Холодная плазма: аппарат Гелиос и его возможности

При слове «плазма» у большинства врачей-косметологов возникает ассоциация с обогащенной тромбоцитами плазмой крови, часто используемой в косметологии для регенерации кожи.

Однако существует и другой вид плазмы, а именно газ, и он связан скорее с физикой.

Все мы помним, что вещества в природе существуют в трех разных фазах – твердой, жидкой и газообразной. Однако ученые уже с XIX века предполагали, что имеется и четвертая фаза – так называемое лучистое состояние, или плазма.

Плазма бывает тепловая и нетепловая, последнюю еще называют холодной.

Именно холодная плазма нашла свое применение в медицине и породила новое направление – плазменную медицину.

Плазменная медицина

Это новая междисциплинарная область исследований, которая включает физику, химию, биологию и медицину.

Холодная плазма в медицинских целях воздействует на организм сразу целым комплексом химически активных частиц, фотонов, а также заряженных частиц и электрического поля.

Каждый из этих компонентов оказывает бактерицидное действие или приводит к стимуляции клеток.

Многочисленные эксперименты доказали, что холодная плазма обладает ценными свойствами с большим потенциалом применения: бактерицидное, фунгицидное и противовирусное действие, разрушение биопленок, влияние на свертываемость крови, иммунную систему, пролиферацию и может запускать механизм апоптоза раковых клеток.

В 2005 году Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) лицензировала PSR-технологию (plasma skin regeneration technology), был накоплен международный опыт применения плазмы в косметологии (рис. 1).

Рис. 1. Воздействие холодной плазмы. Показатели улучшения состояния кожи после обработки потоком холодной плазмы (суммирование данных Gonzalez et al. 2008, Bogle et al. 2007, Potter 2007, Kono T. et al. 2009).

Так, исследования Gonzalez et al. 2008, Bogle et al. 2007, Potter 2007 продемонстрировали улучшение текстуры кожи, уменьшение тонких линий, рубцов постакне после обработки кожи потоком холодной плазмы.

Гистологические исследования Kilmer et al. 2007 показали регенеративную активность в эпидермисе и дерме, ремоделирование коллагена, активацию неоколлагенеза и неоэластогенеза. Средняя глубина нового коллагена составила 72,3 мкм.

Отмечалось также положительное воздействие холодной плазмы на процесс ранозаживления и регенерации кожи. После обработки плазмой количество галектинов увеличилось (Akimoto et al 2016), а двухминутная обработка ран привела к значительному уменьшению количества как грамотрицательных, так и грамположительных бактерий (Isbary et al. 2012).

Установлено, что после воздействия низкотемпературной плазмы происходит индуцирование фактора роста и повышается экспрессия ангиогенного фактора роста в фибробластах кожи. Применение плазмы значительно ускоряло экспрессию HIF1α, регулятора восходящего потока ангиогенеза

(Cui et al. 2017). В образцах фибробластов, обработанных плазмой однократно и двукратно, количество клеток увеличилось на 42,6 и 32,0 % соответственно по сравнению с контрольной группой клеток (Sysolyatina et al. 2016).

Плазменные технологии в России

С начала 2000-х годов плазменная медицина активно развивается в России. Однако такой рост привел к тому, что стали появляться устройства, в которых слово «плазма» использовалось как маркетинговый ход, а на самом деле в основе таких аппаратов лежит совсем не газовая плазма, а известный всем способ электрической коагуляции ткани. Результатом его применения является посттравматическая пигментация, незащищенность от вторичной инфекции и прочие осложнения, вызванные ожогами кожи. У этих аппаратов совсем другое предназначение.

В 2015 году группа российских специалистов представила собственную технологию генерации холодной плазмы – газовый разряд при атмосферном давлении (на открытом воздухе) был реализован и сертифицирован для медицинского применения только в аппарате «Гелиос» (научно-производственный центр «Плазма»). Температура плазменной струи по оси потока (рис. 2).

Рис. 2. Распределение температуры плазмы по оси потока.

Клинические исследования в РНИМУ им. Пирогова и Института иммунологии ФМБА России продемонстрировали эффективность аппарата в различных областях медицины.

А именно:

Хирургия

• Стерилизация хирургического инструмента
• Лечение гнойных поражений кожи (терапия флегмоны, абсцессов)
• Стерилизация ран
• Остановка кровотечений
• Обработка кожных покровов для ускорения репарации поврежденных участков ткани при проведении оперативного вмешательства

Дерматология

• Лечение трофических язв сосудистой этиологии
• Лечение дерматита, язвенных ран с местными и системными васкулитами
• Лечение кожного лейшманиоза, хронических язв, себореи, кератоза, грибковых поражений, папиллом, псориаза, герпеса

Стоматология

• Отбеливание зубов
• Стерилизация кариозных полостей
• Лечение пародонтоза, хронического гингивита

Косметология

• Лечение акне, розацеа
• Разглаживание морщин и омоложение кожи
• Устранение косметических дефектов (рубцов)
• Разрушение биопленок

Например, в стоматологии положительный эффект от применения плазмы достигается за счет потока свободных электронов, активных частиц RONS, заряженных ионов, который полностью дезинфицирует канал, не оставляя ни одного необработанного участка, более того плазма увеличивает агдезивность зубной поверхности, что позволяет пломбе крепче держаться в ткани зуба.

Метод отличает безболезненность применения, краткость восстановительного периода, отсутствие побочных явлений, которые отмечаются при воздействии антибиотиков, видимый результат практически после первого сеанса, совместимость с иными методами лечения и нарастание эффекта во время всего периода терапии, пролонгированный эффект.

В настоящей статье остановимся подробнее на использовании «Гелиос» в косметологии и дерматологии, тем более что в этих направлениях аппарат уже успешно применяется в нескольких клиниках страны.

Аппарат для обработки холодной плазмой «Гелиос» зарегистрирован, как медицинское изделие и имеет соответствующие разрешения на применение.

