پیشرفت در علوم پزشکی به طور عمده ای تحت تأثیر استفاده از فناوری ها و دانش های مختلف و گاهی نامرتبط با این حوزه بوده است.
از جمله ی این فناوری ها می توان به میکروالکترونیک، نوری(اپتیک)، علم مواد و فناوری نانو اشاره کرد. پزشکی پلاسما یا پلاسما پزشکی یکی از رشته های مستقل پزشکی است که همچون فناوری لیزر می تواند گسترش جهانی داشته باشد.

در حال حاضر کاربرد پلاسما در پزشکی را میتوان به سه زیر مجموعه کلی طبقه بندی کرد که عبارتند از:

• اصلاح سطحی با پلاسما
• استریل سازی زیستی یا گندزدایی زیسیتی با پلاسما
• کاربرد درمانی

مبنای علمی پزشکی پلاسما دانش پایه ای مربوط به کنش و واکنش های بین پلاسما و سلول یا بافت زنده است.

در حوزه های اصلاح سطحی و استریل سازی زیستی با پلاسما، پلاسما با هدفدرمان و اصلاح سطوح و محصولات مورد استفاده قرار می گیرد که کاربرد های زیستی و کارایی زیستی آنها را بهبود بخشد تا بتوانند در کاربرد های درمانی مورد استفاده قرار گیرند.

در این دو حوزه هم پلاسمای فشار پایین و هم اتمسفری می تواند استفاده شود ولی در حوزه کاربرد های درمانی مستقیم، تنها منابع پلاسما با فشار اتمسفری مورد استفاده قرار می گیرد.

اصلاح سطحی با پلاسما

هدف از این کاربرد، بهینه سازی ایمپلنت های پزشکی و ابزای های تشخیصی زیستی است. این پخش شامل کاربرد پلاسما برای افزایش خاصیت ترشوندگی سطوح پلیمری، پوشش دهی سطحی با پلاسما بر روی سطح ایمپلنت ها برای بهبود زیست سازگاری أنها پ ایجاد ریز الگو های شیمیایی برای کنترل کشت سلولی، در داربست های کشت سلولی است.

جدید ترین کاربرد پلاسما در این حوزه، عامل دار کردن سطحی مواد زیستی(biomaterials) با پلاسما به منظور رهایش کنترل شده مواد فعال درمانی مانند آنتی بیوتیک ها است.

مواد زیستی عبارتند از مواد غیر زنده با کاربرد ابزارآلات پزشکی زیستی که کنش و واکنش هایی را با سیستم های زیستی انجام می دهند.

ازجمله ویژگی های مهمی که این مواد باید داشته باشند، زیست سازگاری و سازگاری با خون می باشد. سازگاری با خون نوعی زیست سازگاری با ترکیبی پیچیده از پارامتر های مختلف مانند ویژگی های خون، ماده و زمان است.

مهم ترین اهدافی که از عامل دار کردن مواد زیستی دنبال می شود، عبارتند از:

• زیست سازگاری
• سازگاری با خون
• ایجاد گروه های فعال برای متصل شدن به مولکول های زیستی
• ایجاد ترکیبات تحریک کننده رشد سلولی
• ایجاد پوشش های حساس به دما
• پوشش های ضد جرم گرفتگی(مقاوم به اتصال پروتئین)
• پوشش های ضد میکروبی
• رهایش کنترل شده دارویی
• افزایش خاصیت ترشوندگی

مواد زیستی کاربرد های روز افزونی در حوزه پزشکی پیدا کرده اند اما یکی از محدودیت های این مواد نداشتن برخی از خواص است که برای استفاده در پزشکی مورد نیاز است.

از این رو با تغییر ویژگی های این گونه مواد از طریق ایجاد گروه های عاملی سطحی و اصلاح سطحی آنها، این کمبود ها برطرف شده و خواص مورد نظر ایجاد میگردد

روش های شیمیایی از مهم ترین شیوه ها برای ایجاد این خواص در مواد است اما این رواش ها اغلب به دلیل زمان بر بودن و همچنین استفاده از ترکیبات شیمیایی، نامناسب بوده و ارزش آن ها را برای کاربرد های پزشکی پایین می آورد. درواقع پلاسما می تواند جایگزین مناسبی برای این روش باشد.

پلاسمای نوع RF بیش از سایر انواع پلاسما در ایجاد گروه های عاملی سطحی و اصلاح سطحی مواد زیستی مورد استفاده قرار گرفته است از دلایل استفاده از این نوع پلاسما می توان به موارد زیر اشاره کرد

• اصلاح خواص فیزیکی و شیمایی سطحی بدون اثر گزاری بر خواص توده ای ماده
• مزیت بسیار از نظر طراحی، توسعه و تولید پلیمر های زیست سازگار
• اصلاح سطح با روش رسوب لایه نازک به منظور بهینه سازی اصلاح واکنش های بین سطحی و پروتئین و اتصال سلول ها
• جلوگیری از اتصال باکتری به سطح با پوشش ضد باکتری اصلاح شده با پلاسمای RF

یکی دیگر از کاربرد های پلاسما در اصلاح سطح مواد زیستی، کاربرد در اصلاح سطح مواد پلیمری سازنده حسگر های زیستی است.

