солевого раствора и потока воздуха в течение двадцати минут.Во второй группе зубы подвергались воздействию плазмы и физиологического раствора в течение двадцати минут. В последней группе зубы подвергались воздействию геля перекиси водорода при комнатной температуре в течение того же времени. Они заметили, что белизна зубов в группе, обработанной плазмой, значительно улучшилась по сравнению с первой и последней группой. Они предположили, что реактивные частицы, образующиеся на границе плазма-жидкость-зуб, были причиной большего отбеливания зубов.

Парк и др.продемонстрировали влияние CAP на интракоронковый зуб, окрашенный кровью [110]. Они удаляли однокорневые человеческие зубы и искусственно создавали кариозные полости. Затем зубы были искусственно окрашены богатой гемоглобином гемолизированной кровью. Были использованы две группы. Контрольную группу обрабатывали 30% перекисью водорода в пульповой камере в течение 30 мин, а экспериментальную группу обрабатывали 30% перекисью водорода с КАП. Эффективность отбеливания обработанной группы была примерно в 2 раза лучше, чем у контрольной группы.

Средства для отбеливания зубов в основном основаны на перекиси водорода и перекиси карбамида, где источники света могут использоваться в комбинации. Источники света могут повысить эффективность отбеливания зубов. Нам и др. использовали плазменную струю на сорока удаленных коренных зубах человека с интактными коронками [111]. Сорок зубов были случайным образом разделены на четыре группы (n=10) и обработаны перекисью карбамида + CAP, перекисью карбамида + дуговой плазменной лампой (PAC), перекисью карбамида + диодным лазером или только перекисью карбамида (контроль).Они заметили, что CAP была наиболее эффективной при отбеливании зубов. Более того, они заметили, что CAP не повреждает зуб из-за его низкой температуры.

Ларусси и др. использовали плазменный шлейф на тридцати удаленных человеческих зубах, рандомизированных на две группы: группа I получила плазменный шлейф + 36% H ₂ O ₂ гель в течение 10, 15 и 20  мин, а группа II получила 36% H ₂ O ₂ геля только в течение того же времени [112]. Они наблюдали статистически значимое увеличение отбеливания зубов после воздействия геля CAP + 36% H ₂ O ₂ по сравнению с 36% H ₂ O ₂ только в группах 10 и 20 мин. .Температура в обеих группах лечения оставалась ниже 80 ° F на протяжении всего исследования, что ниже термической угрозы для отбеливания жизненно важных зубов.

Автоклавы и УФ-стерилизаторы в настоящее время используются для стерилизации стоматологических инструментов. Чтобы разработать стоматологический стерилизатор, который может стерилизовать большинство материалов, включая металлы, резину и пластик, исследователи исследовали CAP как универсальный стерилизатор. Рупф и др. использовали струю CAP для удаления биопленок на микроструктурированном титане [113].Они создали биопленки путем внутриротового воздействия на микроструктурированные титановые диски. Миниатюрное плазменное устройство шириной 1,5 см и высотой 2,5 см использовалось с гелием в качестве несущего газа. С помощью флуоресцентной микроскопии и сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) они наблюдали полную дезинфекцию биопленок при однократной обработке плазмой. Тем не менее, комбинация плазмы с воздушно-поверхностным распылением привела к полному удалению биопленки. Использование дополнительной обработки плазмой в конце даже увеличило вероятность полного удаления биопленки.Они также показали, что плазма превосходит хлоргексидин в удалении биопленки.

Кобан и др. использовали CAP на биопленках Streptococcus mutans и мультивидовой слюне, выращенных на титановых дисках in vitro. Они сравнили эффективность стерилизации дисков с помощью CAP и стерилизации с помощью диглюконата хлоргексидина [114]. В отличие от хлоргексидина диглюконата (CHX), раствора для полоскания рта, используемого в стоматологических клиниках, лечение CAP было очень эффективным против S. mutans и многовидовых биопленок слюны.

Сунг и др. также использовали CAP для оценки эффекта стерилизации стоматологических инструментов [115]. Они инокулировали B. subtilis и E. coli на алмазные боры и поливинилсилоксановые материалы. Затем они подвергали их воздействию плазмы на разное время (от 30 до 240  секунд). Они сравнили эффективность плазменного устройства с УФ-стерилизатором. Плазменное устройство значительно уменьшило колониеобразующую единицу (КОЕ) как для E. coli , так и для B. subtilis как на алмазных борах, так и на поливинилсилоксановых материалах.Атмосферное давление нетепловой воздушной плазмы показало лучшие показатели стерилизации, чем УФ-стерилизатор.

Идлиби и др. обработанные Ti-диски, инокулированные биопленками с CAP [116]. Биопленки были случайным образом разделены между следующими видами обработки: CAP, диодный лазер, воздушная абразия и хлоргексидин. Они наблюдали, что обработка CAP уменьшила количество биопленок больше всего среди всех обработок. Тем не менее, CAP не удалось полностью удалить биопленки.

Стоматологические композиты в настоящее время используются для заполнения полостей. Некоторые исследователи исследовали CAP в композитных реставрациях. Плазма генерирует реактивные частицы, которые попадают на поверхность композита, что приводит к модификациям как микроструктуры, так и химии поверхности, что улучшает адгезионное сцепление. Они заметили, что плазменная обработка увеличивает прочность сцепления на границе дентин/композит, что позволяет ему дольше сохраняться на зубах.

Риттс и др. исследовали нетепловую атмосферно-плазменную щетку при реставрации зубов композитными материалами [117]. Они заметили, что обработка щеткой с атмосферной холодной плазмой (ACPB) может модифицировать поверхность дентина и увеличить межфазное сцепление дентин/адгезив.Яврич и др. изучали влияние плазменной обработки на прочность при сдвиге между армированными волокнами композитными штифтами и полимерными композитами для наращивания культи и пришли к выводу, что плазменная обработка, по-видимому, увеличивает прочность связи при растяжении и сдвиге между штифтом и композитами [118].

Влияние КАП на злокачественные клетки

К настоящему времени было проведено несколько исследований влияния CAP на эукариотические клетки. Эукариотические клетки определяются как клетки, в которых генетический материал находится внутри ядра.Некоторые исследователи наблюдали либо отслойку клеток, уменьшение миграции клеток, апоптоз или некроз на нескольких типах клеток в зависимости от мощности и времени воздействия плазмы. Некроз определяется как незапрограммированная гибель клеток в живой ткани. Это приводит к воспалению за счет высвобождения внутриклеточного содержимого. В отличие от некроза, апоптоз представляет собой запрограммированный процесс гибели клеток, приводящий к отсутствию воспаления. Различные группы провели экспериментов in vitro с экспериментами с фибробластами, эндотелиальными клетками, клетками яичников, гепатоцитами человека и гладкомышечными клетками.Стоффелс и др. использовали плазменную иглу на клетках яичников китайского хомячка и наблюдали разные результаты в зависимости от мощности и времени воздействия. При времени воздействия более 10 с и мощности более 0,2 Вт наблюдался некроз. При более низких дозах воздействия на плазму наблюдался апоптоз. При уровне мощности около 50  мВт и времени воздействия 1 с клетки отделялись от образца, не подвергаясь апоптозу [119]. Йонсон и др. [120] также показали отслоение гепатоцитов человека (HepG2) после лечения CAP.Шашурин и др. использовали струю плазмы на клетках фибробластов и наблюдали отслоение клеток при средних уровнях обработки плазмой [121]. Кифт и др. [122] индуцировали апоптоз в клетках фибробластов мыши 3T3, а в другом исследовании они использовали плазменную иглу для лечения эндотелиальных и гладкомышечных клеток млекопитающих. При более низких дозах наблюдалось отслоение клеток, тогда как при более высоких дозах наблюдался некроз [123]. Некоторые исследователи заметили, что CAP уменьшает миграцию клеток как фибробластов, так и эпителиальных клеток за счет увеличения активации интегрина [124].

Из-за воздействия CAP на клетки млекопитающих исследователи заинтересовались его применением и на злокачественных клетках. Традиционные методы лечения раковых заболеваний основаны на удалении опухоли, химиотерапии или облучении. Тем не менее, некоторые виды рака по-прежнему трудно искоренить. In-vitro и in-vivo были проведены исследования эффективности CAP в уничтожении раковых клеток. Результаты пилотных исследований, проведенных несколькими исследовательскими группами, подтвердили, что обработка низкотемпературной плазмой способна индуцировать несколько способов гибели клеток, включая апоптоз и некроз.Они также заметили снижение миграции клеток и индукцию старения раковых клеток. Что касается механизма плазмотерапии атмосферного давления на раковых клетках, гипотеза состоит в том, что основную роль играют АФК. Хорошо известно, что АФК вредны для клеток, вызывая апоптоз, старение или остановку клеточного цикла [125]. Сенсениг и др. предположили, что ROS является механизмом, посредством которого CAP индуцирует апоптоз [126].

Исследователи опубликовали несколько исследований in vitro и in vivo в отношении использования CAP при раке. В исследовании in vitro Fridman et al. использовали обработку плазмой FE-DBD для лечения раковых клеток меланомы [20]. В зависимости от дозы лечения они наблюдали либо апоптоз, либо некроз. Клетки меланомы, обработанные плазмой в низкой дозе, развили апоптоз через несколько часов после обработки. При более высоких дозах в клетках меланомы развивался некроз . Апоптоз также наблюдался на культивируемых клетках рака молочной железы человека, обработанных импульсной плазменной струей атмосферного давления, используемой с Heliox [127].При низких дозах в плазме наблюдался апоптоз, тогда как при более высоких дозах наблюдался некроз. Тиягараджан и др. наблюдали, что CAP может вызывать гибель клеток в раковых клетках лейкемии (клетки THP-1), и существует дозозависимый ответ в индукции гибели клеток. Они также заметили, что более высокие лечебные дозы вызывают некроз, тогда как более низкие лечебные дозы вызывают апоптоз [128]. В 2012 году Partecke et al. наблюдалось, что лечение тканевой переносимой плазмой (TTP) значительно индуцирует апоптоз в раковых клетках поджелудочной железы in vitro , при этом продолжительность лечения 10  секунд показывает самый сильный эффект [129].

Уок и др. использовали CAP на клетках нейробластомы in vitro [130] и пришли к выводу, что CAP снижает метаболическую активность, индуцирует апоптоз и уменьшает количество жизнеспособных раковых клеток прямо пропорционально продолжительности лечения. Кошик и др. использовали струю нетепловой плазмы при атмосферном давлении на раковых клетках головного мозга T98G [131]. Они наблюдали, что процент смертности клеток T98G напрямую зависит от времени воздействия. По мере увеличения воздействия плазмы обработка плазмой увеличивает гибель клеток и ингибирует способность популяции клеток T98G к образованию колоний.Они заметили, что обработка плазмой ингибирует способность клеток T98G образовывать колонии при всех дозах.

Глиобластома — наиболее агрессивная опухоль головного мозга у взрослых. Терапия темозоломидом (ТМЗ) эффективна только при наличии у больных метилирования гена MGMT в опухоли. Керитцер и др. использовали плазму, полученную на электроде поверхностного микроразряда (SMD) на клеточных линиях глиобластомы человека LN18, LN229 и U87MG [132]. Клеточные линии U87MG и LN229 не экспрессируют белок MGMT, в то время как клеточная линия LN18 экспрессирует белок MGMT.ТМЗ также использовали для лечения клеточных линий глиобластомы человека либо отдельно, либо в сочетании с CAP. Они заметили, что TMZ был эффективен только на клеточных линиях с MGMT при использовании отдельно. Они заметили, что предыдущее лечение CAP восстанавливает чувствительность клеток глиомы, устойчивых к TMZ. 60-секундная обработка CAP в сочетании с 100 мМ или 200 мМ TMZ показала статистически значимое увеличение индуцирования остановки клеточного цикла в фазе G2/M по сравнению с обработкой только TMZ.

Ларусси и др.использовали плазменный карандаш на неприлипающих раковых клетках лейкемии, а в качестве газа-носителя использовали гелий [133]. Клетки CCRF-CEM, которые представляют собой неприлипающие раковые клетки лейкемии, суспендировали в растворе среды и обрабатывали CAP в течение 0–10 минут. Они наблюдали дозозависимый ответ в индукции гибели клеток. Они предполагают, что более длительное воздействие плазмы приводит к увеличению образования реактивных частиц. Отсроченный эффект воздействия плазмы на лейкозные клетки может быть связан с инициацией внутриклеточного сигнального каскада, который приводит к запрограммированной гибели клеток.

Некоторые исследователи изучали влияние КАП на активность инвазии при колоректальном раке [134]. Они пришли к выводу, что CAP значительно ингибирует миграцию и инвазию клеток в клетках колоректального рака SW480. Однако наилучшие результаты были при обработке смесью гелия и кислорода по сравнению с контролем или только гелием. Они также заметили, что увеличение напряжения плазмы улучшает результаты.

Холодная атмосферная плазма может быть использована в качестве новой стратегии для индукции старения клеток меланомы [135].Некоторые исследователи использовали «miniFlat-Plaster», в котором используется гибкая и масштабируемая технология поверхностного микроразряда (SMD) для производства плазмы в воздухе. Клетки меланомы обрабатывали в течение одной или двух минут. Двухминутная обработка CAP привела к примерно 50% апоптозу в клеточных линиях меланомы. Напротив, 1-минутной обработки КАП было недостаточно, чтобы вызвать апоптоз, но она вызывала старение (постоянную остановку клеточного цикла, рассматриваемую как хороший механизм, предотвращающий размножение старых или аномальных клеток) и, как следствие, останавливала пролиферацию.Ким и др. использовали атмосферную нетепловую плазму для лечения клеток колоректального рака HCT-116, а также наблюдали остановку роста клеток и апоптоз, вызванные CAP. Более того, плазма снижала активность миграции и инвазии клеток [136].