Как работает аппарат «Гелиос»

Рис. 3. Аппарат «Гелиос».

Аппарат использует активные частицы холодной плазмы для уничтожения патогенных бактерий, не затрагивая здоровую ткань.

Лечебный эффект заключен не в плазме как таковой, а в смеси, представляющей собой свободные радикалы кислорода и азота, электроны и другие заряженные частицы, возбужденные атомы и молекулы, электрическое поле, инфракрасное и ультрафиолетовое излучение.

Именно этот коктейль повышает проницаемость клеточных мембран, увеличивая эффективность любой лекарственной терапии. Кроме того, при оптимальном режиме плазма способна избирательно воздействовать на пораженные участки кожи, уничтожая патогенные организмы.

Helios Plasma

«Гелиос» это медицинский прибор, генерирующий холодную (30- 35°С) плазму, предназначенный для нужд плазменной медицины …

«Гелиос» для дерматолога

В 2016 году д.м.н. профессором Н. Г. Коротким и его командой были составлены методические указания для врачей-дерматовенерологов и косметологов по применению аппарата «Гелиос».

Исходя из клинической практики, холодная плазма может быть использована для увеличения упругости кожи. Лабораторные эксперименты продемонстрировали увеличение упругости кожи после 10-минутной холодно-плазменной обработки.

Аппарат «Гелиос» может использоваться и в еще одном направлении – лечении акне. Процедура показана всем! Особенно тем людям, которые не приемлют инъекции.

Рис. 4. Акне: до обработки холодной плазмой и после обработки на аппарате «Гелиос». Фото предоставлено НПЦ «Плазма»

Аппарат может применяться для лечения псориаза, герпесвирусной инфекции и ряда других дерматологических заболеваний. Проведение терапии приводит к ускорению начала реэпителизации и позволяет свести к минимуму вторичную инфицируемость.

Рис. 5. Псориаз. Результат применения холодной плазмы на аппарате «Гелиос» в составе комплексного лечения. Два сеанса по 5 минут с интервалом 2 дня. Фото предоставлено НПЦ «Плазма»

Рис. 6. Лечение герпесвирусной инфекции на аппарате «Гелиос». Результат до и после 1-й процедуры. Фото предоставлено НПЦ «Плазма»

Используя аппарат «Гелиос», врач может выполнять как монопроцедуры на аппарате, так и комбинировать плазменное воздействие с любыми другими косметологическими воздействиями. При этом эффективность процедур повышается, а проникновение лекарственных препаратов внутрь клеток увеличивается (рис. 7).

Рис. 7. Уменьшение рельефа кожи после обработки холодной плазмой на аппарате «Гелиос». Результат после 5 процедур. Фото предоставлено НПЦ «Плазма»

Кроме того, гиперпигментация, которая может встречаться после некоторых процедур, например при лазерной обработке, практически не возникает на аппарате «Гелиос».

Аппарат можно использовать на коже любых фототипов, так как эффект не зависит от наличия хромофоров в коже.

Таким образом, аппарат позволяет выполнять широкий круг процедур и является перспективными методом. Хорошая переносимость позволяет рекомендовать терапию холодной плазмы в составе комплексной терапии.

Инновационная технология холодной плазмы в медицине и косметологии

Плазма представляет собой четвертое состояние вещества и состоит из частично ионизированного газа, содержащего активные радикалы (О3, NO, OH-, h3O2, атомарный кислород). 

Последние исследования выявили, что низкотемпературная плазма эффективно инактивирует микроорганизмы на живых тканях, ускоряет сворачиваемость крови, деление клеток и заживление ран. Наибольший интересен представляет именно избирательность действия плазмы. 

Холодная плазма приводит к обратимому снижению клеточной адгезии, временному повышению проницаемости клеточной мембраны и стимуляции клеточного деления. При этом воздействие даже низких доз низкотемпературной плазмы достаточно для полного уничтожения бактериальных клеток.  Селективность воздействия плазмы на клетки млекопитающих и бактерий связана с различиями на уровне клеточного метаболизма и более высокой организацией структуры клеток, что значительно лучше защищает их от воздействия внешних факторов.

 

Применение холодной плазмы в дерматологии и лечении бактериальных поражений тканей

 

Еще в 1970 году Робсоном и соавт. было установлено, что присутствие β-гемолитических стрептококков, золотистого стафилококка и синегнойной палочки или наличие более 4 видов бактерий достаточно для того, чтобы значительно нарушить процесс заживления раны. Так, например, при наличии хронического раневого процесса все чаще выявляются такие патогенные микроорганизмы, как золотистый стафилококк. 

Многочисленные исследования по обработке низкотемпературной плазмой биологических тканей выявили не только выраженные эффекты заживления раны вследствие уменьшения бактериальной колонизации, но и прямое положительное воздействие на клетки кожи. Результаты промежуточного анализа первого рандомизированного общемирового клинического исследования с участием 150 пациентов в терапии хронических инфицированных ран низкотемпературной аргоновой плазмой (в качестве вспомогательной терапии) показали следующее. При ежедневном воздействии плазмы от 2 до 5 минут за 291 сеанс у 36 пациентов с наличием таких патогенных микроорганизмов, как метициллинрезистентный золотистый стафилококк, произошло значительное снижение популяции бактерий (34 %, p < 10–6) и заживление раневой поверхности по сравнению с контрольной группой пациентов. При этом не наблюдалось проявления каких-либо побочных эффектов, проводимая терапия хорошо переносилась пациентами. Дополнительным фактором, ускоряющим заживление раневой поверхности, является повышение концентрации оксида азота NO, который образуется в плазменном потоке. 

