Инактивация бактерий с помощью разработанного прибора

Было проведено исследование влияния плазмы на инактивацию микроорганизмов. Образцы были взяты с кожи здорового человека и выращены в питательной среде до концентрации 10⁹ мл^-1. Инактивация проводилась в воздушной среде при атмосферном давлении и температуре 24 °C. Кривая выживания показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Количество выживших микроорганизмов в зависимости от времени обработки.

На кривой выживания можно выделить два участка — крутой до 5 с и пологий. В течение первой фазы инактивации активные частицы плазмы воздействуют на внешнюю мембрану клеток, индуцируя в ней необратимые изменения. После того как мембраны получили достаточное количество повреждений, происходит интенсивная гибель клеток. Последующая фаза, очевидно, обусловлена наличием микроорганизмов, имеющих более устойчивую мембрану и различными условиями обработки.

Стерилизация осуществляется за счет следующих механизмов: воздействия УФ-излучения и химических реакций, вызываемых активными частицами плазмы. В принципе, холодная плазма способна уничтожить любые виды бактерий.

Для проверки практического применения плазмы по стерилизации биологических объектов проведен следующий эксперимент. Кусок говяжьего мяса из холодильника после оттаивания был разрезан на две равные части, объемом примерно 20 см³. Первый обрабатывался плазмой один раз в сутки в течение 15 с, второй являлся контрольным образцом. Образцы хранились в полиэтиленовых пакетах при температуре 27 °C. Контрольный образец потемнел на вторые сутки, в то время как, обработанный имел розовую окраску на 5 день хранения.

В работе [5] разработан источник плазмы для получения окиси азота, который применяется в медицине для оказания расслабляющего действия на сосуды. С его помощью удается излечить острый респираторный стрессовый синдром, смертность от которого достигает 50%. Авторы получили оксид азота, используя разряд при температуре 10⁴ K.

С целью проверки возможности использования разработанного источника холодной плазмы, для получения окисла азота, измерен выход NO в плазме в зависимости от скорости потока газа. В качестве рабочего газа использовался атмосферный воздух. Результаты показаны на рис. 2.

Рисунок 2. Выход NO в зависимости от скорости потока.

Видно, что концентрацию NO можно изменять в широких пределах, меняя скорость потока газа.

С помощью прибора проводилась инактивация микроорганизмов на поверхности язвы, образовавшейся после курса радиотерапии. До лечения размер раны составлял 30 см в диаметре и глубиной 5 мм, внутри был толстый слой некрозной ткани рис. 3.

Рисунок 3. Язва до обработки.

В течении полугода она не поддавалась лечению никакими средствами. Обработка холодной плазмой позволила ускорить процесс заживления с помощью озонотерапии. На рис. 3 показана язва до обработки.

Рисунок 4. Язва после обработки холодной плазмой (3 сеанса).

Плазма может применяться в разных областях медицины, в том числе и стоматологии. Для проверки применения в данной области зубы были обработаны источником холодной плазмы.

Рисунок 5. Вид плазмы при обработке зубов.

Результаты показали, что при воздействии источника на микроорганизмы вызывающие такие заболевания как кариес, стоматит и т. д. происходит их интенсивная гибель, что приводит к скорейшему выздоровлению.

Американский ученый Дж. Фридман проверил влияние неравновесной плазмы на клетки рака. Для проверки клетки были поделены на пять образцов. Первый образец являлся контрольным, второй обрабатывался в течении 5 сек, третий- 10 сек, четвертый- 20 сек, пятый- 30 сек. Обработка проводилась единожды, после чего результаты наблюдались через час после обработки, через три часа и через сутки. Количество клеток в контрольном образце в течение всего времени оставалось неизменным, в то время как в обработанных образцах клетки интенсивно гибли. На рисунке 6 изображена гистограмма результатов обработки. Наилучший результат наблюдался в образце под номером пять, который обрабатывался в течение 30 сек — через 24 часа количество раковых клеток приблизилось к минимуму. В данном случае наблюдается явление апоптоза — запрограммированное самоуничтожение клеток.

Рисунок 6. Результаты обработки клеток рака.

Рисунок 7. Вид трофической язвы до и после обработки плазмой.

Рисунок 8. Внешний вид раны до и после обработки неравновесной плазмой.

Рис. 9. Вид раны до обработки

плазма инактивация стерилизация озонотерапия заживление.

Рис. 10. Вид раны после обработки плазмой и озонированным маслом