Уок и др. провели in vivo исследование клеток нейробластомы, введенных мышам [130]. Мышам вводили клетки Neuro2a и лечили CAP. 7 обработанных мышей получили 5 минутную CAP, в то время как 7 контрольных мышей не получали лечения после инокуляции. CAP изначально удаляла опухоли. Хотя у некоторых мышей опухоли рецидивировали, скорость их роста была снижена, а медиана выживаемости мышей в группе лечения увеличилась почти в два раза с 15 до 28 дней. Лечение CAP привело к значительному улучшению выживаемости по сравнению с контрольной группой.

В другом исследовании in vivo Kim et al. не продемонстрировали начального уменьшения размера меланомы, но продемонстрировали способность CAP ингибировать рост опухоли у мышей [137]. Самкам мышей в возрасте от 6 до 8 недель подкожно вводили клетки B16F0.После того, как опухоли достигли размера около 40 мм ³ , мышей обрабатывали микроплазмой в течение 5 секунд либо один раз, либо четыре раза в течение четырех дней подряд. Затем они измеряли длину и ширину опухолей каждые 2–3 дня и рассчитывали объем опухоли. Противоопухолевого эффекта при однократном лечении не наблюдалось. Однако четырехкратное лечение эффективно подавляло рост опухоли (таблица).

Таблица 1

in vitro и in vivo Исследования, выполненные в онкологии с cap

Vandamme et al. использовали плазму FE-DBD на мышах, несущих U87 [138]. Они начали лечение, когда опухоль достигла 150 ± 50 мм 90 587 3 90 588, что соответствует 0-му дню. Мыши получали ежедневное лечение плазмой в течение 6 минут в течение пяти дней подряд. На 6-й день они измерили объем опухоли и обнаружили значительное уменьшение на 56% в группе лечения по сравнению с контролем. Они также выполнили биолюминесцентную визуализацию (BLI) опухоли в день 0 (D0) и день 6 (D6). Они рассчитали отношение D6/D0 интенсивности BLI, соответствующее активности опухоли между началом и концом лечения.Они наблюдали в контрольной группе увеличение интенсивности BLI в 24 раза, тогда как в группе лечения интенсивность BLI увеличилась только в семь раз. Они также оценили долгосрочный эффект лечения плазмой. После завершения плазмы опухоли снова начали расти, но медленнее по сравнению с контрольной группой. Они также наблюдали снижение смертности в группе лечения на 58%. Эти результаты показали значительные противоопухолевые свойства лечения CAP.

Кейдар и др. применили струю плазмы к 10 бестимусным мышам с подкожным раком мочевого пузыря (SCaBER) и к 8 мышам с клетками меланомы B16.В группе рака мочевого пузыря они заметили, что однократное лечение с помощью CAP в течение 5 минут приводило к абляции опухоли. Они также заметили, что опухоли диаметром около 5 мм удаляются после 2-минутной однократной обработки плазмой, в то время как более крупные опухоли уменьшаются в размерах. Более того, аблированные опухоли не росли снова, в то время как частично удаленные опухоли начинали расти снова через неделю после лечения, не достигая исходных размеров даже через 3 недель после лечения. Они также наблюдали хорошие результаты у мышей, привитых меланомой.После лечения CAP в течение пяти минут они заметили, что скорость роста опухоли заметно снизилась, а медиана выживаемости составила 33,5 дня, тогда как в контрольной группе она составляла 24,5 дня [139].

Эксперимент Partecke in-vivo с использованием TTP, индуцированного апоптозом только в верхних клеточных слоях опухоли поджелудочной железы, показал эффективную глубину проникновения в ткань до 60 мкм [129]. Необходимо сделать некоторые улучшения, чтобы плазма могла проникнуть глубже в опухоль.

CAP в терапии рака, конъюгированный с наночастицами золота

Ким и др.создали новый подход к лечению раковых клеток путем инкубации раковых клеток с наночастицами золота, что делает их более уязвимыми для лечения CAP. Они связали наночастицы золота (GNP) с клетками рака кожи меланомы G361 с помощью антитела против FAK. Антитело FAK представляет собой белок, сверхэкспрессированный в клетках меланомы G361 по сравнению с нормальными тканями. Они наблюдали пятикратное улучшение гибели клеток меланомы по сравнению с использованием только плазмы при использовании воздушной плазмы с наночастицами золота, связанными с антителами против FAK [140].Позже они исследовали эффект конъюгатов ЗНЧ с антителами против EGFR и антителами против TFR, обработанными CAP, для селективного лечения раковых клеток [141]. Рецептор эпидермального роста (EGFR) и передающий рецептор (TFR) сверхэкспрессированы в некоторых раковых клетках полости рта. Поэтому антитела против EGFR и антитела против TFR были конъюгированы с GNP для нацеливания на рак полости рта. Они наблюдали значительное улучшение гибели клеток карциномы полости рта по сравнению с использованием только плазмы при использовании CAP со связанными наночастицами с антителом против EGFR или антителом против TFR.

CAP селективность раковых клеток

Несмотря на хорошие результаты, наблюдаемые в исследованиях in vitro и нескольких исследованиях in vivo, требуется дополнительная работа, чтобы сделать САР полезным в клинике. Поиск терапии рака остается сложной задачей, потому что она должна избирательно атаковать только раковые клетки и не давать жить нормальным клеткам. Некоторые исследователи обнаружили, что раковые клетки более чувствительны к CAP, чем нормальные клетки, что может сделать CAP идеальной терапией рака.

Волоцкова и др. показали, что раковые клетки более восприимчивы к воздействию CAP, поскольку более высокий процент клеток находится в S-фазе клеточного цикла [142]. Клеточный цикл определяется как серия событий, происходящих в клетке, ведущих к ее делению и репликации. Клеточный цикл состоит из четырех различных фаз: G1, S (синтез ДНК), G2 (интерфаза) и М-фаза (митоз). Между фазами S и G2 и между фазами G2 и M мы можем найти контрольные точки, которые проверяют, были ли процессы на каждой фазе клеточного цикла точно завершены, прежде чем перейти к следующей фазе.Волоцкова и др. обнаружили, что CAP задерживает прогрессирование клеток рака кожи, препятствуя их прохождению в контрольной точке между фазами G2 и M. Это коррелировало с увеличением ch3A.X, который является маркером, указывающим на повреждение в S-фазе цикла.

Кейдар и др. использовали CAP in vitro на нормальных человеческих эпителиальных клетках бронхов (NHBE), клеточных линиях рака легкого (SW900), клетках мышиной меланомы и первичных макрофагах. Они наблюдали отслоение 60–70% раковых клеток SW900, обработанных плазмой, в то время как отслоение нормальных эпителиальных клеток бронхов человека (NHBE) не наблюдалось в обработанной зоне. Обработка плазмой приводит к значительному снижению количества клеток SW900, тогда как количество клеток NHBE остается почти таким же. Что касается мышиных макрофагов и клеток меланомы B16, они наблюдали селективность плазмы в отношении раковых клеток мышиной меланомы, в то время как мышиные макрофаги не были затронуты [139].

Ким и др. использовали микроплазменное струйное устройство на карциноме легких мыши TC-1 и клетках фибробластов CL.7. Они наблюдали более высокую апоптотическую активность в клетках карциномы легкого TC-1 по сравнению с клетками фибробластов CL.7, обработанными той же дозой и той же продолжительностью.Они пришли к выводу, что опухолевые клетки ТС-1 более чувствительны к обработке плазмой, чем клетки фибробластов CL.7 в этих экспериментальных условиях. Они даже заметили, что при определенных дозах плазмы струя микроплазмы индуцировала только апоптоз клеток карциномы легкого ТС-1. Эта микроплазма может быть использована для избирательного уничтожения клеток карциномы легкого ТС-1 [143]. В другом исследовании они также использовали микроплазму для лечения опухолевых клеток мышиной меланомы B16F0 и клеток мышиного фибробласта CL.7 в течение 0–20 секунд соответственно [144].Они обнаружили, что мышиные опухолевые клетки меланомы были более чувствительны к обработке плазмой, чем мышиные фибробластные клетки при определенных условиях дозы плазмы. Обработка плазмой индуцировала больший апоптоз в опухолевых клетках B16F0, чем в клетках CL.7, когда обработка длилась менее 20 секунд.

Гвеон и др. использовали струю микроплазмы как на метастатических раковых клетках SK-HEP-1, так и на нормальных клетках THLE-2 в течение двух минут с гелием в качестве газа-носителя [145]. Они заметили, что раковые клетки имеют лучшую способность отделяться по сравнению с нормальными клетками после лечения.Согласно биохимическим и биофизическим анализам, раковые клетки, по-видимому, имеют более слабую адгезию и другие реакции на обработку плазмой по сравнению с нормальными клетками.

Джорджеску и др. не наблюдали апоптоза в клетках макрофагов, обработанных CAP, в то время как апоптоз наблюдался на раковых клетках B16 и раковых клетках COLO320 [146]. Амдт и др. также наблюдали, что нормальные меланоциты менее чувствительны к САР-терапии по сравнению с опухолевыми клетками, происходящими из первичных или метастатических меланом [135].

Паннгом и др. обрабатывали клеточные линии рака легких (h560 и HCC1588) и нормальные клеточные линии легких (MRC5 и L132) нетермической DBD плазмой [147]. Они наблюдали более высокую апоптозную гибель клеток в клеточных линиях рака легких, чем в нормальных клеточных линиях легких, обработанных плазмой.

Молекулярный механизм действия КАП на раковые клетки

Тухватулин и др. интересовались механизмом гибели клеток после воздействия плазмы.Они обнаружили, что обработка CAP клеток карциномы толстой кишки человека (HCT116) индуцирует активацию белка p53, который, как известно, инициирует гибель клеток через p53-зависимый путь. Они обнаружили, что активация каспазы 3 зависит от присутствия p53. Они пришли к выводу, что обработка клеток карциномы толстой кишки человека с помощью CAP приводит к апоптозу, зависимому от p53 [148]. Тем не менее, необходимо провести дополнительные исследования в отношении типа повреждения клеток, приводящего к активации p53.

Ян и др. наблюдаемая обработка плазмой увеличивает процент апоптотических клеток, связанных с остановкой клеточного цикла в фазе G2/M.Они обнаружили повышенную экспрессию ингибитора CDK p21 (ингибитора клеточного цикла) и белка p53 [149].

Vandamme et al. лечили клетки глиобластомы человека (U87MG) и карциномы толстой кишки человека (HCT-116) с помощью CAP. Они заметили, что CAP продуцирует большое количество реактивных окислительных частиц (АФК), которые являются основной причиной гибели клеток. После лечения CAP наблюдали остановку клеточного цикла в фазах S и G2/M. Повреждение ДНК наблюдается через 1  час после обработки, что позволяет предположить, что это следствие лечения. Они пришли к выводу, что образование повреждений ДНК в обработанных клетках приводит к остановке клеточного цикла и, наконец, к апоптозу [150]. Они также провели эксперименты in vivo на мышах, несущих U87MG (клетки глиобластомы человека), и наблюдали значительное торможение роста опухоли (40%) в конце лечения по сравнению с контрольной группой [138]. Они предположили, что образование разрывов нитей ДНК опосредует накопление опухолевых клеток в S-фазе, вызывая апоптоз во всей опухоли. Это свидетельствует о том, что компоненты плазмы либо проникают в ткань, либо индуцируют высвобождение АФК внутрь ткани.Это обнадеживает, но точный механизм остается неясным.

Ан и др. наблюдали, что обработка газообразным азотом (N ₂ ) и воздушной плазменной струей индуцировала апоптоз посредством образования АФК и дисфункции митохондрий в клетках карциномы шейки матки (HeLa) [151]. Они использовали струю плазмы либо с воздухом, либо с N ₂ на клетках карциномы шейки матки человека HeLa. Клетки обрабатывали от 2 до 8 минут. Они наблюдали, как N ₂ и воздушные плазменные струи индуцируют апоптоз дозозависимым образом.Уровень АФК увеличивался примерно в 2 и 2,6 раза в клетках HeLa, обработанных струями N ₂ и воздушной плазмы соответственно, по сравнению с необработанными клетками. Интересно, что они наблюдали деполяризацию потенциала митохондриальной мембраны, что является ранним событием апоптоза. Деполяризация приводит к проницаемости митохондриальной мембраны и в результате высвобождает проапоптотические факторы. Они заметили снижение апоптотического эффекта КАП при использовании поглотителей АФК. Это предполагает, что апоптотические эффекты плазменной струи могут быть опосредованы АФК.Используя ингибиторы каспазы-3 и каспазы-9, они также заметили уменьшение гибели клеток, что свидетельствует о потенциальном участии митохондрий в апоптозе.

Паннгом и др. также пришли к выводу, что митохондрии могут быть вовлечены в процесс апоптоза после воздействия на клетки рака легкого нетермической плазмой DBD [147]. Они обнаружили, что потенциал митохондриальной мембраны, активность митохондриальных ферментов и частота дыхания были значительно снижены в раковых клетках при лечении CAP по сравнению с нормальными клетками легких, обработанными плазмой.Они также наблюдали чередование морфологии митохондрий.

Ян и др. предложили механизм действия КАП на раковые клетки в 2012 г. [152]. Они обнаружили, что CAP может контролировать внутриклеточные концентрации ROS, NO и перекиси липидов. Они показали, что концентрации АФК, NO и перекиси липидов напрямую связаны с механизмом гибели клеток гепатоцеллюлярной карциномы печени (HepG2), который включает несколько этапов. Во-первых, в плазме образуются виды NO, что увеличивает концентрацию NO во внеклеточной среде.Затем за счет процесса диффузии увеличивается внутриклеточная концентрация NO, что приводит к увеличению внутриклеточной концентрации АФК. Наконец, окислительный стресс вызывает перекисное окисление липидов, которое повреждает клетку. Совместное действие NO, ROS и перекиси липидов приводит к гибели клеток HepG2. Повышение концентрации NO, АФК и перекиси липидов во время воздействия плазмы коррелировало с уменьшением числа жизнеспособных клеток. (См. список механизмов CAP на раковых клетках).