Колонизация кожных покровов факультативными паразитами может также запускать целый ряд патологических процессов, включая атопический дерматит. С целью верификации наблюдаемого эффекта, пациентам с выраженным кожным поражением золотистым стафилококком была в течение 3-х минут проведена терапия низкотемпературной плазмой, что привело к селективному уничтожению данного патогена, тогда как нормальная микрофлора кожных покровов осталась неповрежденной. Мертенс с соавт. также продемонстрировали более чем 10-кратное снижение в течение 2-х дней содержания золотистого стафилококка у пациентов с атопическим дерматитом. Кроме того, в последующие нескольких часов наблюдались выраженное уменьшение эритемы и противозудный  эффект. Все это открывает новые возможности в терапии целого ряда кожных заболеваний и состояний, сопровождающихся кожным зудом.

 

Применение холодной плазмой в косметологии

В 2005 году управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA USA) лицензировала технологию регенерации кожных покровов под воздействием плазмы (PSR-технология, plasma skin regeneration technology) для омоложения кожи и уменьшения числа морщин. Методика применяется как самостоятельно, так и в сочетании с другими эстетическими процедурами в области косметологии. 
Исследования показали, что холодная плазма успешно лечит запущенные формы акне, розацеи, дерматита, кератоза и грибка ногтей. Кожа разглаживается, значительно омолаживается, лучше воспринимает косметические средства. 

 

 

Применение холодной плазмы в хирургии

Недавние исследования как in vitro, так и на моделях животных in vivo свидетельствуют о том, что холодная плазма ускорят процесс коагуляции (свертывания) крови. После воздействия плазмы происходят значительные изменения в составе белков и факторов свертывания крови даже у пациентов, получавших антикоагулянтную терапию и страдающих гемофилией. В настоящий момент нет окончательного понимания конкретных биохимических механизмов, вовлеченных в процесс ускоренной коагуляции. Тем не менее достоверно доказано, что плазма запускает естественный, то есть нетепловой механизм свертывания крови. Подобный механизм может быть использован в бесшовной биосварке хирургических ран. Так, например, израильская компания IonMed разработала прибор BioWeld1, который позволяет врачам запечатывать края ран и надрезов без хирургических швов или скоб, минимизируя образование шрамов и риск занесения инфекции. 
Кроме этого благодаря ярко выраженному антимикробному действию холодная плазма может эффективно использоваться для стерилизации хирургического инструмента и ликвидации гнойных поражений.

 

Применение холодной плазмы в стоматологии

 

В стоматологии холодная плазма имеет два перспективных направления.
 

Первое направление – лечение гингивитов и пародонтитов. Нашими партнёрами уже была опробована неинвазивная обработка холодной плазмой на хроническом гингивите. После первого сеанса кровотечение десны прекратилось, ткани и региональный кровоток в тканях был нормализован. Использование холодной плазмы вместо хирургического вмешательства при обобщенном пародонтите (paradontitis), показало, что нормализация клинических и цитологических значений происходит к 7-му дню в экспериментальной группе. В контрольной группе это происходило только на 14-й день.

 

Второе направление – пломбирование. При использовании холодной плазмы подготовка зубного канала к пломбированию занимает не более 30 секунд. Пациент ощущает только слабый холодок – и никаких болезненных ощущений. Плазменная струя дезинфицирует обрабатываемую поверхность, убивая все бактерии в кариозной полости, обеспечивая ее стерильность.    Важнейшим фактором применения холодной плазмы можно считать изменение свойств зубной ткани, улучшается сцепление (адгезия) с пломбирующими материалами; пломбы делаются многократно долговечнее, чем при традиционной подготовке к пломбированию методом сверления бормашиной. Применение холодной плазмы в пломбировании не только увеличивает срок эксплуатации пломб, но и позволяет дольше сохранить зубы – ведь после нескольких пломбирований зубы пришлось бы удалять.

 

Специалистами НПЦ «Плазма» совместно с РНИМУ им. Н.И.Пирогова был разработан и сертифицирован инновационный медицинский прибор «Гелиос», работающий на технологии холодной плазмы. Клинические исследования в РНИМУ им. Пирогова и Института Иммунологии ФМБА России показали высочайшую эффективность прибора как в лечении бактериальных, вирусных и грибковых поражений, так и в косметологи (омолаживание кожи и разглаживание морщин).

 

Узнать больше о медицинском приборе «Гелиос»

Areymed – косметологическое оборудование в СПб

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

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

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

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

Фундаментальная физика

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

	УФ C (180-280 нм)	УФ B (280-320 нм)	УФ A (320-400 нм)
Солнечный свет	1-2.5 мкВт/см2	30-50 мкВт/см2	~ 600 мкВт/см2
MicroPlaSter β	10-16 мкВт/см2	40-60 мкВт/см2	2

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

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

Значимыми параметрами медицинской плазмы являются температура и плотность электронов и ионов, УФ-излучение (Таблица 1), световое и инфракрасное излучение, плотность свободных радикалов, температура нейтрального газа, состав газа и газовый поток. Решающее значение в реализации эффектов плазмы имеет поток активных, заряженных частиц (электроны, положительные и отрицательные ионы, например, Ar+, Ag-) и незаряженных атомов и молекул (таких как радикалы O3, OH, h3O2, NO, OH и т.д.). Большим преимуществом низкотемпературной плазмы под атмосферным давлением является возможность химического «дизайна» плазмы, т.е. ее состав может изменяться в зависимости от желаемых эффектов («химический коктейль»). Низкотемпературную плазму при атмосферном давлении принципиально можно разделить на три типа (Таблица 2):

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

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

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

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

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

Таблица 2: Характеристики различных низкотемпературных плазм атмосферного давления.

