Плазмено фенерче против бактерии/ Antimicrobial plasma flashlight

Студената плазма се използва за стерилизацията на повърхности в производството на електроника, и има нарастващ интерес за медицински приложения като лечението на хронично инфектирани тъкани. Антимикробните свойства на плазмата се дължат на възможността и да предава енергия на молекули в околното пространство, като превръща безобидни газове като азот и кислород в бактерицидни агенти. Азотният оксид, озонът и други радикали убиват микроорганизмите като разрушават обвивката им, механизъм който се използва от имунната система в борбата с микробите.

Въпреки че тези свойства на плазмата са известни от години, устройствата, които генерират плазма в момента изискват външно електрозахранване. В доклада си за журнала Приложна Физика (Applied Physics) група австралийски и китайски учени представят „плазмено фенерче”, което работи с обикновена батерия.  Изследванията показват, че батерията произвежда достатъчно енергия, за да генерира бързи пулсове от плазма и да стерилизира многослоен биофилм от бактерията Enterococcus faecalis. Ентерококите често причиняват възпаление в зъбните канали и са едни от най-устойчивите на топлина и антибиотици микроорганизми, но 5 минути обработка с плазменото фенерче са достатъчни да бъдат унищожени дори най-долните слоеве на биофилма. Плазмата, която новото устройство генерира, е със стайна температура, което му позволява да се използва върху жива тъкан без да причинява изгаряния. Най-ценни обаче са малкият му размер и възможността да работи на батерии. Те позволяват устройството да се използва като стерилизатор на повърхности  и рани в ситуации като военни операции, спешни случаи и природни бедствия, където не винаги има достъп до електрозахранване.

Image credit: Pei et al. (2012) Appl Phys 45;165205

Cold atmospheric plasma is used for surface-sterilization during the manufacture of electronics, and has generated a growing interest for medical applications such as the healing of chronically infected tissues. This antimicrobial activity is due to the energy transfer from plasma to the surrounding molecules, turning harmless gases such as oxygen and nitrogen into bactericidal agents. Nitric oxide, ozone and other radicals kill microorganisms by destroying their surface layer, a mechanism which is used by our immune system to target bacteria.

Despite the fact that the antimicrobial properties of plasma have been known for years, the devices that generate plasma are limited in their mobility because they require external power supply. In a report for the scientific journal Applied Physics, a group of Australian and Chinese scientists present a ‘plasma flashlight’ which works with an ordinary 12 V battery. Their experiments show that the battery provides sufficient energy to generate rapid pulses of plasma that could sterilize a multi-layered biofilm of the bacteria Enterococcus faecalis. Enterococci, which are commonly involved in root canal infection, are considered one of the most heat- and antibiotic-resistant microorganisms, but a 5-minute treatment with the plasma flashlight were enough to destroy even the bottommost layers of the biofilm. The plasma that the new device gives off is room-temperature making it safe to use on living tissue without the risk of burns. The hand-held, battery-operated plasma flashlight has promising applications for surface- and wound-disinfection in military operations, emergencies and natural disasters where power supply may not always be available.