Перечень механизмов ВП на раковых клетках

o Активация белка p53 [148]

o Активация ингибитора p21 CDK [149]

o Остановка клеточного цикла в фазах G2/M и S [142,149,150]

o АФК приводят к повреждению ДНК, приводящему к гибели клеток остановка цикла [150]

o Апоптоз, вызванный образованием АФК и дисфункцией митохондрий [151]

o Потенциал митохондриальной мембраны, активность митохондриальных ферментов и частота дыхания значительно снижаются в раковых клетках после лечения КАП [147]

o КАП может контролируют внутриклеточные концентрации АФК, NO и перекиси липидов [152]

Точный механизм действия КАП на клетки до сих пор остается неясным.Какие клеточные сигналы индуцирует CAP, до сих пор не выяснено. Чтобы найти оптимальную дозу и тип плазмы для успешного использования в клинике, необходимо лучшее понимание сигнальных событий, вызванных обработкой клеток CAP.

Клинические и биологические принципы применения холодной атмосферной плазмы при раке кожи

Adv Ther. 2016; 33(6): 894–909.

, ¹ , ² , ² , ³ , ⁴ , ⁴ , ^{1, 5} и ⁹ и ^{1, 5}

Isús Gay-Mimberera

¹ Instity Maimónides de Investigación Biomédica de Córdoba (IMIBIC), Больница Universitario Reina Sofía, University of Córdoba, Córdoba, Spain

Maria Carmen García

² Кафедра прикладной физики, University of Córdoba, Beatrje-Tordoba, Испания 900

^{1 1} Instituto Maimónides de Investigación Biomédica de Córdoba (Imibic), больница Универсарио Reina Sofía, Университет Кордоба, Córdoba, Испания

³ Департамент фармации, Универсарио больницы Reina Sofía, Córdoba, Испания

Antonio Rodero- Serrano

⁴ Кафедра физики, Школа инженерных наук Бельмеса, Университет Кордовы, Кордова, Испания

Антонио Велес García-nieto

^{1 1} Instityuto Maimónides de Investigación Biomédica de Córdoba (Imibic), Университет больницы Универсарио Рейна Софии, Университет Кордоба, Кордова, Испания

⁵ Департамент дерматологии, Университет больницы Reina Sofía, Córdoba, Испания

JUAN RUANO

^{1 1} Instituto MaiMónides de Investigación Biomédica de Córdoba (IMIBIC), Университет больницы Reina Sofía, Университет Кордова, Кордова, Испания

⁵ Отдел дерматологии, Университет больницы Reina Sofía, Córdoba, Испания

¹ Instituto Maimónides de Investigación Biomedica de Córdoba (IMIBIC), Hospital Universitario Reina Sofía, University of Córdoba, Córdoba, Spain

² Кафедра прикладной физики, Университет Кордовы, Кордова, Испания

2 Фармацевтический факультет , Hospital Universitario Reina Sofía, Кордова, Испания

⁴ De Кафедра физики, Школа инженерных наук Бельмеса, Университет Кордовы, Кордова, Испания

⁵ Кафедра дерматологии, Больница Университета королевы Софии, Кордова, Испания

Автор, ответственный за переписку. Эта статья распространяется в соответствии с условиями международной лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/), которая разрешает любое некоммерческое использование, распространение и воспроизведение на любом носителе. при условии, что вы укажете первоначальных авторов и источник, предоставите ссылку на лицензию Creative Commons и укажите, были ли внесены изменения. Эта статья цитировалась в других статьях в PMC.

Abstract

Электрохирургические устройства на основе плазмы уже давно используются для коагуляции, рассечения, высушивания и прижигания тканей.Несмотря на свои клинические преимущества, эти технологии включают нагрев тканей, и их эффекты в основном опосредованы теплом. В последнее время в науке и технике с холодной плазмой атмосферного давления (CAP) произошли значительные изменения. Были разработаны новые источники CAP с хорошо контролируемыми температурами ниже 40 °C, что позволяет безопасно наносить плазму на тела животных и людей. В последнее десятилетие появилась новая инновационная область, часто называемая плазменной медициной , которая сочетает в себе физику плазмы, науку о жизни и клиническую медицину.Эта область направлена ​​на использование эффектов мягкой плазмы путем управления взаимодействиями между компонентами плазмы (и другими вторичными видами, которые могут быть образованы из этих компонентов) с определенными структурными элементами и функциями живых клеток. Недавние исследования показали, что CAP может оказывать благотворное влияние при селективном применении при определенных патологиях с минимальной токсичностью для нормальных тканей. Быстрое увеличение количества новых исследований и разработка различных устройств для применения CAP предполагает раннее внедрение холодной плазмы в качестве нового инструмента в области биомедицины.В этом обзоре рассматриваются последние крупные достижения в этой области с упором на биологические эффекты, механизмы действия и клинические данные о применении САР в таких областях, как дезинфекция кожи, регенерация тканей, хронические раны и лечение рака. Эта информация может послужить основой для планирования будущих клинических испытаний для оценки эффективности и безопасности КАП в качестве адъювантной терапии рака кожи.

Ключевые слова: Апоптоз, холодная атмосферная плазма, дерматология, кератиноциты, меланома, немеланомный рак кожи, онкология

Характеристики холодной атмосферной плазмы нейтральные (радикалы, а также возбужденные атомы и молекулы).Все они являются активными видами, способными вызывать различные физические явления и химические реакции. В природе есть много примеров плазмы, например, плазма, генерируемая звездами и полярным сиянием. Плазму также можно создавать в лабораторных условиях; здесь плазма поддерживается за счет приложения к газу внешнего источника энергии, обычно электромагнитного поля. В последние годы плазменная технология вызвала большой интерес из-за ее различных применений в таких областях, как микроэлектроника, ликвидация отходов, освещение и текстиль.Недавно было разработано несколько нетепловых источников плазмы.

Эти источники плазмы можно хорошо контролировать и открывать для воздуха, что позволяет поддерживать CAP с температурой ниже 40 °C. Эти разработки стимулировали терапевтическое применение CAP и появление технологии плазменной медицины.

Тем не менее, применение плазмы на теле человека в медицинских целях имеет богатую историю. В середине девятнадцатого века в качестве терапевтического подхода была введена электротерапия, а искровые и импульсные разряды применялись для лечения ряда заболеваний.Позже были разработаны электрохирургические методики, основанные на использовании плазмы. В электрохирургии селективная коагуляция или рассечение тканей достигается путем нагревания тканей, что приводит к высыханию клеток, денатурации белков или девитализации тканей [1]. Аргоноплазменная коагуляция (АПК) является хорошо зарекомендовавшим себя методом и широко используется сегодня для коагуляции тканей во время эндоскопии (в гастроэнтерологии, общей и висцеральной хирургии, урологии или гинекологии) [2]. APC — это монополярный метод, представленный в 1970-х годах, при котором электрическая энергия передается ткани-мишени в виде тока с помощью аргоновой плазмы.Этот метод конкурирует с традиционной лазерной абляцией. Сравнительные исследования показали, что АПК более эффективен для разрушения тканей благодаря более высокой концентрации энергии. Кроме того, PlasmaJet ^® , другой электрохирургический метод, обладает активностью, которая в основном опосредована тепловым (а значит, деструктивным) взаимодействием с живыми тканями. Он состоит из системы биполярных электродов с аргоном с низким расходом в качестве технологического газа. Этот метод обычно используется для разрезания или коагуляции тканей четко определенным и локализованным образом.Эти прямые аппликации плазмы на живые ткани в электрохирургии основаны на экстремальных взаимодействиях плазмы с клетками или тканями, что может привести к разрушению клеток и локальному «уплотнению» ткани.

В последнее десятилетие, с развитием CAP, появилась современная плазменная медицина. Эта отрасль медицины направлена ​​на использование эффектов мягкой плазмы путем использования определенного взаимодействия компонентов плазмы (и других вторичных видов, которые могут быть образованы из них) со специфическими структурными элементами, а также функциями живых клеток [1].Эти взаимодействия могут приводить как к стимуляции, так и к ингибированию клеточной функции; таким образом, этот метод может быть использован для различных терапевтических целей [3]. В то время как большинство клинических исследований было проведено в области дерматологии, интерес к технологии САР проявился и в других дисциплинах, таких как онкология, хирургия, отоларингология, гастроэнтерология и одонтология [4, 5].

Источники холодной атмосферной плазмы

Новые источники САР, используемые в плазменной медицине, можно разделить на три типа [6]:

1. Прямые источники плазмы Эти источники плазмы используют человеческое тело (например, кожу, внутренние ткани и т. д. ).) в качестве электрода; таким образом, ток, создаваемый плазмой, должен проходить через тело. Наиболее используемой технологией в этой категории является источник плазмы с диэлектрическим барьерным разрядом (DBD).

2. Непрямые источники плазмы Эта плазма генерируется между двумя электродами. Активные частицы, создаваемые плазмой, впоследствии переносятся в целевые области применения. Доступно несколько устройств, от очень узких плазменных игл или струй до более крупных плазменных горелок, таких как kINPen ^® MED, MicroPlasma Jet для атмосферного давления (APMPJ) и MicroPlaSter ^® α и β.

3. Гибридные источники плазмы Эти источники плазмы сочетают в себе преимущества двух вышеупомянутых типов источников плазмы (например, использование технологии производства плазмы прямых источников плазмы и практически бестоковых свойств непрямых источников плазмы). Это достигается введением заземленного сетчатого электрода, имеющего значительно меньшее электрическое сопротивление, чем у ткани; таким образом, в принципе, весь ток может проходить через проволочную сетку. MiniFlatPlaSter является примером гибридного источника плазмы.

Тем не менее, плазма также может генерироваться разрядами в воздухе, инертных газах или любой желаемой смеси. Их можно возбуждать различными способами, включая радиочастоты, микроволновые частоты и высокое напряжение переменного или постоянного тока, в непрерывном или импульсном режиме, чтобы производить химический коктейль активных частиц для биомедицинских применений. В таблице приведены характеристики различных типов плазменных реакторов, которые использовались в дерматологических целях. В источниках холодной плазмы атмосферного давления основными реактивными компонентами являются реактивные нейтральные частицы (включая свободные радикалы и несколько молекул в основном состоянии, таких как пероксиды и озон) и УФ-излучение.Поскольку источники CAP работают при атмосферном давлении при контакте с воздухом, они генерируют большое количество активных форм кислорода (АФК) и активных форм азота (РЧА), которые вместе называются РОНС. Список RONS был представлен в недавнем обзоре, в котором также подчеркивалась роль этих видов в окислительно-восстановительной биологии и их значение для терапевтического применения плазмы [7]. RONS могут сильно влиять на клеточную биохимию и, как известно, играют важную роль в иммунной системе животных и растений, подтверждая представление о том, что они действительно являются ключевыми посредниками в терапии ВП.

Таблица 1

Сводка плазменных источников, используемых в дерматологии

Тип плазмы Источник Устройство плазмы Устройство Частота Частота Техника Напряжение мощности / разряда 30174 Direct Plasma Source DBD Plasmaderm, Cinogy GmbH , Cinogy GmbH AR

DC

DC

Импульсный 100-400 Гц

8 SLM 0. 17-0.24 W / 14 кВ

Melanoma [36]

хроническая язва [36]

хроническая язва [42]

Make Misture [47]

пользовательских дизайна AR + O ₂

DC

60 Гц

No Flow 0,9 Вт / 20 кВ Кератиноцитов [15] 9019 Custom Design Air

DC

8 HZ

No Flow 0,2— 0,4 Вт / 5-6 кВ рана заживления [49]5 Пользовательский дизайн (точка на плоскость договоренности) Air

100 кГц

100 HZ

без потока 14 кВ Обработка кожи (физическая модель) [50] DBD, INP Greifswald Воздух 31 кГц Нет потока 0. 4-1,6 Вт / 13 кВ Изучение раздражения кожи [51] DBD плазменная полоса Air 6,6 кГц No Flow 0,7 Вт / 3,5 кВ Инфицированная рана [52] Direct DBD-BioPlasma Cell Air

15-20 кГц

Импульсный 10-110 Гц

Нет потока 40 Вт / 6-7 кВ Акне и эстетическое лечение [53] Поверхность DBD Воздух/Ar 20–21 кГц Нет потока/0. 5 SLM 0.14-0.3 W / 3.5-10 KV Заживление ран [54] VOLUMEN DBD AR 33 KHZ 0.5 SLM 6 W / 9-10 кВ Заживление ран [54] косвенный плазменный источник Jets kinpen kinpen ^® MED, Neoplas Tools GmbH AR 1-1,5 МГц 3-8 SLM 1-6 кВ

Decontaminate [55]

Psoriasis [43]

Melanoma [50]

Melanoma [50]

Meel Moisture [31]

Влияние плазмы в стратуме Корнеум [56]

рана Заживление [4, 18, 57, 58]

5 Пользовательский дизайн AR / HE AR / HE 10 KHZ 2 SLM 8/10 кВ 8/10 кВ Человеческие мезенхимальные стромальные клетки [30] Пользовательский дизайн HE 230-270 кГц 2 SLM 1. 1-1,18 кВ Melanoma [35, 57] APMPJ HET 60 KHZ 1 SLM 1 SLM 5-5,5 кВ Эндоскопическая стерилизация [4] Пользовательский дизайн он

RF 25 кГц

импульсных 400 Гц

16.5 SLM 25 кВ 25 кВ ран. 2 слм 2–3 Вт/0. 4-0,6 W Изучение плазменного раздражения [51] RF APPJ ARF 13,56 МГц 1,5 МГц 1,5 Вт 1,7 Вт

Antibacterial [59]

Инфицированная рана [51]

Горелки Microplaster ^® , Terraplasma GmbH Ar 2,45 ГГц 2,4-4 SLM 2,2-4 SLM 86-110 W 86-110 W

Рано-заживление ран [9, 24, 40, 41]

Эффект кератиноцитов [19]

Зуд [45]

Гибридный источник плазмы Технология SMD Индивидуальный дизайн Воздух 12. 5 кГц Нет потока 0,5 W M ^-2 /18 кВ Nosocomial Infections [60] Miniflatplaster Air Импульсный 6,75 кГц без потока 7 kv

дезинфекция кожи vivo (бактерии) [61]

Ex vivo носа и глотки

слизистая оболочка [48]

Меланома [13]

Здесь мы рассмотрим последние данные о биологических эффектах, механизмах действия, и клинические преимущества применения КАП в дерматологии.В этом обзоре также подчеркивается потенциальное применение CAP в качестве соадъювантной терапии для лечения опухоли кожи. Анализы, описанные в этой обзорной статье, основаны на ранее проведенных исследованиях. Для публикации этого обзора исследования с участием людей или животных не проводились.