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

При использовании на пациентах безопасность выступает на первый план, поэтому необходимо проводить оценку риска соответствующего плазменного устройства. Необходимо точно оценить потенциальные факторы риска, такие как электрический ток, термическое повреждение тканей и интенсивность УФ-излучения, а также оптимальную длительность и интенсивность применения, а также газовый состав. Lademann и соавт.  в исследованиях на ушах свиней и пробах кожи, полученных методом соскоба липкой лентой у добровольцев, показали, что при лечении с помощью плазматрона, имеющего сертификат соответствия СЕ, в котором в качестве носителя использовался аргон, при оптимальных параметрах лечения, УФ-свет практически не достигал живых клеток кожи (

Дезинфекция и стерилизация инертных материалов и живых тканей

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

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

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

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

Влияние низкотемпературной плазмы на клетки млекопитающих

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

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

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

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

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

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

Низкотемпературная плазма и заживление ран

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

Уже в 1970 г. Robson с сотрудниками выяснили: для того, чтобы помешать заживлению раны, достаточно присутствия более 105 колониеобразующих единиц β-гемолитических стрептококков, Staphylococcus aureus и Pseudomonas aeruginosa в ране. Заживление раны также замедляется, если в ней обнаруживается более 4 различных штаммов бактерий. Резистентные патогены, особенно метициллин-резистентные штаммы Staphylococcus aureus (MRSA), которые могут стать глобальной угрозой, все чаще встречаются в хронических ранах. Исследования на клеточных культурах подтверждают, что плазменное лечение может оказывать влияние на заживление ран не только путем уменьшения бактериальной колонизации, но также за счет прямого действия на клетки эпидермиса и дермы. Промежуточный анализ первого глобального рандомизированного клинического исследования применения аппарата MicroPlaSter® (параметры указаны выше), в котором уже более 150 пациентов с хроническими инфицированными ранами получали лечение низкотемпературной аргоновой плазмой 1 раз в день в течение 2-5 минут в качестве дополнительной терапии, показал, что в ходе 291 сеанса лечения у 36 пациентов – независимо от вида бактерий, включая MRSA – отмечалось очень значительное снижение бактериальной обсемененности (34%, p

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

Холодная плазма при атопическом дерматите и других заболеваниях, сопровождающихся зудом

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

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

Косметическое применение

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

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

Свертывание крови

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

Другие варианты применения

Еще одним возможным показанием в дерматологии является лечение кожного лейшманиоза. Fridman с коллегами продемонстрировали успешную 100% инактивацию лептомонадных форм Leishmania major в культуре клеток в течение 20 с, в то время как для инактивации 20-30% макрофагов человека, напротив, требовалось воздействие в течение 2 мин. При многих бактериальных кожных заболеваниях, таких как контагиозное импетиго, фолликулит или эктима, грибковых инфекциях, таких как дерматофития стоп, или даже вирусных заболеваниях можно получить положительный эффект при лечении холодной плазмой в будущем. Способность проникать через текстильные изделия (например, носки) делает интересной альтернативой использование плазмы, например, для предотвращения или лечения дерматофитии стоп. Разрабатываются не только большие устройства дл клиник и медицинских офисов, но небольшие устройства для домашнего использования. Также может произойти революция в (больничной) гигиене: HandPlaSter®, устройство, генерирующее низкотемпературную плазму, используя технологию коронного барьерного разряда (КБР) (≤ 0.5 Вт/см2, 18 кВпп, 12.5 кГц), которая была разработана для потенциального применения для дезинфекции рук, обеспечивает in vitro снижение бактериальной нагрузки более чем на 5 шагов разведения в течение нескольких секунд (

Выводы

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

*Сокращения

АПК: аргоноплазменный коагулятор

ХПАД: холодная плазма атмосферного давления

ДБД: диэлектрический барьерный разряд

ПЭ-ДБД: диэлектрический барьерный разряд с плавающими электродами

MRSA: метициллин-резистентный Staphylococcus aureus

ПРК: плазменная регенерация кожи

ПМР: поверхностный микроразряд

SSCP: Комиссия по безопасности потребительских товаров

Plasma BT: низкотемпературная плазма в омоложении кожи

Плазменные технологии для омоложения кожи – это еще одно направление в эстетической медицине, которое расширяет инструментарий врачей.

Плазма – частично или полностью ионизированный газ, образованный нейтральными атомами и заряженными частицами, обладает высокой электрической проводимостью, плазму называют четвертым (после твердого, жидкого и газообразного) агрегатным состоянием вещества.

Энергия, которая требуется на преобразование, зависит от строения внешних электронных оболочек вещества: чем легче атом отдает электрон, тем меньше энергии необходимо затратить на его отрыв. В естественных условиях источником такой энергии является преимущественно нагревание, однако плазму можно получить и иными способами, например, с помощью электрического тока, ускоряющего электроны.

Под действием ультравысокочастотного электрического тока в рукоятке устройства происходит ионизация молекул азота и образуется плазма, которая доставляется к коже бесконтактным способом в виде миллисекундных импульсов (такой бесконтактный способ обработки позволяет коже быстро остывать и исключает риск ожогов от деталей устройства). Плазма играет роль «переносчика» электрической энергии.

Виды плазмы:

• Высокотемпературная – практически полностью ионизованная плазма.
• Низкотемпературная – с малой степенью ионизации (до 1 %). Используется в стоматологии, общей медицине и, конечно, косметологии.

Впервые технология плазменной регенерации кожи (ПРК) появилась на рынке в 2006 году, это решение предложила компания Rhytec. В 2010–2011 годах сразу две компании обратили внимание на плазменные технологии: британская Energist Group и израильская Pixel RF, которая реализовала фракционную микроплазменную RF-технологию.

Возможности плазменных методик. Доказательная медицина

Воздействие на эпидермис и дерму

Разогрев тканей протекает равномерно, слой старого поврежденного эпидермиса служит «биологической защитной повязкой», по мере образования нового эпителия старый отшелушивается. Кроме того, это позволяет проводить обработку кожи любых фототипов и сокращает риск побочных эффектов в виде шрамов, инфекций и депигментации. Даже в случае высокоэнергетического воздействия неоэпителизация происходит быстро и обычно завершается в течение 5–7 дней после процедуры.

Сразу после обработки отмечается контракция коллагеновых волокон (в тех областях, где температура нагревания превышала 60 0С) и реакции на тепловой шок, затем происходит постепенное разрушение поврежденных структур и активация неоколлагенеза и неоэластогенеза. Процессы ремоделирования дермы продолжаются как минимум 3 месяца после обработки (Gonzalez et al. 2008).