از جمله ویژگی های مورد نیاز در پلیمر این نوع حسگر ها، ایجاد گروه ها عاملی مورد نیاز بر سطح این مواد، ایجاد ریز الگوها برای اتصال سلول ها به سطح حسگر و همچنین اتصال تثبیت مولکول های زیستی همچون آنزیم بر سطح حسگر ها بوده است.

استریل سازی زیستی با پلاسما

یکی از مزایای عمده این روش استفاده از پلاسمای اتمسفری برای استریل سازی زیستی و قابلیت بکارگیری و تطبیق آن برای دامنه گسترده ای از تجهیزات است.

پلاسمای اتمسفری می تواند در پاکسازی باکتریایی موثر ابزای های پزشکی حساس و پیچیده، ابزای های تشخیصی و مواد بسته بندی دارویی استفاده شود.

از مزایای این نوع پلاسما میتوان پایداری عملیات پلاسما، درمای پایین، فشار اتمسفری، توان پایین RF و دمای پایین گازی مورد استفاده را نام برد که موجب کاربرد های فراوان این نوع پلاسما در درمان و رفع آلودگی های موضعی شده است.

تاکنون دو مورد از دستگاه های استریل سازی پلاسمایی با نام های تجاری Sterrad و Plazlyte تولید شده اند.

Sterad: گندزدایی با پراکسید هیدروژن و پلاسمای RF

Plazlyte: گندزدایی با استیک اسید و پلاسمای Micro Wave

یکی از مهم ترین کاربرد های پلاسما در دندانپزشکی به کشتن باکتری های سطحی دندان و نیز باکتری های درون کانال های ریشه دندان مربوط می شود که منجر به برخی فعالیت های ضد التهابی در آن نواحی میگردد.

از نتایج امید بخش اخیر، می توان به کاربرد برس پلاسما برای از بین بردن باکتری های درون کانال های ریشه دندان اشاره کرد. برس پلاسما قادر است در کمتر از ۳۰ ثانیه با انجام واکنش های شیمیای، حفره های دندان را تمیز و ضدعفونی کرده و جهت پر شدن آماده سازد.

علاوه بر خواص باکتری کشی، شعله سرد برس پلاسما پیوند بهتری بین مواد پرکننده و دندان بوجود می آورد. واکنش های شیماییی حاصل از برس پلاسما، عملا سطح دندان را تغییر داده و سبب پیوندی قوی و محکم با مواد پرکننده میگردد.

این باری که بنفش رنگ پلاسمای سرد بعنوان بخشی از سیستم پرداخت حفره دندان، قادر است باکتری ها و میکروب های دندان را نابود نماید.

کاربرد های درمانی پلاسما

در دهه های اخیر پلاسما روز به روز کاربرد بیشتری در حوزه زیست پزشکی پیدا کرده است اما این کاربرد و سایر کاربرد های نام برده شده در بخش های پیشین به صورت برون تنی بوده است.

درواقع اولین کاربرد درون تنی پلاسما توسط Erbe med انجام شد که لخته شدن پلاسما آرگون نام گرفت.

در این فرآیند از یک پپروب انعطاف پیز برای تخریب سلول های سرطان معلده و روده استفاده شده است. از این رو حوزه کاربرد درون تنی پلاسما از جدید ترین حوزه های کاربرد پلاسما بوده که می تواند توسعه فراوانی در بخش های مختلف پزشکی و درمانی داشته باشد.

با توجه به شکل های مختلف پلاسما، تنها یکی از انواع پلاسما می تواند در این حوزه کاربرد داشته باشد که عبارتست از پلاسمای دما پایین یا اصطلاحاً پلاسمای سرد.

البته انواع دیگر پلاسما نیز می توانند در این بخش کاربرد داشته باشند اما به دلیل تماس پلاسما با سلول و بافت زنده، محدودیت های فراوانی در نوع پلاسما مورد استفاده وجود دارد.

در این بخش عموماً از پلاسمای غیر تعادلی که به آن پلاسمای غیر حرارتی گفته می شود، استفاده می شود. البته حساسیت سلول و بافت های مختلف نسبت به دمای متفاوت است.

به عنوان مثال سلول های پوست می توانند در مقابل افزایش دما تا ۶۰ درجه سلسیوس به مدت چندین ثانیه سالم باقی بمانند در حالی که افزایش ۲/۲ درجه سلسیوس دما در قسمت ریشه دندان علاوه بر ایجاد درد شدید، میتواند سبب مرگ جزئی سلول های ریشه گردد. بنابراین کنترل دقیق دمای گاز پلاسما و دمای سطح بافت قرار گرفته در معرض آن بسیار مهم می باشد.