Биологические эффекты и механизмы действия холодной атмосферной плазмы

CAP представляет собой газ, состоящий из нескольких химически активных соединений. При нанесении вызывает физические и химические изменения на биологических поверхностях.В последние годы несколько исследований продемонстрировали биологические эффекты этих изменений. Выяснение ключевого механизма действия КАП на раковые клетки будет иметь решающее значение для определения оптимальной дозы КАП для клинического применения.

Окислительный стресс

Уровень внутриклеточных АФК и РНС (РОНС) жестко регулируется небольшими антиоксидантными молекулами и поглощающими ферментами. В низких концентрациях RONS участвуют в различных биологических процессах, таких как разрушение бактерий макрофагами и эндотелиальная вазодилатация, опосредованная оксидом азота. Однако, когда их уровни превышают возможности системы контроля окислительно-восстановительного баланса, состояние, называемое окислительным стрессом, они могут быть цитотоксическими и вызывать гибель клеток. Окислительный стресс участвует в развитии различных заболеваний, таких как псориаз, хронические язвы и рак.

Раковые клетки проявляют более слабые антиоксидантные механизмы по сравнению с нормальными клетками. Это свойство может способствовать селективной атаке раковых клеток с помощью CAP, опосредованной внеклеточной RONS, что приводит к тяжелому окислительному повреждению и гибели клеток.Шмидт и др. наблюдали, что изменения в окислительно-восстановительном состоянии из-за обработки CAP вызывали изменения в клеточной морфологии и подвижности, но не в жизнеспособности клеток [8]. Авторы также обнаружили, что окислительный стресс, вызванный CAP, может модифицировать экспрессию почти 3000 генов, кодирующих структурные белки и медиаторы воспаления, такие как факторы роста и цитокины.

Экспрессия генов и эпигенетические изменения

Многочисленные исследования оценивали влияние КАП на экспрессию генов и эпигенетику в нескольких клеточных линиях.Применение КАП в течение 2 мин с помощью устройства MicroPlaSter β ^® на культуре фибробластов и на модели мышей с заживлением ран повышало экспрессию коллагена I типа и генов, кодирующих белки, участвующие в процессах заживления ран (интерлейкин 6 [IL-6], IL-8, хемокиновый [мотив C–C] лиганд 2 [CCL2], трансформирующий фактор роста бета 1 [TGF-β1], TGF-β2, лиганд CD40, хемокиновый [мотив C–X–C] лиганд 1 [CXCL1], антагонист рецептора интерлейкина 1 [IL-1RA] и ингибитор активатора плазминогена-1 [PAI-1]), не влияя на клеточную миграцию, пролиферацию и апоптоз [9].Чжун и др. продемонстрировали снижение экспрессии IL-12 и активацию мРНК IL-1β, IL-6, IL-8, IL-10, фактора некроза опухоли α (TNFα), гамма-интерферона (IFNγ) и фактора роста эндотелия сосудов (VEGF) при CAP применяли к культурам кератиноцитов [10]. Парк и др. впервые продемонстрировали изменения в характере метилирования ДНК после применения CAP в клеточной линии рака молочной железы, экспрессирующей рецептор эстрогена (MCF-7), и той, которая его не экспрессирует (MDA-MB-231). Эпигенетические модификации были более обширными в клетках MCF-7, затрагивая промоторную область генов, связанных с «подвижностью клеток», «функцией и развитием соединительной ткани», «развитием подвижности», «клеточно-клеточными коммуникациями и межклеточными взаимодействиями» и «выживание клеток и гибель клеток» [11].

Митохондрии, клеточный цикл и апоптоз

Апоптоз — это тип запрограммированной гибели клеток, а митохондрии действуют как основной регулятор апоптоза. Различные внутриклеточные и внеклеточные сигналы, индуцированные CAP-опосредованным окислительным стрессом, сходятся в митохондриях, увеличивая их трансмембранный потенциал и способствуя высвобождению проапоптотических факторов, включая цитохром c. Этот процесс регулируется семейством белков Bcl-2 и в конечном итоге приводит к активации каспазного каскада [12]. Арндт и др. показали, что когда CAP применяли в течение 2 минут к клеточной линии меланомы, инициировались проапоптотические изменения, такие как фосфорилирование Rad17 и опухолевого супрессора p53, высвобождение цитохрома с и активация каспазы-3 [13].

Клеточный цикл представляет собой серию событий, ведущих к замещению клеток в тканях. RONS, образующиеся после применения высоких доз CAP, могут изменять клеточный цикл, что обычно приводит к апоптозу. Однако более низкие дозы CAP могут также ингибировать клеточную пролиферацию, индуцируя клеточное старение, особенно когда большинство клеток в ткани находятся в пролиферативной фазе, как это наблюдается в большинстве опухолей [13].Как правило, нормальные ткани отличаются от опухолевых пропорцией клеток в каждой фазе клеточного цикла в данный момент времени. Фактически, это может быть биологическим механизмом высокой селективности CAP, вызывающей апоптоз этих клеток при сохранении жизнеспособности неопухолевых клеток. Ян и др. продемонстрировали, что CAP увеличивает процент апоптотических опухолевых клеток за счет блокирования клеточного цикла в контрольной точке G2/M, и этот эффект был опосредован снижением внутриклеточного циклина B1 и циклинзависимой киназы 1 (Cdc2), повышением p53 и ингибитором циклинзависимой киназы 1 (p21) и повышенное соотношение Bcl-2-подобного белка 4 (Bax)/В-клеточной лимфомы 2 (Bcl-2) [14]. Однако важно отметить, что жизнеспособность неопухолевых клеток также может быть изменена, если клетки подвергаются воздействию КАП в течение более длительного периода времени [15].

Воздействие холодной атмосферной плазмы на нормальные клетки кожи

В лабораторных условиях было проведено несколько исследований для определения влияния КАП на клетки, являющиеся частью эпидермиса (т.е. кератиноциты и меланоциты) или дермы (фибробласты) цитоархитектура. В этих исследованиях наблюдались дозозависимые эффекты КАП на клетки.Применение CAP в течение менее 2 минут на кератиноцитах и ​​фибробластах не было связано с повышенной клеточной токсичностью или апоптозом. Однако более низкие или более высокие дозы могут стимулировать или ингибировать миграцию клеток (фибробластов) и пролиферацию (фибробластов и кератиноцитов) соответственно. В большинстве этих исследований в качестве контроля клеток меланомы использовались нормальные меланоциты. В этом обзоре обобщены последние данные о влиянии КАП на клетки кожи.

Антипролиферативные эффекты КАП связаны с увеличением количества кератиноцитов в фазе G2/M1 [16].Венде и др. оценили 40-секундное применение КАП на модели заживления ран in vitro на основе культуры кератиноцитов человека, колонизированных Staphylococcus epidermidis [17]. Снижение бактериальной нагрузки и закрытие искусственной раны улучшились после применения КАП по сравнению с контролем. Хассе и др. исследовали эффекты CAP ex vivo, применяемые к образцам здоровой кожи человека в течение более длительного периода времени. В этом исследовании, несмотря на то, что целостность эпидермиса и характер экспрессии различных кератинов оставались неизменными, было обнаружено, что базальная пролиферация кератиноцитов увеличивается после 1–3 минут воздействия CAP.Апоптоз индуцировался только при применении КАП в течение 3–5 мин [18]. Этот пролиферативный эффект, достигаемый при коротком времени воздействия, может способствовать ускорению процессов заживления. Другие исследования продемонстрировали повышенную экспрессию мРНК IL-8, TGB-1β/TGB-β2 и β-дефенсина через 24–48 часов после воздействия CAP на кератиноциты в течение 2 минут без видимых изменений клеточной пролиферации, миграции или апоптоза. 19].

Заживление ран — сложный и динамичный биологический процесс, требующий последовательной координации клеток, цитокинов, хемокинов и белков ренин-ангиотензиновой системы.Момент, когда резидентные фибробласты достигают способности продуцировать факторы роста и генерировать коллагеновую сеть, является критическим моментом в процессе восстановления ткани [20]. Шашурин и др. наблюдали, что адгезия и миграция фибробластов уменьшались вдвое после 5-минутного применения КАП, что происходило одновременно с подавлением α- и β-интегринов (10% и 22% соответственно) [21]. Последующее исследование, в котором CAP применяли к культуре фибробластов кожи человека менее чем на 1 мин, показало отсутствие изменений клеточной пролиферации и апоптоза [22].Однако в других исследованиях наблюдались противоположные эффекты. Tipa и Kroesen применили CAP к модели раны на основе клеточной культуры в течение 5–15 с и обнаружили, что фибробласты способны быстрее покрывать искусственную рану без каких-либо наблюдаемых цитотоксических эффектов [23]. Наблюдаемое увеличение пролиферативной и миграционной способности фибробластов может быть связано с активацией гамма-рецептора, активирующего пролиферацию пероксисом (PPARγ), опосредованной повышенным внутриклеточным содержанием АФК [19].

Стандартизация процедур и оценка безопасности

Несколько факторов могут влиять на интерпретацию эффектов КАП на клетки и ткани, что затрудняет сравнение результатов, полученных разными исследователями.Необходима стандартизированная система процедур, связанных с источниками плазмы, устройствами и лечебными дозами, используемыми в каждом исследовании. В настоящее время опубликованы только Общие требования DIN к источникам плазмы в медицине (DIN SPEC, 2014), которые были представлены на 5-й Международной конференции по плазменной медицине (ICPM5).

Хотя в большинстве исследований, проведенных на людях, описывался краткосрочный профиль безопасности плазменного устройства, в настоящее время нет единого мнения о том, какую стратегию следует использовать для решения этой проблемы. В нескольких исследованиях определяли переносимую тканью плазму (ТТП). Например, Исбари и др. оценивали переносимость и безопасность КАП с использованием устройств FlatPlaSter 2.0 и MiniFlatPlaSter с помощью гистологии, электронной микроскопии и оценки повреждения ДНК [24]. Ма и др. определили, что внутриклеточные механизмы были наиболее эффективными в защите клеток от окислительного стресса, вызванного плазмой, за счет снижения гибели клеток [25]. Ладеманн и др. основное внимание уделялось оценке воздействия УФ-излучения и температуры на кожу после применения КАП у нескольких пациентов и здоровых добровольцев.Они показали, что УФ-излучение, испускаемое КАП, было на порядок ниже, чем минимальная эритемная доза (минимальная доза, необходимая для получения солнечного ожога кожи in vivo), и в областях, обработанных КАП, не наблюдалось теплового повреждения [26]. Венде и др. недавно использовали стандартизированные процедуры для оценки мутагенного потенциала плазмы kIN-Pen ^® MED в клинике [27]. Они продемонстрировали, что RONS, генерируемые плазмой, не могли напрямую взаимодействовать с ДНК или были обнаружены в низких концентрациях, что должно способствовать восстановлению повреждений ДНК с помощью клеточных механизмов.Таким образом, было установлено, что плазма не является генотоксичной для клеток человека in vitro. Наконец, следует подчеркнуть, что, несмотря на эти попытки, еще предстоит провести исследования in vivo, оценивающие потенциальные долгосрочные побочные эффекты CAP.

Противоопухолевые эффекты CAP и их потенциальное применение в дерматологии

CAP продемонстрировал значительный противораковый потенциал в отношении широкого спектра типов рака. Несколько исследований показали, что опухолевые клетки более чувствительны к CAP по сравнению с нормальными клетками; таким образом, эту технологию следует рассматривать как идеальное средство для лечения рака.

Как описано ранее, CAP может избирательно индуцировать апоптоз опухолевых клеток [28]. Эта особенность поддерживает CAP как новый терапевтический инструмент, который дополняет клинические преимущества, получаемые при традиционном лечении, поскольку последнее может привести к повреждению окружающих здоровых тканей и связано с более высокими затратами на лечение и/или риском побочных эффектов. В отличие от химиотерапии и лучевой терапии наиболее привлекательной чертой ВП является ее избирательная способность уничтожать раковые клетки.На сегодняшний день несколько исследований продемонстрировали преимущества струйного применения CAP в культуре клеток, полученных из опухолей человека, или в бессмертных клеточных линиях и на животных моделях (таблица). Селективность CAP наблюдалась не только в раковых клетках, но и в различных линиях раковых клеток. Убивающая способность CAP зависит от дозы и обратно пропорциональна скорости роста раковых клеток. Различные исследования изучали влияние CAP на клеточную адгезию, миграцию и способность к инвазии. CAP может уменьшить адгезию клеток, не вызывая некроза.Фактически, CAP был способен вызывать открепление определенных клеток за счет действия АФК на наружную клеточную мембрану, не обязательно вызывая какие-либо внутриклеточные изменения [29]. Этот эффект оказался обратимым; таким образом, он может служить основой для будущих приложений CAP в микрохирургии опухолей.