Американские исследователи оценивали улучшение текстуры кожи, тонуса, уменьшение тонких линий, дисхромии. Для этого они взяли образцы биопсии 2 мм до и после 90 дней лечения. Последующее наблюдение проводилось через 2, 5, 7, 30 и 90 после лечения для мониторинга восстановления, улучшения и любых последующих осложнений.

Гистологическое исследование показало регенеративную активность в эпидермисе и дерме, ремоделирование коллагена (Kilmer et al. 2007).

Еще в одном исследовании восемь добровольцев проходили лечение каждые 3 недели, им было выполнено 3 процедуры, используя параметры от 1,2 до 1,8 Дж. Перед каждой следующей процедурой регистрировались качество эпидермиса, побочные эффекты и эритема. Образцы биопсии кожи были получены у 6 пациентов до лечения и через 90 дней после лечения.

Через три месяца после лечения исследователи обнаружили на 37 % сокращение лицевых морщин, а участники исследования отметили улучшение на 68 % общего внешнего вида кожи.

Гистологическая оценка через 3 месяца после лечения выявила полосу нового коллагена на дермоэпидермальном переходе с менее плотным эластином в дерме. Средняя глубина нового коллагена составляла 72,3 мкм (Bogle et al. 2007).

Potter показал, что плазма уменьшает морщины и линии в среднем на 24 % через 6 месяцев, а постакне уменьшается на 23 % через 6 месяцев.

Ускорение ранозаживления

Низкотемпературная плазма воздействует на галектин-1 и сигнальный путь Smad, которые ответственны за процесс ранозаживления. Ученые из Японии в 2016 году показали, что сразу после начала воздействия на поверхности раны сформировалась мембранная структура, в которой по данным иммуноэлектронной микроскопии, были локализованы галектины. После обработки количество галектинов было увеличено, тогда как при электрокоагуляции они наоборот подавлялись (Akimoto et al 2016).

Активация факторов роста

Южнокорейские исследователи получили интересный эффект индуцирования фактора роста после воздействия низкотемпературной плазмы и повышенную экспрессию ангиогенного фактора роста в фибробластах кожи.

Их данные показали, что жизнеспособность фибробластов снижалась через 6 и 24 часа после обработки плазмой всего лишь на 5 минут, а миграция фибробластов значительно увеличилась через 6 и 24 часа в тестах на заживление, экспрессия цитокинов значительно поменялась, а регуляторные факторы роста индуцировались после воздействия.

Применение плазмы значительно ускорило экспрессию HIF1α, регулятора восходящего потока ангиогенеза (Cui et al. 2017).

Коррекция постакне

Противомикробная активность плазмы была продемонстрирована не только на лабораторных животных, но и в ходе рандомизированных контролируемых исследований на людях: двухминутная обработка ран с помощью холодной аргоновой плазмы показывала значительное уменьшение количества как грамотрицательных, так и грамположительных бактерий в ранах (Isbary et al. 2012).

Американские врачи показали в своем исследовании, что плазма может успешно применяться в коррекции рубцов акне. Они отобрали пациентов с кожей I-III по Фицпатрику и провели им одну процедуру. Оценки показали, что примерно на треть в обработанных областях через 6 месяцев произошли улучшения. Через 4-6 дней большинство пациентов наблюдали вторичную эпителизацию без серьезных побочных эффектов (Gonzalez et al. 2008).

Группа азиатских ученых также провела эксперимент на пациентах с травматическими рубцами.

Им ежемесячно в течение 3 месяцев проводилась процедура плазмы. Почти у половины испытуемых наблюдалось на 50 % улучшение травматических рубцов. Все пациенты переносили лечение с минимальной болью, при этом наблюдалась лишь временная локализованная гиперпигментация у нескольких пациентов, которая разрешилась через 3 месяца (Kono T. et al. 2009).

При сравнении фракционной микроплазменной RF-технологии и фракционного СО2-лазера для устранения рубцов постакне. Одна сторона лица пациентов (всего участвовало 33 человека с III и IV фототипами кожи) обрабатывалась с помощью плазмы, другая – лазером, по 3 процедуры каждого вида. Глубина повреждений в первом случае варьировала в пределах 120–150 мкм, а диаметр составлял 150–180 мкм. Фракционный СО2-лазер формировал повреждения глубиной 300–400 мкм и диаметром 100–120 мкм. Зона термического повреждения вокруг колодца абляции была шире в случае микроплазмы (рис. 1).

Рис. 1. Гистологические изменения сразу после обработки атрофических рубцов постакне с помощью микроплазменной RF-технологии (слева) и фракционного СО2-лазера (справа).

Оба метода существенно и практически равнозначно снизили выраженность рубцов постакне – в случае плазмы (улучшение на 56,4 %) и 59,2 % для СО2-лазера по шкале ЕССА. При этом в ответ на лазерное воздействие у 12 человек (36,4 %) развилась поствоспалительная гиперпигментация, а со стороны микроплазменной обработки таких осложнений зафиксировано не было (Zhang Z, 2013).

Плазму можно использовать на коже любых фототипов, так как ее эффект не зависит от наличия хромофоров в коже. Гиперпигментация, которая может встречаться после процедур, в целом возникает реже, чем, например, при лазерной обработке. Также существенно снижен риск инфицирования и рубцевания.

СО2-лазеры формируют более однородные по глубине и диаметру повреждения, в то время как в случае использования плазмы эти размеры могут варьировать. Кроме того, лазеры обеспечивают более глубокое воздействие, чем плазма. Однако именно более поверхностные эффекты плазменной обработки могут быть одной из причин меньшего риска поствоспалительной гиперпигментации (Li X, 2015).

Плазма зарекомендовала себя как эффективный метод омоложения кожи не только лица, но и тела. Американцы оценили кожу в области шеи, груди и дорсальной поверхности рук – всего 30 участков у 10 пациентов. Клинические оценки текстуры кожи, пигментации, серьезности морщин и побочных эффектов проводились немедленно и через 4, 7, 14, 30 и 90 дней после лечения.

