Ученые НИЯУ МИФИ научились применять холодную плазму в биомедицинских целях

Исследователи НИЯУ МИФИ совместно с коллегами из других научных центров изучают возможности применения холодной плазмы для диагностики и лечения бактериальных и вирусных заболеваний, а также для заживления ран. Разработка станет основой для создания инновационных высокотехнологических медицинских приборов.

Участники научной группы. Слева направо: к.м.н., с.н.с. АГМУ Михаил Юшин, д.ф.-м.н., профессор НИЯУ МИФИ Виктор Тимошенко, к.м.н., с.н.с. АГМУ Адиля Аюпова, к.биол.н., н.с. АГМУ Анна Луценко

Холодная плазма – это совокупность или поток заряженных частиц, которые в целом электронейтральны и имеют достаточно низкую температуру атомов и ионов, например, близкую к комнатной температуре. В то же время так называемая электронная температура, соответствующая уровню возбуждения или ионизации вещества плазмы, может составлять несколько тысяч градусов.

Воздействие холодной плазмы можно применять в медицине – как наружное средство оно относительно безопасно для человеческого организма. При необходимости холодная плазма дает очень значительное локальное окислительное воздействие, как бы прижигание, а в других режимах она может запускать восстановительный, залечивающий механизм, отмечает и. о. заведующего Учебно-научной лабораторией «Нанотераностика» Инженерно-физического института биомедицины НИЯУ МИФИ, профессор кафедры трансляционной медицины ИФИБ НИЯУ МИФИ, профессор Виктор Тимошенко.

«Мы можем воздействовать на открытые поверхности кожи и раны химическими радикалами – либо напрямую, через плазменную струю, которая генерируется сконструированными нами компактными плазмотронами, либо опосредованно, через возбуждение молекул окружающей среды, например, воздуха. При этом плазмотроны изначально используют слабый поток совершенно безопасных инертных газов – гелия или аргона, а выделяемая тепловая мощность может контролируемо изменяться от единиц до десятков ватт, что позволяет управлять параметрами генерируемой холодной плазмы атмосферного давления», – говорит он.

Эксперимент с холодной плазмой

В работе применяется открытая плазма атмосферного давления, источники которой ученые активно разрабатывают в последние годы. Сплошной поток газа при атмосферном давлении можно ионизовать и одновременно обеспечить его вынос на нужное расстояние, от нескольких миллиметров до десятков сантиметров, чтобы донести ионизованные электронейтральные объемы вещества на необходимую глубину, в определенный участок мишени (например, участка кожи пациента).

«В качестве основного газа мы используем гелий, он позволяет минимизировать нежелательные окислительные процессы. В отличие от многих аналогичных разработок в России и за рубежом, в используемом нами плазмотроне генерация холодной гелиевой плазмы не сопровождается образованием озона, но при этом обеспечивает заметный и управляемый терапевтический эффект», – подчеркивает Виктор Тимошенко.

С помощью нового метода ученые рассчитывают лечить прежде всего бактериальные заболевания. По их словам, обработка холодной плазмой также сможет легко удалять вирусные загрязнения, ускорять заживление ран. Есть надежда, что с помощью нового метода в будущем можно будет лечить и онкологические заболевания.

«На сегодняшний день речь идет лишь об очень поверхностном воздействии, о наружном применении. В перспективе эту технологию можно будет разработать и для более глубинного проникновения в организм, скажем, через органы дыхания. Пока мы проводим испытания in vitro, когда наша плазменная струя взаимодействует непосредственно с небольшим количеством жидкости или другим модельным биообъектом», – рассказывает руководитель научной группы.

Полученные результаты биологического действия холодной гелиевой плазмы на модельные биологические объекты частично опубликованы в научных журналах Moscow University Biological Sciences Bulletin и Actual Problems of Ecology and Environmental Management. О ходе исследований уже сообщало агентство ТАСС.

Для развития разработки ученые НИЯУ МИФИ вступили в коллаборацию со специалистами Астраханского государственного университета (АГУ) им. В.Н. Татищева и Астраханского государственного медицинского университета (АГМУ), которые занимаются изучением кожных болезней и располагают возможностями быстро провести эксперименты in vivo, т. е. на животных.

Новый метод должен лечь в основу инновационных высокотехнологических медицинских приборов, уверен Виктор Тимошенко.

«Похожие приборы выпускаются в Китае для дермато-косметологии, но они значительно менее безопасны, чем наша разработка», – отмечает он.

Исследование проводится в соответствии с приоритетом Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации в части развития персонализированной медицины.