Таблица 2

Биологические эффекты холодной плазмы в доклинические модели различных рак

30174 Плазма Время выдержки модель Лимфома [62] DBD Plasma Разное, от 30 до 480 S Человеческая моноцитарная лимфомальная клеточная линия (U937) Метаболическая активность, жизнеспособность клеток и апоптоз Рак молочной железы [63] Custom Design 30, 60 и 120 с Метастатическая клеточная линия человека (MDA-MB-231) Пролиферация и миграция клеток Рак яичников [64] NEAPP Различные, от 2 до 9015 клеток Рак яичников линии (SKOV3 и HRA) Пролиферация клеток и апоптоз Колоректальный рак [65] Факел со спреем 1 с 901 95 Колоректальных раковых клеточных линий Миграция и вторжение рак легких [66] Plasma Plume 10 S Человеческая аденокарцинома сотовой линии (A549) DNA повреждение и жизнеспособность клеток печень рак [67] Микроструйная плазма 2 мин Клеточная линия рака печени человека (SK-HEP-1) Адгезия клеток Карцинома легкого [68]0 Индивидуальный дизайн (9CU5) 20 S 20 S TC-1 Клетки мыши легких Апоптоз Рак поджелудочной железы [69] Плазменная струя Kinpen 09 5, 10 и 20 с Линия рака рака поджелудочной железы человека (Colo-357 и PaTu8988T)/линия клеток мыши (6606PDA) Жизнеспособность клеток и апоптоз Некожная плоскоклеточная карцинома [70] Индивидуальный дизайн (GWU) 10, 30 и 45 с 195 Клеточные линии плоскоклеточного рака головы и шеи Жизнеспособность клеток и образование колоний Рак предстательной железы [71] Индивидуальный дизайн – Рак предстательной железы [72] μ-APPJ Различные, от 2 мин до 20 мин Клетки рака предстательной железы PC-3 Жизнеспособность клеток, экспрессия белка и количественный анализ оксида азота 915 Рак простаты 9017 73] Kin-Pen Med 10 S Человеческих эпителиальных клеточных линий ПК (LNCAP и PC-3) пролиферация клеток и апоптоз Glioma [74] DBD Plasma — человек клеточная линия глиомы (U373MG) Жизнеспособность клеток Глиобластома [75] DBD плазма 20 с/день × 3 дня Глиома U87-Luc опухоль на бестимусных мышах BALB/c nude и C57bl6 Температурные и противоопухолевые эффекты Глиобластома [76] SMD плазма 30, 60 и 120 с ДНК клеток Жизнеспособность клеток ДНК Глиобластома человека повреждение и клеточный цикл Глиобластома [77, 78] Индивидуальный дизайн (GWU) Различные, от 60 до 180 с Линия раковых клеток глиобластомы человека (U87) апоптоз Глиобластома [79] DBD плазма 30, 60, 90 и 180 с Клеточные линии глиомы (U87, U373, A172), человеческие нормальные астроциты E19VEC7 и 6 , клеточный цикл и апоптоз Нейробластома [80] Плазма на основе гелия 0, 30, 60 и 120 с Клетки Neuro2a мышиная нейробластома

915 активность и апоптоз

Данные, относящиеся к проценту или времени улучшения, достигнутого после лечения ВП, сильно различаются в разных исследованиях. Существует много методологических различий (тип КАП, время воздействия и расстояние до клеток), которые затрудняют сравнение результатов (например, клеточный апоптоз после применения КАП колеблется от 20% до 40% клеток меланомы и <10% меланоцитов). ) [13]. Что касается времени, необходимого для достижения улучшения, большинство рассмотренных исследований были выполнены после применения CAP в течение 1–180 с на клеточных культурах (таблица ). Краткосрочные эффекты в большинстве случаев оценивались через 1–3 дня; для изучения хронических эффектов необходимы более длительные сроки, но в этом случае невозможно использовать клеточные культуры из-за слияния клеток; таким образом, для этой цели следует использовать модели животных.

В большинстве исследований CAP применяли непосредственно к клеткам или тканям. Однако за последние 4 года было обнаружено, что среда, облученная CAP, эффективно убивает раковые клетки. Эти среды использовались на клеточных линиях мезенхимальной стромы и миеломы LP-1, и большинство наблюдаемых эффектов было опосредовано видами H ₂ O ₂ и O ₂ [30]. Ян и др. недавно определили H ₂ O ₂ в качестве основных реактивных частиц и цистеин в качестве центральной молекулы-мишени в облученных САР средах, используемых для клеток глиобластомы и рака молочной железы [31].Активированная плазмой вода (PAW), пример среды, облученной CAP, является многообещающим противораковым терапевтическим средством, которое имеет ряд преимуществ по сравнению с прямым применением CAP. Эти преимущества следует учитывать при рассмотрении вопроса о внедрении PAW в клинике. PAW можно хранить в холодильнике в течение 1 недели, не теряя своих противораковых свойств [32]. Эта функция позволит централизованно производить PAW в больницах с использованием одного генератора плазмы. Затем PAW можно упаковать и распределить по различным операционным, если это необходимо для лечения рака, в течение одного дня.Кроме того, PAW можно наносить местно на поверхность опухоли или вводить в опухоль [33]. Эта особенность имеет важное значение в дерматологии, потому что опухоли кожи легко доступны при использовании этих подходов. Однако основные принципы применения PAW при раке, особенно для лечения рака кожи, остаются неопределенными.

Окислительный стресс может играть различную роль в патогенезе рака кожи человека. Наиболее клинически значимыми дерматологическими опухолями являются базально-клеточная карцинома, кожная плоскоклеточная карцинома и злокачественная меланома.Клетки меланомы проявляют повышенный окислительный стресс, который может повредить окружающие ткани, тем самым поддерживая прогрессирование метастазирования [34]. Когда CAP применяли к бессмертной клеточной линии меланомы в течение 2 минут, апоптоз индуцировался в раковых клетках, но не в неопухолевых меланоцитах [13]. Обработка CAP в течение 1 минуты не индуцировала апоптоз, хотя наблюдалось длительное ингибирование пролиферации клеток, что способствовало старению клеток. Важно отметить, что это продемонстрировало способность применения КАП удалять опухолевые клетки из пролиферативной фазы клеточного цикла.Исхак и др. также наблюдали аналогичный эффект, сравнивая линию клеток меланомы с меланоцитами в культуре [35]. Повышенные внутриклеточные АФК индуцировали экспрессию генов, участвующих в клеточном апоптозе, опосредованном TNFα и киназой, регулирующей сигнал апоптоза (ASK). Когда клетки предварительно обрабатывали N -ацетилцистеином и антителом против TNFα, сигнал апоптоза ингибировался. Недавно Daeschlein и соавт. оценили противоопухолевую эффективность САР, вводимой в сочетании с электрохимиотерапией на основе блеомицина, на мышиной модели меланомы.Комбинированная терапия значительно улучшила выживаемость мышей по сравнению с одной лишь электрохимиотерапией [36].

На сегодняшний день еще предстоит провести экспериментальные и/или клинические исследования применения КАП при немеланомном раке кожи (например, при базально-клеточном и плоскоклеточном раке). При немеланомном раке кожи снижение антиоксидантной защиты, вызванное хроническим воздействием УФ-излучения, может способствовать канцерогенезу [34]. Связанное исследование, оценивающее использование CAP в культивируемых эксплантах некожной эпидермоидной карциномы головы и шеи человека низкой степени тяжести, продемонстрировало, что плазма может снижать жизнеспособность клеток и увеличивать фрагментацию ДНК и клеточный апоптоз [37].

Клиническое применение КАП на коже человека

Влияние КАП на человека изучалось в нескольких исследованиях, а исследований, связанных с раком кожи, не проводилось. В большинстве клинических испытаний оценивали эффективность и безопасность применения холодной плазмы, главным образом, в качестве адъювантного лечения хронических кожных язв. Это связано с частой бактериальной колонизацией или раневой инфекцией при хронических кожных язвах, что может повлиять на адекватное восстановление структуры и функции ткани. Кроме того, маловероятно развитие резистентности бактерий на основании механизма действия CAP [38, 39].Дизайн исследования и полученная информация об эффективности и безопасности КАП могут послужить основой для разработки будущих клинических испытаний по оценке КАП как варианта лечения рака кожи [40–42]. Практически все клинические исследования ВП проводились с использованием медицинских устройств, предназначенных для местного применения (MicroPlaSter ^® α, MicroPlaSter ^® β и PlasmaDerm ^® VU 2010), в соответствии с планом клинических испытаний фазы I или II с использованием небольшого количества здоровых добровольцев или пациентов (от 14 до 70). Во всех случаях лечение переносилось хорошо, значимых различий в частоте нежелательных явлений в группе ВП по сравнению с контролем не наблюдалось. Результаты, полученные в других исследованиях по применению CAP у людей, носят косвенный характер; большинство из них было сообщено в виде отчетов о случаях заболевания или небольших серий случаев, и все исследования проводились при нераковых заболеваниях кожи. В большинстве исследований лечение ВП было не более эффективным, чем плацебо; тем не менее, он хорошо переносился без соответствующих нежелательных явлений [43–45].Недавно Метельманн и соавт. опубликовали ретроспективный обзор 12 пациентов с некожным распространенным плоскоклеточным раком головы и шеи, которых лечили CAP для обеззараживания инфицированных раковых изъязвлений. Когда они оценивали противораковые эффекты, в некоторых случаях после воздействия КАП наблюдалась поверхностная частичная ремиссия опухоли [46].

Заключение

Недавняя разработка новых источников плазмы и устройств для простого нанесения КАП на кожу проводилась параллельно многочисленным исследованиям, проведенным in vitro, ex vivo и на людях. Было показано, что при прямом или косвенном нанесении на клеточные культуры или модели заболеваний (in vitro или in vivo с использованием животных моделей) CAP снижает пролиферацию, адгезию и миграцию клеток и вызывает селективный апоптоз неопластических клеток, не повреждая нормальные клетки. Эти избирательные эффекты могут быть связаны с различиями во внутриклеточном окислительном статусе и фазе клеточного цикла между нормальными и опухолевыми тканями. Кроме того, чрезмерные уровни окислительных радикалов, индуцированные CAP, могут вызывать повреждение ДНК и переход клеточного цикла в состояние старения, апоптоза или некроза.Противоопухолевый эффект лечения CAP можно регулировать, контролируя время лечения, состав источника газа, скорость потока газа и напряжение питания. Когда CAP используется для облучения среды или воды для получения WAS, следует учитывать расстояние между источником CAP и жидкостью, а также конечный объем. Несмотря на растущее количество доказательств, подтверждающих его использование, исследования ВП у людей все еще ограничены. В большинстве этих исследований было показано, что CAP хорошо переносится без каких-либо наблюдаемых краткосрочных побочных эффектов.Поэтому мы предлагаем дальнейшее изучение ВП, включая использование PAW, в качестве потенциальной адъювантной терапии опухолей кожи, таких как базально-клеточная карцинома, плоскоклеточная карцинома и злокачественная меланома.

Благодарности

Никакое финансирование или спонсорство не было получено для этого исследования или публикации этой статьи. Все авторы соответствуют критериям авторства Международного комитета редакторов медицинских журналов (ICMJE), несут ответственность за достоверность работы в целом и дали окончательное одобрение версии для публикации.Авторы хотели бы поблагодарить Editage (http://www.editage.com) за редактирование на английском языке.

Раскрытие информации

Хесус Гай-Мимбрера, Мария Кармен Гарсия, Беатрис Исла-Техера, Антонио Родеро-Серрано, Антонио Велес Гарсия-Ньето и Хуан Руано не могут ничего раскрыть.

Соблюдение этических норм

Анализы, описанные в этой обзорной статье, основаны на ранее проведенных исследованиях. Для публикации этого обзора исследования с участием людей или животных не проводились.

Открытый доступ

Эта статья распространяется в соответствии с условиями международной лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/), которая разрешает любое некоммерческое использование, распространение, и воспроизведение на любом носителе, при условии, что вы укажете автора(ов) оригинала и источник, предоставите ссылку на лицензию Creative Commons и укажете, были ли внесены изменения.