Средние клинические улучшения на 57, 48 и 41 % наблюдались соответственно на груди, руках ишее. Уменьшились глубина морщин, гиперпигментация и повысилась гладкость кожи (Alster, Konda 2007).

Плазменные технологии в аппарате Plasma BT (Seoulin Medicare)

Последние научные достижения в сфере использования плазмы были учтены в аппарате Plasma BT (Seoulin Medicare, Корея), который уже представлен на российском рынке (рис. 2). Этот аппарат работает с высокотемпературной и низкотемпературной плазмой.

Технология получила разрешение US 510 (k) США для коррекции несовершенств тела, поверхностных поражений кожи, актинических кератозов, вирусных папилломатозов и себорейных кератозов, дисхромии, потери упругости кожи и постакне.

Рис. 2. Аппарат Plasma BT (Seoulin Medicare).

Рис. 3. Насадка с наконечником в виде иглы и иглой в специальном фиксаторе.

«Самое главное отличие от плазменных аппаратов других поколений и производителей – это запатентованный наконечник с фиксатором, который обеспечивает нужную дистанцию между кожей и кончиком иглы.

Это самое важное при данном физическом воздействии, так как при изменении расстояния меняется глубина воздействия, и она становится неконтролируемой, в случае с аппаратом PlasmaBT такая ситуация исключается».

Лоран Мария Сергеевна, врач-дерматовенеролог, врач-косметолог, клиника «Вирсавия»

В комплекте с аппаратом есть насадка «плазменный душ», улучшающая трансдермальную доставку веществ в кожу (например, гиалуронидазу), а также игольчатая насадка для нехирургического лифтинга, которая позволяет существенно уплотнить кожу в периорбитальной области, сократив площадь кожных лоскутов в области верхних и нижних век, и улучшить плотность кожи за счет синтеза коллагена и эластина (рис. 3). Также насадка показывает отличные результаты в лечении стрий и рубцов, в том числе постугревых, а также глубоких морщин.

Работа прибора основывается на применении технологии F-DBD (плавающий диэлектрический барьерный разряд), защищенной четырьмя патентами, где используется естественный способ получения плазмы (из кислорода и азота, содержащихся в воздухе) на основе переменного тока, создавая низкотемпературную плазму (температура не превышает 40 °C).

Возможности аппарата позволяют использовать его в безынъекционной мезотерапии.

Так, доктор Беатрис Молина в 2017 году описала случай нарушения кровообращения при нехирургической ринопластике после введения филлера на основе гиалуроновой кислоты в кончик носа, который удалось устранить при помощи трансдермального введения гиалуронидазы с помощью насадки для плазменного душа (Molina 2017) (рис. 4).

Рис. 4. Трансдермальное введение гиалуронидазы с помощью насадки для плазменного душа:
1 — пациентка с обесцвечиванием и пустулацией на правой стороне носа, через 2 дня после лечения NSR с использованием дермального наполнителя HA;
2 — сразу после первой процедуры с использованием Plasma Shower и 1200 единиц гиалуронидазы трансдермально;
3 — сразу после использования Plasma Shower с SSR HA и Dermalux в течение 30 минут;
4 — сразу после второй процедуры Plasma Shower с SSR HA и Dermalux в течение 30 минут;
5 — сразу после третьей процедуры Plasma Shower с SSR HA и Dermalux в течение 30 минут;
6 — пациентка через 3 месяца после лечения.

Кроме того, аппарат позволяет убирать избытки кожи в складках век, появляющиеся с возрастом. В основе процедуры лежит метод сублимации – перехода вещества из твердого состояния сразу в газообразное, минуя жидкое. Данный метод отличается от абляционных лазеров, более деликатно воздействуя на кожу век, так как он не оказывает повреждающего действия на клетки кожи, а только сублимирует поверхность кожи, что приводит к ее сокращению за счет создания множества абляционных кратеров в виде сетки (или решетки) на поверхности кожи век.

Рис. 5. Повреждения, генерируемые с помощью различных режимов насадки Plasma Surgical Plasma BT. Для каждого режима возможно изменить энергию, а следовательно – глубину и площадь воздействия.

Показания: поверхностные морщины, мешки под глазами, избыток кожи; гусиные лапки; опущение бровей; слезная борозда; отсутствие складки в уголках глаз; темные круги вокруг глаз.

«Обезболивание при проведении безоперационного лифтинга век необходимо. Я обычно использую аппликационный анестетик – крем. Процедура без анестезии довольно чувствительная, на грани болезненности, хотя сам реабилитационный период намного легче и короче по сравнению с лазерным воздействием. Отек минимальный или отсутствует, точечные корочки отходят примерно на 5-й день.

Метод, безусловно, хорош как сам по себе, так и в сочетании с другими. Я в своей практике использую сочетание Plasma BT с мезотерапией, филлерами и ботулотоксинами. Выбор зависит, конечно, от конкретного пациента и его анатомии. У нас есть отличные наработки с инъекционными препаратами для коррекции пастозности и отечности. Обычно достаточно одной процедуры, чтобы пациент остался доволен результатом безоперационного лифтинга век, но, как и всегда, бывают случаи, когда нужна серия процедур для достижения желаемого эстетического результата. В таком случае мы повторяем процедуру через 1,5–2 месяца».

Лоран Мария Сергеевна, врач-дерматовенеролог, врач-косметолог, клиника «Вирсавия»

Выводы

Плазменное омоложение несет меньший риск побочных эффектов и требует на восстановление меньше времени. Методика безопасна для зрения и организма, ее результаты долгосрочны, максимальный эффект достигается через 3–4 месяца после процедуры. Процедура комфортна, не затрагивает окружающие ткани, при этом зона воздействия минимальна.

Плазменное омоложение подходит и для пациентов с темными типами кожи, поскольку для них существенно снижен риск поствоспалительной гиперпигментации.