در موارد غیر ویژه مانند سوختگی و انعقاد زخم، گرمادهی بخشی از درمان است. بنابراین در این گونه موارد دمای پلاسما عامل مهمی نیست؛ البته تازمانی که سبب ایجاد آسیب دیدگی عمیق نشود.

در جدول ۱ تعدادی از انواع منابع پلاسمای غیر حرارتی و دمای متناظر گاز آن آورده شده است.

مبنای استفاده از پلاسما در این حوزه اثرات غیر کشنده و غیر تحریک کننده آن بر سلول ها و بافت های زنده است. موراد کاربردی پلاسما در این حوزه عبارتند از:

• درمان زخم ها و جراحت های مزمن
• منعقد سازی خون با پلاسما
• درمان تصلب شریان

درمان زخم و جراحات

درمان زخم و جراحات یکی از موارد خوش آتیه و پرکاربرد پلاسما در این حوزه خواهد بود. فعالیت ضد میکروبی انتخابی همراه با عدم تخریب بافت های سالم مجاور زخم و همچنین تحریک کنترل شده احیای مجدد بافت، می تواند انقلابی در کاربرد پلاسما در این حوزه باشد.

منعقد سازی خون با پلاسما

در روش های جراحی الکتریکی که بر مبنای گردمادهی به بافت زنده است، در اثر عبور جریان از درون بدن، بافت آسیب دیده به طول دقیق مشخص نشده و ممکن است اثرات مرگباری به همراه داشته باشد بنابراین نیاز به روش هایی برای درمان بافت با حداقل نفوذ در بدن است که این قابلیت توسط پلاسما امکان پذیر است.

یکی از این موارد، استفاده از پلاسمای اتمسفری تولید شده با ولتاژ بالا است. هدف از استفاده از این روش، انعقاد و جلوگیری از خون ریزی می باشد. البته حتی می توان خشک کردن و کشتن بافت آسیب دیده را نیز با این روش انجام داد.

مهم ترین مزیت این روش انتقال انرژی به بافت زنده بدون تماس است، زیرا الکترود با فاصله از بافت قرار می گیرد و مشکلاتی مانند چسبیدن بافت به الکترود، سوختگی شدید و پارگی بافت وجود دارد، به محض منعقد شدن، شعله پلاسما به سمت قسمت های دیگر که هنوز منعقد نشده اند، کشیده می شود.عمق این روش در ۳-۴ میلی متر است.

درمان تصلب شریان

فرسایش جرقه ای به عنوان روشی بسیار ویژه در درمان تصلب شریان مورد استفاده قرار می گیرد. بعلاوه، این روش نشان  می دهد که تخلیه انرژی زیاد در زمان کوتاه می تواند تا مکان های غیر قابل دسترسی مانند عروق خونی نفوذ کند.

مبنای این روش تبخیر پلاک ها( چربی هایی که سبب بسته شدن عروق می گردند) توسط گرمایش الکتریکی است.این روش مانند انعقاد سازی با پلاسمای آرگون است، با این تفاوت که در آن از گاز استفاده نمی شود، بلکه الکترود مستقیماً وارد جریان خون شده و به سمت محل بیماری هدایت می شود.

جریان با بسامد 250kHz به مدت 10ms در الکترود برقرار می شود. ولتاژ مورد استفاده حداکثر 1/2kV است. در این شرایط، بافت مورد نظر به سرعت گرم و تبخیر می شود. بخار ایجاد شده مانع از تماس الکترود با بافت شده و در نتیجه بقیه مراحل به صورت غیر تماسی انجام می شود.

نتیجه گیری

پلاسما محیطی شبه گازی است که به آن حالت چهارم گفته می شود. این محیط مجموعه ای از ذرات شامل الکترون، یون، اتم و مولکول های برانگیخته بوده و از نظر الکتریکی خنثی است.

پلاسما پزشکی یکی از رشته های مستقل پزشکی است که می تواند گسترش جهانی داشته باشد. درحال حاضر کاربرد پلاسما در پزشکی در سه زیر مجموعه کلی، از جمله اصلاح سطحی با پلاسما، استریل سازی زیستی و کاربرد های درمانی آن خلاصه شده است که در بخش های مختلف پزشکی از جمله دندان پزشکی و جراحی بسیار مورد استفاده قرار گرفقته است.

در حوزه های اصلاح سطحی  و استریل سازی زیستی با پلاسما، پلاسما با هدف درمان و اصلاح سطوح و محصولات مورد استفاده قرار می گیرد که کاربرد های زیستی و کارایی زیستی آن ها را بهبود بخشد تا بتوانند در کاربرد های درمانی مورد استفاده قرار گیرند.

منبع : ستاد نانو