Ссылки

1. фон Ведтке Т., Рейтер С., Мазур К., Вельтманн К.Д.Плазма для медицины. Phys Rep. 2013; 530: 291–320. doi: 10.1016/j.physrep.2013.05.005. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]2. Райзер Дж., Зенкер М.М. Аргоноплазменная коагуляция для открытых хирургических и эндоскопических применений: современное состояние. J Phys D Appl Phys. 2006; 39:3520–3523. doi: 10.1088/0022-3727/39/16/S10. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]3. Heslin C, Boehm D, Milosavljevic V, Laycock M, Cullen PJ, Bourke P. Количественная оценка свертывания крови холодной атмосферной плазмой. Плазма Мед. 2014;4:153–163.doi: 10.1615/PlasmaMed.2014011997. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]4. Zuo X, Wei Y, Wei Chen L, Dong Meng Y. Неравновесная струя микроплазмы при атмосферном давлении: подход к эндоскопической терапии. Физ плазма. 2013;20:083507. doi: 10.1063/1.4817958. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]5. Конг М.Г., Кроезен Г., Морфилл Г. и соавт. Плазменная медицина: вводный обзор. Новый J физ. 2009;11:115012. doi: 10.1088/1367-2630/11/11/115012. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 6. Исбари Г., Циммерманн Д.Л., Симидзу Т. и др. Нетермическая плазма – более пяти лет клинического опыта.Клин Плазма Мед. 2013; 1:19–23. doi: 10.1016/j.cpme.2012.11.001. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 7. БД Грейвз. Возникающая роль активных форм кислорода и азота в окислительно-восстановительной биологии и некоторые последствия для применения плазмы в медицине и биологии. J Phys D Appl Phys. 2012;45:263001. doi: 10.1088/0022-3727/45/26/263001. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]8. Schmidt A, von Woedtke T, Bekeschus S. Периодическое воздействие на кератиноциты холодной физической плазмы – модель in vitro окислительно-восстановительных заболеваний кожи.Оксид Мед Селл Лонгев. 2016; 2016:9816072. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]9. Арндт С., Унгер П., Вакер Э. и др. Холодная атмосферная плазма (CAP) изменяет экспрессию генов ключевых молекул механизма заживления ран и улучшает заживление ран in vitro и in vivo. PLoS один. 2013;8:e79325. doi: 10.1371/journal.pone.0079325. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]10. Чжун С., Донг Ю., Лю Д. и др. Поверхностная воздушная плазма индуцировала гибель клеток и высвобождение цитокинов кератиноцитами человека в контексте псориаза.Бр Дж Дерматол. 2016; 174: 542–52. [В паблике] 11. Пак С-Б, Ким Б, Пэ Х и др. Дифференциальные эпигенетические эффекты атмосферной холодной плазмы на клетки рака молочной железы MCF-7 и MDA-MB-231. ПЛОС Один. 2015;10:e0129931. doi: 10.1371/journal.pone.0129931. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]12. Ан ХДж, Ким Ки, Ким Джи, Мун Э, Ян С.С., Ли Дж.С. Струя плазмы атмосферного давления вызывает апоптоз с участием митохондрий посредством образования свободных радикалов. ПЛОС Один. 2011;6:e28154. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] 13.Арндт С., Вакер Э., Ли Ю. Ф. и др. Холодная атмосферная плазма, новая стратегия индукции старения клеток меланомы. Опыт Дерматол. 2013; 22: 284–289. doi: 10.1111/exd.12127. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 14. Ян X, Цзоу Ф, Чжао С и др. О механизме плазмы, индуцирующей клеточный апоптоз. IEEE Trans Plasma Sci. 2010; 38: 2451–2457. doi: 10.1109/TPS.2010.2056393. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 15. Kim KC, Piao MJ, Madduma Hewage SRK и др. Плазма нетеплового диэлектрического барьерного разряда повреждает кератиноциты человека, вызывая окислительный стресс.Int J Mol Med. 2016;37:29–38. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]16. Blackert S, Haertel B, Wende K, von Woedtke T, Lindequist U. Влияние нетепловой плазмы атмосферного давления на клеточные структуры и процессы в кератиноцитах человека (HaCaT) J Dermatol Sci. 2013;70:173–181. doi: 10.1016/j.jdermsci.2013.01.012. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 17. Венде К., Ландсберг К., Линдеквист У., Вельтманн К.Д., фон Ведтке Т. Отличительная активность нетепловой плазменной струи атмосферного давления на эукариотических и прокариотических клетках при совместном культивировании кератиноцитов и микроорганизмов.IEEE Trans Plasma Sci. 2010; 38: 2479–2485. doi: 10.1109/TPS.2010.2052835. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 18. Хассе С., Дуонг Тран Т., Хан О. и др. Индукция пролиферации базальных эпидермальных кератиноцитов холодной плазмой атмосферного давления. Клин Эксп Дерматол. 2016;41(2):202–209. doi: 10.1111/ced.12735. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 19. Арндт С., Ландталер М., Циммерманн Дж. Л. и соавт. Влияние холодной атмосферной плазмы (CAP) на β-дефенсины, воспалительные цитокины и молекулы, связанные с апоптозом, в кератиноцитах in vitro и in vivo. ПЛОС Один. 2015;10:e0120041. doi: 10.1371/journal.pone.0120041. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]20. Брун П., Патхак С., Кастальюоло И. и др. Генерируемая гелием холодная плазма тонко регулирует активацию фибробластоподобных первичных клеток человека. ПЛОС Один. 2014;9:e104397. doi: 10.1371/journal.pone.0104397. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]21. Шашурин А., Степп М.А., Хоули Т.С. и соавт. Влияние атмосферной струи холодной плазмы на экспрессию поверхностных интегринов живых клеток.Плазменный процесс Полим. 2010;7:294–300. doi: 10.1002/ppap.2006. [CrossRef] [Google Scholar]

22. Лопес Б.Б., Де Паула Лейте Крафт М.Б., Редер Дж., Батиста FRX, Пуззи М.Б. Взаимодействие между нетепловой плазмой атмосферного давления и дермальными фибробластами ex vivo. проц инж. 2013;59:92–100.

23. Типа RS, Kroesen GMW. Плазмостимулированное заживление ран. IEEE Trans Plasma Sci. 2011; 39: 2978–2979. doi: 10.1109/TPS.2011.2159868. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 24. Исбари Г., Кёритцер Дж., Митра А. и др.Эксперименты ex vivo на коже человека для оценки безопасности новых устройств с холодной атмосферной плазмой. Клин Плазма Мед. 2013; 1:36–44. doi: 10.1016/j.cpme.2012.10.001. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 25. Ма Р., Фэн Х., Ли Ф. и др. Оценка антиоксидантной защиты клеток от обработки холодной плазмой атмосферного давления. Appl Phys Lett. 2012; 100:3–7. [Google Академия] 26. Ладеманн Дж., Рихтер Х., Алборова А. и соавт. Оценка риска применения плазменной струи в дерматологии. J Биомед Опт.2009;14:054025. doi: 10.1117/1.3247156. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 27. Венде К., Бекешус С., Шмидт А. и др. Оценка риска струи холодной аргоновой плазмы с точки зрения ее мутагенности. Mutat Res Genet Toxicol Environ Mutagen. 2016; 798–799: 48–54. doi: 10.1016/j.mrgentox.2016.02.003. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 28. Кейдар М. Плазма для лечения рака. Plasma Sour Sci Technol. 2015;24:033001. doi: 10.1088/0963-0252/24/3/033001. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 29. Кифт И.Е., Курди М., Стоффельс Э.Прикрепление и апоптоз после обработки плазмой иглы культивируемых клеток. IEEE Trans Plasma Sci. 2006; 34: 1331–1336. doi: 10.1109/TPS.2006.876511. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 30. Сюй Д., Лю Д., Ван Б. и др. Генерация OH in situ из O ₂ ⁻ и H ₂ O ₂ играет решающую роль в плазмоиндуцированной гибели клеток. ПЛОС Один. 2015;10:e0128205. doi: 10.1371/journal.pone.0128205. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]31. Ян Д., Талбот А., Нурмохаммади Н. и др.Принципы использования сред, стимулированных холодной атмосферной плазмой, для лечения рака. Научный доклад 2015; 17 (5): 18339. doi: 10.1038/srep18339. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]32. Адачи Т., Танака Х., Нономура С. и др. Активированная плазмой среда индуцирует повреждение клеток A549 посредством спирального апоптотического каскада с участием митохондриально-ядерной сети. Свободный Радик Биол Мед. 2015;79:28–44. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2014.11.014. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 33. Утсуми Ф., Кадзияма Х., Накамура К. и др.Влияние непрямой неравновесной плазмы атмосферного давления на антипролиферативную активность в отношении клеток хронического химиорезистентного рака яичников in vitro и in vivo. ПЛОС Один. 2013;8(12):e81576. doi: 10.1371/journal.pone.0081576. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]34. Сандер К.С., Хэмм Ф., Элснер П., Тиле Дж.Дж. Окислительный стресс при злокачественной меланоме и немеланомном раке кожи. Бр Дж Дерматол. 2003;148(5):913–922. doi: 10.1046/j.1365-2133.2003.05303.x. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 35.Исхак М., Кумар С., Варинли Х. и др. Производство АФК, индуцированное плазмой атмосферного газа, активирует путь TNF-ASK1 для индукции апоптоза раковых клеток меланомы. Мол Биол Селл. 2014; 25:1523–1531. doi: 10.1091/mbc.E13-10-0590. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]36. Daeschlein G, Scholz S, Lutze S, et al. Сравнение между холодной плазмой, электрохимиотерапией и комбинированной терапией на мышиной модели меланомы. Опыт Дерматол. 2013; 22: 582–586. doi: 10.1111/exd.12201. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 37.Вельц С., Эммерт С., Канис М. и др. Холодная атмосферная плазма: многообещающая дополнительная терапия плоскоклеточного рака головы и шеи. ПЛОС Один. 2015;10:e0141827. doi: 10.1371/journal.pone.0141827. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]38. Maisch T., Shimizu T., Li Y-F, et al. Деколонизация MRSA, S. aureus и E. coli плазмой холодного воздуха с использованием модели кожи свиньи in vitro. ПЛОС Один. 2012;7:e34610. doi: 10.1371/journal.pone.0034610. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]39.Klampfl TG, Isbary G, Shimizu T, et al. Стерилизация плазмой холодного атмосферного воздуха против спор и других микроорганизмов, представляющих клинический интерес. Appl Environ Microbiol. 2012; 78: 5077–5082. doi: 10.1128/AEM.00583-12. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]40. Исбари Г., Морфилл Г., Шмидт Х.У. и др. Первое проспективное рандомизированное контролируемое исследование по снижению бактериальной нагрузки с использованием холодной атмосферной аргоновой плазмы на хронических ранах у пациентов. Бр Дж Дерматол. 2010; 163:78–82. [PubMed] [Google Scholar]41.Исбари Г., Хайнлин Дж., Симидзу Т. и др. Успешное и безопасное использование 2 минутной холодной атмосферной аргоновой плазмы при хронических ранах: результаты рандомизированного контролируемого исследования. Бр Дж Дерматол. 2012; 167:404–410. doi: 10.1111/j.1365-2133.2012.10923.x. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]42. Brehmer F, Haenssle HA, Daeschlein G, et al. Облегчение хронических венозных язв нижних конечностей с помощью ручного генератора плазмы с диэлектрическим барьерным разрядом (PlasmaDerm®) VU-2010: результаты моноцентрового, двустороннего, открытого, проспективного, рандомизированного и контролируемого исследования (NCT01415622) J Eur Acad Dermatol Венереол. 2015;29:148–155. doi: 10.1111/jdv.12490. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]43. Клебес М., Ладеманн Дж., Филипп С. и соавт. Влияние переносимой тканями плазмы на лечение вульгарного псориаза по сравнению с обычным местным лечением: пилотное исследование. Клин Плазма Мед. 2014;2:22–27. doi: 10.1016/j.cpme.2013.11.002. [CrossRef] [Google Scholar]44. Isbary G, Morfill G, Zimmermann J, Shimizu T, Stolz W. Холодная атмосферная плазма: успешное лечение поражений при болезни Хейли-Хейли. Арка Дерматол. 2011; 147: 388–390.doi: 10.1001/archdermatol.2011.57. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]45. Хайнлин Дж., Исбари Г., Штольц В. и др. Рандомизированное двустороннее плацебо-контролируемое исследование эффективности и безопасности атмосферной нетепловой аргоновой плазмы при зуде. J Eur Acad Dermatol Venereol. 2013;27:324–331. doi: 10.1111/j.1468-3083.2011.04395.x. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]46. Metelmann HR, Nedrelow DS, Seebauer C, et al. Лечение рака головы и шеи и физическая плазма. Клин Плазма Мед. 2015;3:17–23. дои: 10.1016/j.cpme.2015.02.001. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 47. Daeschlein G, Scholz S, Ahmed R, et al. Холодная плазма хорошо переносится, не нарушает кожный барьер и не снижает влажность кожи. J Dtsch Dermatol Ges. 2012;10:509–515. [PubMed] [Google Scholar]48. Welz C, Becker S, Li Y-F, et al. Влияние холодной атмосферной плазмы на культуру слизистой оболочки. J Phys D Appl Phys. 2013;46:045401. doi: 10.1088/0022-3727/46/4/045401. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 49. Тиеде Р., Хиршберг Дж., Даешляйн Г., фон Вэдтке Т., Виоэль В., Эммерт С.Плазменные аппликации: дерматологический взгляд. Contrib Plasma Phys. 2014;2:118–130. doi: 10.1002/ctpp.201310061. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 50. Раджасекаран П., Мертманн П., Бибинов Н., Вандке Д., Виол В., Авакович П. Источник плазмы DBD, работающий в однониточном режиме, для терапевтического использования в дерматологии. J Phys D Appl Phys. 2009;42:225201. doi: 10.1088/0022-3727/42/22/225201. [CrossRef] [Google Scholar]51. Бендер С., Маттес Р., Киндел Э. и др. Потенциал раздражения нетепловой плазмы атмосферного давления в het-CAM.Плазменный процесс Полим. 2010;7:318–326. doi: 10.1002/ppap.200

9. [CrossRef] [Google Scholar]52. Boekema BKHL, Vlig M, Guijt D, et al. Новое гибкое устройство DBD для лечения инфицированных ран: оценка in vitro и ex vivo и сравнение со струей аргоновой плазмы RF. J Phys D Appl Phys. 2016;49:044001. doi: 10.1088/0022-3727/49/4/044001. [CrossRef] [Google Scholar]53. Chutsirimongkol C, Boonyawan D, Polnikorn N, Techawatthanawisan W, Kundilokchai T. Нетермическая плазма для лечения акне и эстетического улучшения кожи.Плазма Мед. 2014; 4:79–88. doi: 10.1615/PlasmaMed.2014011952. [CrossRef] [Google Scholar]54. Хартель Б., фон Ведтке Т., Велтманн К.-Д., Линдеквист Ю. Возможное применение нетепловой плазмы атмосферного давления при заживлении ран. Биомол Тер. 2014; 22: 477–490. doi: 10.4062/biomolther.2014.105. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]55. Daeschleia G, Scholza S, Ahmed R, et al. Обеззараживание кожных покровов низкотемпературной плазменной струей атмосферного давления и плазмой диэлектрического барьерного разряда.Джей Хосп заражает. 2012; 81: 177–183. doi: 10.1016/j.jhin.2012.02.012. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]56. Fluhr JW, Sassning S, Lademann O, et al. Обработка кожи in vivo переносимой тканями плазмой влияет на физиологию кожи и профиль антиоксидантов в роговом слое человека. Опыт Дерматол. 2011;21:130–134. doi: 10.1111/j.1600-0625.2011.01411.x. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]57. Исхак М., Базака К., Остриков К. Проапоптотическая NOXA участвует в гибели клеток меланомы, вызванной плазмой атмосферного давления.J Phys D Appl Phys. 2015;48:464002. doi: 10.1088/0022-3727/48/46/464002. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 58. Jacofsky MC, Lubahn C, McDonnell C, et al. Оптическая эмиссионная спектроскопия с пространственным разрешением струи гелиевой плазмы и ее влияние на скорость заживления ран в модели мыши с диабетом. Плазма Мед. 2014; 4:177–191. doi: 10.1615/PlasmaMed.2015012190. [CrossRef] [Google Scholar]

59. Boekema BKHL, Hofmann SS, van Ham BJT, Bruggeman PJ, Middelkoop E. Антибактериальная плазма на безопасном уровне для клеток кожи.J Phys D Appl Phys. 2013;46:422001.