Инновационный плазменный генератор на основе пьезотехнологии — применение в медицине

Инновационный плазменный генератор на основе пьезотехнологии. Применение в медицине и медицинских технологиях

Рис 1. Плазменный генератор Piezobrush^® PZ2 с источником питания и комплектом сопел

Технология PDD^® (прямой пьезоэлектрический разряд) открывает новый класс высокотехнологичных изделий, предназначенных для работы в медицине и медицинских технологиях. Эффект воздействия объединяет стерилизацию и активацию поверхности.

 

Применение в области медицины

 

Технологии атмосферной плазмы широко распространяются во многих областях медицины и медицинских технологиях. Большое количество научных работ доказали высокий положительный эффект плазменной обработки, особенно при использовании не термических плазменных источников.

 

Систематические эксперименты в лабораторных условиях показали эффективность использования источников холодной плазмы для обработки ран и ускорения процесса заживления, обработки при воспалительных заболеваниях в дерматологии и стоматологии. Ознакомиться с широким спектром перспективных и применяемых методик и лечения с использованием плазмы атмосферного давления можно в книге «Plasma Medicine» [1].

 

В дополнение к непосредственно терапевтическим методам, плазма атмосферного давления имеет широкий спектр возможных применений в области биотехнологии, фармакологии и медицинских технологий. Особенно хочется обратить внимание на поверхностную обработку имплантов в отношении улучшения смачиваемости, стерилизации и на контроль колонизации клеток.

Важный шаг в развитии плазменных технологий – разработка экономически эффективных изделий для расширения спектра применений от лабораторий до массового использования. Поэтому крайне важно обеспечить конкретные обоснования эффективности метода, а также доказать, что используемое устройство является полностью безопасным и дает высокую воспроизводимость результатов.

 

В медицине и медицинских технологиях основное распространение нашли два типа систем обработки атмосферной плазмой. Диэлектрический барьерный разряд характеризуется низким тепловым стрессом и высокой эффективностью обработки поверхностей большой площади, таких как ткани кожи, раны, поверхности медицинских инструментов. Холодные плазменные струи или точечные источники плазмы хорошо подходят для обработки поверхностей со сложной геометрией и ограниченных областей, например, различных полостей. Как правило, рабочий газ в данном случае ионизируется через высокочастотные электрические поля.

В настоящее время любое инновационное изделие может быть в достаточной степени исследовано в отношении его физико-химических свойств, например, УФ-эмиссии, теплового отпечатка, содержания активных форм кислорода и азота, плотности электронов и силы электрического поля. Это позволяет заранее провести оценку эффективности и возникновения сторонних эффектов.

 

На основе технологии PDD^® (прямой пьезоэлектрический разряд), компания Relyon Plasma разработала инновационный метод применения микро плазменных струй, а также холодные источники плазмы диэлектрического барьерного типа Piezobrush^® PZ2.

 

Основной принцип генерации пьезоэлектрической плазмы

 

Технология PDD^® основывается на работе пьезотрансформатора, управляемого в режиме разомкнутой цепи. Благодаря высокой эффективности, низкое входное напряжение преобразуется в сильное электрическое поле, которое диссоциирует и ионизирует атмосферный газ, обычно воздух. Температура газа в объеме плазмы обычно немного выше температуры окружающей среды. Достигаемая плотность электронов составляет 10¹⁴-10¹⁶ м^-3. Таким образом, технология PDD^® обеспечивает создание холодной неравновесной плазмы.

 

Рис 2. Принцип генерации плазмы по технологии PDD^®: 1) Подача воздуха 2) Управляющая электроника 3) Пьезоэлектрический трансформатор 4) Атмосферный плазменный разряд

Концепция изделия

 

Концепция изделия характеризуется максимальной эффективностью преобразования и компактным дизайном. В настоящее время прибор серийно используется как стационарное, так и портативное изделие для обработки медицинских изделий при производстве.

 

Конфигурация

 

Благодаря использованию различных конфигураций, система может быть оптимизирована для достижения максимального выхода озона или других активных форм кислорода (ROS). При этом она достигает наивысшей эффективности в своем классе, близко к теоретически возможному значению. Для этой цели предлагается использование различных сопел для открытых систем и адаптеров для закрытых систем (рис.3). Это позволяет работать с различными газами, такими как воздух, аргон, гелий, азот, водород и различными газовыми окислительными и восстановительными смесями.

Аккуратная обработка больших поверхностей может использоваться с применением вставки для работы в режиме диэлектрического барьерного разряда.

Модульная система со специальными сменными насадками позволяет работать и в качестве интенсивного точеного источника плазмы («плазменной иглы»)

 

 

Рис 3. Насадки для различных применений 1,2 – насадки для внутренней обработки глухих отверстий, полостей и работы со специальными газами 3,4- специальные вставки для обработки больших поверхностей чувствительных или проводящих материалов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис 4. Предварительная обработка стоматологических материалов с помощью портативной системы PZ2. Неорганические наполненные синтетические смолы, PEEK, титан

 

 

Заключение

 

— Технология PDD ^® выводит на рынок новый класс изделий для использования в медицине и медицинских технологиях. Различные исследования доказали высокую скорость дезинфекции для множества микроорганизмов [2].

 

— Способность к смачиванию материалов, применяемых в медицине, таких как PEEK, тефлон, силикон и сильно наполненные полимеры, может быть значительно повышена.

 

— Это свойство основное для формирования прочного соединения и биосовместимости с окружающими живыми тканями. Обработка портативной плазменной системой PZ2 объединяет в себе два эффекта – высокоэффективную активацию поверхности и стерилизацию [3].

 

Ссылки

 

[1] «Plasma Medicine».Alexander Fridman und Gary Friedman, John Wiley & Sons 2013».