60. Морфилл Г., Симидзу Т., Стеффес Б., Шмидт Х-У. Внутрибольничные инфекции — новый подход к профилактической медицине с использованием плазмы. Новый J физ. 2009;11:115019. doi: 10.1088/1367-2630/11/11/115019. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 61. Ли Ю. Ф., Тейлор Д., Циммерманн Дж. Л. и соавт. Лечение кожи in vivo с использованием двух портативных плазменных устройств: сравнение прямого и непрямого лечения холодной атмосферной плазмой. Клин Плазма Мед. 2013; 1:35–39. doi: 10.1016/j.cpme.2013.09.001. [CrossRef] [Google Scholar] 62. Кошик Н., Кумар Н., Ким Ч., Кошик Н.К., Чой Э.Х. Плазма диэлектрического барьерного разряда эффективно вызывает апоптоз при моноцитарной лимфоме человека. Плазменный процесс Полим. 2014; 11:1175–1187. doi: 10.1002/ppap. 201400102. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 63. Ван М., Холмс Б., Ченг Х, Чжу В, Кейдар М, Чжан Л.Г. Холодная атмосферная плазма для селективного удаления метастатических клеток рака молочной железы. ПЛОС Один. 2013;8:e73741. doi: 10.1371/journal.pone.0073741. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]64.Исэки С., Накамура К., Хаяши М. и др. Избирательное уничтожение клеток рака яичников путем индукции апоптоза неравновесной плазмой атмосферного давления. Appl Phys Lett. 2012;100:113702. doi: 10.1063/1.3694928. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 65. Ким Ч., Квон С., Бан Дж. Х. и др. Влияние атмосферной нетепловой плазмы на инвазию клеток колоректального рака. Appl Phys Lett. 2010;96. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]66. Joh HM, Choi JY, Kim SJ, Chung TH, Kang T-H. Влияние дополнительного газообразного кислорода на клеточный ответ клеток рака легкого, индуцированный струей плазмы гелия при атмосферном давлении.Научный доклад 2014; 4: 6638. doi: 10.1038/srep06638. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]67. Гвеон Б., Ким М., Би Ким Д. и др. Дифференциальные реакции рака печени человека и нормальных клеток на плазму атмосферного давления. Appl Phys Lett. 2011;99:063701. doi: 10.1063/1.3622631. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 68. Ким Дж.Й., Баллато Дж., Фой П. и др. Апоптоз клеток карциномы легкого, индуцированный холодной микроплазмой на основе гибкого оптического волокна. Биосенс ​​Биоэлектрон. 2011; 28: 530–538. doi: 10.1016/j.биос.2011.07.039. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]69. Партек Л.И., Эверт К., Хаугк Дж. и соавт. Тканепереносимая плазма (ТТП) индуцирует апоптоз в раковых клетках поджелудочной железы in vitro и in vivo. БМК Рак. 2012; 12:1–10. дои: 10.1186/1471-2407-12-473. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]70. Герреро-Престон Р., Огава Т., Уэмура М. и др. Лечение холодной атмосферной плазмой избирательно воздействует на клетки плоскоклеточного рака головы и шеи. Int J Mol Med. 2014; 34: 941–946. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]71.Херст AM, Frame FM, Мейтленд, штат Нью-Джерси, Коннелл, Д.О. Низкотемпературная плазма: новая фокальная терапия локализованного рака предстательной железы. Биомед Рез Инт. 2014;2014:878319. doi: 10.1155/2014/878319. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]72. Гибсон А.Р., Маккарти Х.О., Али А., О’Коннелл Д., Грэм В.Г. Взаимодействие вытекающей плазмы нетеплового атмосферного давления с клетками рака предстательной железы PC-3. Плазменный процесс Полим. 2014;11:1142–1149. doi: 10.1002/ppap.201400111. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 73. Weiss M, Gümbel D, Hanschmann E-M, et al.Обработка холодной атмосферной плазмой вызывает антипролиферативные эффекты в клетках рака предстательной железы за счет окислительно-восстановительных и апоптотических сигнальных путей. ПЛОС Один. 2015;10:e0130350. doi: 10.1371/journal.pone.0130350. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]74. Conway GE, Casey A, Milosavljevic V, Liu Y, Howe O, Cullen PJ, et al. Нетепловая атмосферная плазма вызывает независимую от АФК гибель клеток глиомы U373MG и усиливает цитотоксичность темозоломида. Бр Дж Рак. 2016;114(4):435–443.doi: 10.1038/bjc.2016.12. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

75. Vandamme M, Robert E, Pesnel S, et al. Противоопухолевый эффект плазменной обработки ксенотрансплантатов глиомы U87: предварительные результаты. Плазменный процесс Полим. 2010;7:264–73.

76. Köritzer J, Boxhammer V, Al E. Восстановление чувствительности химиорезистентных клеток глиомы с помощью холодной атмосферной плазмы. ПЛОС Один. 2013; 8:1–10. doi: 10.1371/journal.pone.0064498. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]77. Cheng X, Murphy W, Recek N, et al.Синергический эффект наночастиц золота и холодной плазмы в терапии рака глиобластомы. J Phys D Appl Phys. 2014;47:335402. doi: 10.1088/0022-3727/47/33/335402. [CrossRef] [Google Scholar] 78. Cheng X, Sherman J, Murphy W, Ratovitski E, Canady J, Keidar M. Влияние настройки состава холодной плазмы на жизнеспособность клеток глиобластомы. ПЛОС Один. 2014; 9:1–9. doi: 10.1371/annotation/33c838f9-dc56-402f-bc29-f526c9472ec2. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]79. Сиу А., Волоцкова О., Ченг Х. и др.Дифференциальные эффекты холодной атмосферной плазмы при лечении злокачественных глиом. ПЛОС Один. 2015;10:e0126313. doi: 10.1371/journal.pone.0126313. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]80. Уолк Р.М., Снайдер Дж., Шринивасан П. и др. Холодная атмосферная плазма для абляционного лечения нейробластомы. J Pediatr Surg. 2013;48:67–73. doi: 10.1016/j.jpedsurg.2012.10.020. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

Может ли Plasma Pen оставить шрамы? Стоит ли делать подтяжку век?

Лечение плазменной ручкой находится на подъеме.Они особенно популярны для подтяжки век, шеи и других областей лица и тела. Один из самых частых вопросов, которые мне задают, — может ли плазменная ручка оставить шрамы? Все зависит от обрабатываемой кожи и процесса заживления. Вот что вам нужно знать:

Как это работает

Процедуры плазменной подтяжки кожи включают в себя использование устройства, похожего на ручку, которое нацеливается на мельчайшие частицы кожи и, по сути, надувает их дымом. Энергия плазмы испаряет кожу в месте попадания и превращает ее из твердого тела (вашей кожи) в газ (струйку дыма).

На рынке есть множество устройств, включая PlexR, Plasma Revive, Plasma Fibroblast, которые, по сути, делают то же самое. Все они вызывают сотни крошечных ран, где бы ни проходило лечение.

Пусть ваша кожа заживет, чтобы избежать шрамов

Мелкие ранки, которые образовались, затем покрываются струпьями или корочками. Это выглядит как маленькие коричневые/черные пятна по всей обработанной коже. Ключ к образованию рубцов или их отсутствию частично зависит от того, как вы ухаживаете за струпьями.Во избежание образования рубцов необходимо:

• Содержите струпья в чистоте, промывая их прохладной кипяченой водой.
• Не срывайте их — пусть сами отпадут, хоть и сильно чешутся!
• Не используйте ничего, что может запутаться и стянуть их.
• После того, как они сойдут, убедитесь, что вы защищаете кожу с высоким SPF в течение как минимум 1 месяца.

Сразу после процедуры ожидайте появления отечности (особенно вокруг глаз), и ваша кожа может быть очень горячей.Струпья начинают развиваться довольно быстро, и их отпадение может занять от 5 до 10 дней.

Тип кожи имеет значение

Если у вас азиатский или черный тип кожи, вам определенно не следует делать процедуры Plasma Pen. Это потому, что у вас гораздо более высокая концентрация меланина в вашей коже. Вполне вероятно, что ваша пигментация будет настолько нарушена, что у вас останется обесцвеченная кожа.

Вы рискуете получить так называемую поствоспалительную гиперпигментацию.Это когда кожа выглядит темнее или гипопигментация, когда кожа выглядит очень светлой и навсегда теряет свой цвет.

Другие соображения по поводу образования рубцов

У большинства людей, подвергшихся плазменной подтяжке кожи, не остается рубцов. Однако следует учитывать некоторые факторы, которые могут привести к образованию рубцов.

• Убедитесь, что эстетический терапевт, который проводит лечение, знает, что он делает! Звучит очень очевидно, но я видел результаты лечения начинающих косметологов, которые пошли плохо.
• Точки обработки должны быть хорошо разнесены – не слишком близко друг к другу. Если кожа чрезмерно обработана, она потеряет слишком много пигмента, даже на светлом типе кожи, и кожа может стать гипопигментированной. В основном это означает, что он потеряет свой цвет и будет выглядеть очень бледным и не будет соответствовать коже вокруг него.
• На веках лучше проводить больше процедур с небольшими улучшениями каждый раз, чем проводить очень агрессивные процедуры. Это связано с тем, что если раны расположены слишком близко, они могут начать сливаться в одну большую рану, и тогда ваша кожа не сможет зажить должным образом.Это особенно верно для глаз, так как вы не можете держать веки неподвижно.
• Выполняйте это лечение только в том случае, если вы физически здоровы и обычно не оставляете шрамов. Вы узнаете, плохо ли у вас заживает кожа, если дважды подумаете, прежде чем проводить лечение на очень видимой части кожи.
• По возможности проведите лечение в невидимом месте. Например, если мы проводим процедуру по подтяжке шеи, мы на самом деле «плазмаем» кожу на задней части шеи, чтобы подтянуть переднюю часть! У большинства людей эта область скрыта под волосами и гораздо менее заметна.Таким образом, клиент чувствует гораздо меньше беспокойства и более уверенно идет вперед.

Стоит ли?

Я бы сказал, что это действительно зависит от того, насколько сильно вас беспокоят ваши веки, шея или что-то еще. Кроме того, вы можете рассмотреть альтернативные методы лечения. На веках единственной реальной альтернативой является хирургическое вмешательство, поэтому лечение Plamsa менее инвазивно, чем хирургическое вмешательство, но дает очень хорошие результаты.

Я надеюсь, что эта короткая статья помогла ответить на вопрос — может ли плазменная ручка оставить шрамы? Очевидно, что да, но если вы последуете моему совету, вы значительно снизите риск и получите все преимущества этого замечательного лечения.

Если вам нужна дополнительная информация о лечении плазмой, включая цены, посетите нашу страницу Plasma Revive здесь.

Или вы хотели бы прочитать: Можно ли подтянуть веки без операции?

В качестве альтернативы, если у вас есть вопросы, напишите мне по адресу: [email protected].

От первого лица: Моя новая жизнь в качестве донора плазмы — Новости здоровья потребителей

История не была моим союзником, когда я пришел в Центр крови Тихого океана в центре Сан-Франциско.В первый раз, когда я сдал кровь 10 лет назад в спортзале средней школы, я поймал себя на том, что дышу в бумажный пакет после приступа гипервентиляции. В следующий раз, три года назад, я чуть не потерял сознание во время сдачи крови, которую организовал мой друг. Его улыбка померкла, когда он увидел меня лежащей ничком, с холодным компрессом на лбу и лицом, таким же белым, как борт грузовика банка крови.

На этот раз, когда я подошел к стойке регистрации, я узнал, что мое имя было отмечено. Я боялся, что моя репутация опередила меня.Меня дисквалифицировали за недостаток стойкости во время предыдущих сдач крови, и меня бесцеремонно отослали. Но правда, как оказалось, была намного лучше.

Кровь знаменитостей

«Знали ли вы, что у вас AB-положительная кровь?» — спросил меня техник Центра крови Тихоокеанского региона Деннис Крейдер. «Только четыре процента людей являются AB-положительными. Это означает, что вы универсальный донор плазмы: ваша плазма может быть использована для помощи любому нуждающемуся пациенту».

Меня не отправили домой.Скорее, меня попросили заполнить место в их списке звездных доноров, и они записали меня на прием по сдаче плазмы в следующий понедельник. Гордость переполняла мои вены. Я вышла за дверь, чувствуя себя знаменитостью, и провела выходные, набираясь сил и увлажняя себя, как марафонец. (Плазма, которая на 90 процентов состоит из воды, составляет 55 процентов вашей крови, и они собирались отобрать у меня ее много.)

Любой может стать донором плазмы, но большинство людей становятся лучшими донорами цельной крови.Подавляющее большинство людей либо О-положительны, либо А-положительны, поэтому большинство других людей могут получить свои эритроциты при переливании. Деннис объяснил, что мои эритроциты — то, что вы даете при стандартной сдаче крови, и то, что я сдавал раньше, — были практически бесполезны. Их могли получить только те, у кого была AB-положительная кровь. Но моя плазма — жидкость и белок в крови — была особенной. Врачи используют плазму, важный строительный элемент для свертывания крови, в неотложных случаях гемофилии, при несчастных случаях или хирургических операциях, связанных с сильным кровотечением, а также в случаях печеночной недостаточности.

Даже во времена беспрецедентного донорства кровь в цене. Хотя полмиллиона человек сделали донорство в течение нескольких недель после 11 сентября 2001 года, этот избыточный запас был недолгим — эритроциты, которые не выдерживают замораживания, сохраняются всего около 30 дней. Плазма, которую можно заморозить, имеет срок годности один год, но обычно ее отправляют пациентам в течение нескольких дней, потому что ее сдает относительно мало людей. Из 38 процентов американцев, имеющих право на пожертвование, только 8 процентов делают это, и еще меньше делают пожертвования чаще одного раза в год.

Моя плазма должна была быть извлечена посредством сложного процесса, называемого плазмаферезом или аферезом. Я узнал, что есть много дисквалифицирующих факторов. Прежде чем попасть в кресло для кормления, вы должны пройти несколько обычных тестов (температура, кровяное давление, пульс, уровень железа) и ответить на сложную анкету. Если вы собираетесь сдавать кровь, вы должны быть готовы к этой анкете. Он длинный, и некоторые вопросы странные. «С 1980 года, — был задан один вопрос, — вам делали инъекции бычьего инсулина, сделанного из крупного рогатого скота в Соединенном Королевстве?» Другие вопросы довольно личные, касающиеся вашей сексуальной жизни и незаконного употребления наркотиков.

В этот день единственным препятствием для меня был уровень железа. Банку крови требуется минимум 38 процентов железа в крови. При первом розыгрыше я весил около 35 процентов, заигрывая с анемией. Я проклинал себя за то, что не ел стейк на завтрак, но второе чтение показало, что я набрал 39 процентов. Моя кровь сплотилась с поздним приливом железа, как звезда трека, находящая другую передачу на последнем круге.

«Мы на месте!» Я прошептал своим венам, когда мы направились к ряду роскошных кресел, предназначенных для доноров плазмы.

Эритроциты снова могут вернуться домой

Когда игла вошла в мою правую руку, я на мгновение запаниковал. У меня пересохло во рту. Я уже был обезвожен! Но вскоре странное спокойствие охватило меня. Во-первых, сотрудники Центров крови Тихоокеанского региона не просто специалисты по переливанию крови, они, по-видимому, также обучены успокаивать. Между их голосами и подогревом подлокотников — похожих на обогреватели сидений в машине — я действительно чувствовал себя комфортно, когда из моей руки текла кровь.(Деннис сказал мне, что кто-то однажды провел телефонную конференцию во время его афереза, так что вы можете устроить себе творческую многозадачность, не вставая со стула.) и знакомый с иглами (я делал прививки от аллергии пять лет подряд), я все еще был благодарен за удобства, которые предоставил банк крови: тяжелое одеяло, укрывавшее мою проколотую руку, подогрев подлокотников и горячий чай. Все они сдерживают общий озноб, который некоторые люди испытывают на протяжении всего процесса.Гениальность аппарата для афереза ​​в том, что он берет всю вашу кровь и разделяет ее на разные части, в зависимости от того, что от вас хотят, а затем отдает оставшуюся часть обратно. В моем случае это означало взять мою плазму и вернуть все остальное (эритроциты, лейкоциты и тромбоциты).

Трубка, из которой берется кровь из вашей руки, питает аппарат. По пути эта трубка разветвляется, и ваша кровь смешивается с цитратом натрия, антикоагулянтом. Без цитрата натрия, препятствующего свертыванию крови, повторное введение клеток крови было бы невозможным.

В центре находится центрифуга, вращающаяся со скоростью 7000 об/мин. Джекпот, моя желанная плазма, отделяется и собирается в миске под центрифугой, где она подается в трубку, а затем в мешок. До того, как это произошло, банк крови заверил меня, что нет никакой возможности заражения кровью другого человека. Для каждого донора плазмы есть одноразовый пластиковый набор. Мне сказали, что даже во время вращения в центрифуге ваша кровь никогда не соприкасается с машиной или кровью другого донора.

Я слышал, что плазму описывают как «соломенного цвета», но мое лучшее сравнение — извините — было с мочой. Плазма медленно собирается в пакете, пока не наберется 680 кубических сантиметров (сс), или чуть больше пинты. Пинта — приблизительная цель, и это количество можно разделить на три части для использования пациентами. В зависимости от вашего веса их потребуется немного больше или меньше. Кроме того, чем больше жидкости вы употребляете, тем меньше интервалов и времени потребуется.

Через запланированные промежутки времени машина реверсирует.Я почувствовал, как давление на плечо ослабло, а это означало, что мои вены снова «раскрылись» для важного события: мне вернули эритроциты, лейкоциты и тромбоциты. Я забеспокоился. Будут ли эти частички крови, вкусившие жизнь снаружи, снова быть счастливыми в жилах моего родного города? Возвращаясь по трубе из большого вращающегося города центрифуги, разве они не испытывали энтузиазма тащиться по скучным улицам моего кровотока?

Но все казалось совершенно нормальным. Это действительно свидетельство разума и тела: во-первых, тому, кто придумал, как совершить такой подвиг, и, во-вторых, человеческому кровотоку за то, что он обладает устойчивостью, чтобы продолжать функционировать, как будто ничего необычного не произошло.Для меня чудо, что они могут взять вашу кровь и влить ее обратно в вас, и вы можете просто встать со стула и вернуться к работе.

Через полчаса, после трех обменов, Деннис сказал мне, что у них есть вся необходимая плазма. Затем последовала жуткая, но странно яркая часть. Чтобы восполнить часть вашей плазмы, они смешивают ваши последние возвращенные клетки крови с 500 мл физиологического раствора, обычной внутривенной жидкости. Я наблюдал, как кровь в пробирке быстро меняла цвет с темно-красного на оттенок розового, возвращаясь обратно в мой кровоток.Эффект от этого, ощущение от приема этой «разбавленной» крови буквально подобно льду в жилах. Секунд на тридцать я был хладнокровным. Рептилия. Не каждый день это чувствуешь.

Кусочек пирога или пончик

Когда Деннис вынул иглу, не было ни потоотделения, ни гипервентиляции. Никаких мимолетных мыслей, что это было оно для меня. Просто прекрасное чувство, которое приносит доброе дело. «Думаю, теперь я готов уйти», — сказал я улыбающемуся волонтеру. Я принял пончик, который она предложила, и вышел оттуда на крепких ногах.Хотя аферез является более длительным и сложным процессом, чем стандартное донорство, кажется, что у вас меньше шансов пострадать от побочных эффектов после его окончания, поскольку вы получите обратно все свои эритроциты. Я чувствовал себя так хорошо, что всю дорогу до работы шел пешком, где заканчивал свой обычный день, как будто мне только что не сделали капитальный ремонт моей системы кровообращения. Мои сувениры включали повязку на руку и футболку с надписью, что я являюсь частью команды афереза. Я с гордостью рассказал об этом своим коллегам.

С тех пор я возвращался один раз (доноры плазмы могут сдавать не реже одного раза в месяц).В последний раз, когда я был там, пришла женщина с AB-положительной кровью, и Деннис осторожно попытался убедить ее сдать плазму. Сидя в кресле, откинувшись на спинку кресла, я рассказал о своей пестрой истории пожертвований — и о своем страхе перед повторным пожертвованием. «Но я здесь, чтобы сказать вам, что это пустяки. Настоящий кусок пирога». Удивительно, но я прошел путь от гипервентиляционной корзины до блаженного представителя. Я не могу придумать лучшего свидетельства конвертации, чем это. Не знаю, увижу ли я ее в кресле рядом со мной, когда буду делать следующее пожертвование, но надеюсь.

Дополнительные ресурсы

Если вы собираетесь сдавать кровь, вы должны знать, чего ожидать. Американский Красный Крест располагает обширной информацией, включая список дисквалифицирующих факторов: http://www.redcross.org/

Запись на сдачу крови:

Центры переливания крови в Тихоокеанском регионе: 888/393-GIVE
Американский Красный Крест: 1-800-GIVE-LIFE
Американские центры крови: 1-888-USBLOOD

Ссылки

Интервью с Деннисом Крейдером, специалистом по аферезу, Тихоокеанский центр крови.

«Красное золото: эпическая история крови», KQED Public Телевидение и радио, http://www.pbs.org/wnet/redgold/index.html

Американский Красный Крест. Часто задаваемые вопросы о пожертвованиях. http://www.redcrossblood.org/donating-blood/donation-faqs

Центры крови Америки. 56 фактов о крови (2007). http://www.americasblood.org/go.cfm?do=page.view&pid=12

Что такое PRP-терапия для лица? Как это работает?

Когда специалисты в нашем офисе проводят PRP-процедуры для лица, у многих наших клиентов возникает множество вопросов до начала процедуры.Они слышали много слухов, фактов, мифов, а иногда и вводящей в заблуждение информации об этих новых средствах для омоложения кожи. Лучший способ справиться со всей дезинформацией — предоставить вам холодные факты о PRP (плазме, богатой тромбоцитами) уходе за лицом.

Всегда полезно узнать о любом лечении, которое вы рассматриваете, узнать о его преимуществах, недостатках, стоимости и другую соответствующую информацию. Вот краткий обзор PRP-процедур для лица:

.

Что такое PRP-процедуры для лица?

Вы, наверное, слышали о плазменных процедурах для лица, богатых тромбоцитами, также известных как процедуры для лица PRP.Основной процесс начинается с того, что техник берет цельную кровь, а затем использует центрифугу для отделения эритроцитов. Оставшаяся богатая тромбоцитами плазма используется в процедуре для лица.

Проще говоря, PRP-терапия для лица использует тромбоциты и плазму вашей собственной крови на вашем лице. Натуральные химические вещества в вашем собственном PRP наносятся на ваше лицо, а затем микроиглы вводятся в кожу во время короткой процедуры. Как только плазма введена, она начинает выполнять свою работу по омоложению всего лица, подтягиванию морщин и разглаживанию общего вида.Это возможно благодаря тому, что основные химические компоненты PRP стимулируют рост коллагена.

Некоторые люди предпочитают делать только одну процедуру по уходу за лицом, в то время как другие проходят регулярную серию процедур. Чем чаще вы делаете PRP-терапию лица, тем дольше будут сохраняться результаты каждой процедуры, что составляет от трех до шести месяцев.

Каковы ключевые преимущества PRP-процедур для лица и почему они так популярны?

• Они действительно улучшают внешний вид вашей кожи
• Аллергическая реакция исключена, поскольку плазма взята из вашего собственного тела
• Боль и дискомфорт минимальны, процедура короткая

На что именно похоже лечение?

Многие из наших клиентов знают, что PRP-терапия для лица может сделать их более здоровыми, молодыми и в целом прекрасными за короткий промежуток времени, но часто беспокоятся о самой процедуре.После того, как вы сядете, члены нашей команды кратко объяснят вам, что произойдет. Вот краткое описание:

• Медицинский работник берет небольшой образец вашей крови и помещает его в центрифугу для выделения плазмы и тромбоцитов из эритроцитов. Красные кровяные тельца в процедуре не используются. Эта богатая белком плазма помогает стимулировать выработку коллагена при введении в кожу лица.
• Мы используем крем для местного применения, чтобы обезболить кожу примерно за 20 минут до процедуры.
• Первая инфузия проводится с гиалуроновой кислотой и/или фитобустером, чтобы убедиться, что кожа полностью увлажнена и свободна от пигментации.
• Плазма наносится на все лицо перед следующим этапом процесса.
• Медицинский техник использует устройство для микропроколов на вашем лбу, щеках и других частях вашего лица, чтобы убедиться, что богатое белком вещество может проникнуть глубоко в кожу.
• Микропотребление само по себе помогает стимулировать рост коллагена, поэтому при использовании вместе с инфузией PRP вы получаете двойной эффект повышения коллагена.
• Когда все закончится, вы можете заметить легкую поверхностную боль на лице и небольшие синяки от техники микроигл.
• При глубоких морщинах и других проблемных участках кожи лица наша команда может использовать филлеры или ботокс, чтобы справиться с недостатком объема кожи и мелкими морщинами.

Каковы типичные результаты PRP-процедур для лица?

Результаты проявляются через некоторое время, особенно после первого ухода за лицом. Но большинство наших клиентов замечают общую подтяжку кожи в течение нескольких дней, сияние и полноту всего лица и просто более здоровый вид.

Результаты могут длиться несколько месяцев. Вот почему многие люди предпочитают делать PRP-процедуры для лица несколько раз в год, чтобы сохранить результаты в омолаживающих целях. Первоначально лучше всего провести около 4-6 процедур с двухнедельными интервалами, чтобы справиться с рубцами, повреждениями кожи и проблемными зонами.

Каковы ключевые преимущества PRP-процедуры для лица?

Наши клиенты заметили множество преимуществ этой процедуры. Он не только помогает организму вырабатывать новый эластин и коллаген, но и может практически избавиться от морщин, шрамов от угревой сыпи, линий, растяжек и других типов шрамов.Кроме того, PRP-терапия для лица может обеспечить выраженный эффект с улучшением текстуры и тона кожи.

Специалисты нашей клиники по программе PRP

используют устройство для микронидлинга Dermapen. Это позволяет членам нашей команды выполнить всю процедуру с минимальной болью и за короткий промежуток времени. Dermapen, по сути, «штампует» кожу очень маленькими иглами. Эта уникальная процедура запускает естественные процессы организма. Кожа начинает вырабатывать больше коллагена и эластина в ответ на прокалывание.Одновременно организм также реагирует на богатую тромбоцитами плазму и работает с ней, чтобы создать дополнительный коллаген и эластин.

Какие мифы и факты существуют о PRP-процедурах для лица?

Миф: PRP-процедуры для лица болезненны.

Факт: небольшой дискомфорт в течение нескольких минут во время и после процедуры, но ничего существенного.

Миф: PRP-процедуры для лица непомерно дороги.

Факт: В зависимости от того, сколько процедур вы желаете, одна процедура для лица может оказаться на удивление доступной.Стоимость первого лечения может варьироваться от чуть более 1200 до чуть менее 1900 долларов.