[2] ResearchGate.net: Effect of piezoelectric direct discharge plasma on microorganisms (DOI: 10.13140/RG.2.1.4750.4809) 2015

[3] K-Zeitung, Edition 5, Page 22: PEEK-Implantate funktionalisieren und Keime reduzieren

Плазмотерапия — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Плазмотерапия — это метод лечения, который основывается на внутривенном введении пациенту плазмы донорской крови с целью восполнения объема циркулирующей крови^[1] и замещения крово- и лимфопотери, для остановки кровотечения^[2], а также при парентеральном питании.

История плазмотерапии тесно связана с трансфузиологией, в которой особого внимания заслуживает вклад Э. Р. Гессе. Уже в 1921 году он стал применять переливание крови, а в 1926 году на XVIII-м съезде российских хирургов в Москве выступил с докладом «О показаниях к переливанию крови», в котором привёл анализ самого большого в стране опыта переливания крови. В 1926 году вышла статья Гессе «Об организации профессионального донорства». Им разрабатывались проблемы посттрансфузионных осложнений: в 1932 году в журнале «Вестник хирургии и пограничных областей» была опубликована написанная им совместно с А. Н. Филатовым статья «Экспериментальные наблюдения по вопросу об изменениях в организме при гемолизе и мерах борьбы с последствиями гемолиза при переливании крови», а в 1933 году эти же авторы опубликовали в журнале «Советская хирургия» статью «Клиническое подтверждение лечения гемолитического шока при переливании крови по нашему методу». Основываясь на материалах последней статьи, Э. Р. Гессе сделал доклад на V-м конгрессе по переливанию крови в Риме. Эта работа была отмечена премией Наркомздрава. Кроме того, Гессе занимался разработкой проблемы универсального донора. В 1935 году под его редакцией вышел в свет первый том библиографии по гемотрансфузиологии, куда вошли 4423 работы на русском, французском, английском и итальянском языках.

• Бирич Т.В. Аутогемотерапия при осложненной трахоме // Сборник научных работ. Том 13.. — Минск, 1953.
• Богдашов Б.С. Оценка ближайших и отдаленных результатов лечения ожогов глаз 3 степени аутокровью и аутоплазмой на гепарине. — Вестник офтальмологии №5. — Минск, 1973.
• Войно-Ясенецкий В.Ф. Очерки гнойной хирургии. — Москва, 2000.
• Назаренко Г. И., Кишкун А. А. Клиническая оценка результатов лабораторных исследований. — Москва, 2005.
• Гурьянов А.А. Лечение больных остеохондрозом позвоночника аутогемотерапией//Военно-медицинский журнал. — 1974.- №8.- С. 80 — 81.
• Могилевчик А.З.Местная аутогемотерапия трахоматозных паннусов и язв роговицы//Сборник работ Минского медицинского института. Том 2. Минск 1949.
• Недочетов Л.С., Гвоздков В.М. Лечение неспецифических артрозов аутогемоновокаином в условиях поликлиники//Новые способы и модификации операций на органах брюшной полости и некоторые вопросы клинической медицины (Cборник научных работ). – Саратов. — 1964. — Том XXXXIV. – С. 219 – 223.
• Неймарк Е.З., Лагода В.Б., Чмыхалова О.Р., Нецветай Е.А., Федченко Л.Г. Аутогемоблокады в лечении пояснично-крестцовых болевых синдромов// Журнал невропатологии и психиатрии имени С.С.Корсакова, том LXXXVII, выпуск 4, 1987
• Патент 2494788. Медицинский гель для сепарации эритроцитов и лейкоцитов/Д.Ю. Лавров. – №2012133975; Заяв.07.08.13, Зарегистриров. 10.10.13.
• Рипях Л.А. Стимулирующее влияние крови и ее компонентов на регистрацию костной ткани при переломах Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук, Донецк — 1967.
• Фроловская Т.И. Лечение острых одонтогенных воспалительных процессов аутогемотерапией по материалу челюстно-лицевой клиники Омского Государственного медицинского института им. М.И.Калинина//Труды Омского медицинского института имени М.И.Калинина: Вопросы стоматологии. – 1963. — №51. –С. 75-78., Дрейзин Ю.В., Корнеева В.Ф. Опыт лечения хронических воспалительных заболеваний женских половых органов подкожным введением нативной плазмы//Журнал Труды. -Алма-Ата. — 1966. — Том XXIII — С. 325 – 327. Суворов А.П., Капланов В.Д., Денисов С.Н., Лещинская Л.Б. Лечение хронических негонококковых уретритов инстилляциями аутокрови//Казанский Медицинский журнал. -1989. — Том LXX, №6. — С. 440 – 442.
• Anitua M, Sanchez E, Nurden A, Nurden P, Orive G, And´ıa I. New insights into and novel applications for platelet-rich fibrin therapies.Trends Biotechnol. 2006;24(5):227–34.
• Berghoff W, Pietrzak W, Rhodes R. Platelet-rich plasma appli¬cation during closure following total knee arthroplasty. Orthopedics. 2006.
• Haynesworth S.E., Goshima О., Goldberg V.M., Caplan A.I. Characterization of cells with osteogenic potential from human marrow//Bone. – 1992. – Vol.13, №1. – Р. 81-84.
• Marx R.E. Radiationinjurytotissue//KindwallE.R. (ed.) Hyperbaric Medicine Practice. Flagstaff, AZ: Best Publishing Company. – 1994. – P. 447-504.
• Marx R.E., Carlson E.R., Eichstaedt R.M. et al. Platelet-rich plasma. Growth factor enhancement for bone grafts//Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radial Endod . – 1998. — №85. – Р. 638-646.
• Marx R.E., Garg A.K. Bone Graft Physiology with Use of Platelet-Rich Plasma and Hyperbaric Oxygen//In: The Sinus Bone Graft. Jensen O., ed. Chicago: QuintessencePublishing. – 1998. — Р. 183-189.
• Taylor M, Norman T, Clovis N, Blaha D.The response of rabbit patellar tendons after autologous blood injection.Med Sci Sports Exerc. 2002;34(1):70–3.