Ψυχρό πλάσμα για ιατρικές εφαρμογές

Πηγή: PhysicsWeb, 20 Σεπτεμβρίου 2005

Ερευνητές έχουν αναπτύξει μια νέα φορητή συσκευή που μπορεί να παραγάγει πλάσματα σε θερμοκρασία δωματίου για βιοϊατρικές εφαρμογές. Η πηγή, που αναπτύχθηκε από τους Mounir Laroussi και XinPei Lu στο πανεπιστήμιο Old Dominion στη Βιρτζίνια, θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να σκοτώνει τα βακτηρίδια, να θεραπεύσει τις πληγές και να θεραπεύσει την πλάκα (Appl. Phys. Lett. 87 113902).

Κάτω από την ατμοσφαιρική πίεση, τα περισσότερα πλάσματα είναι τόσο καυτά (χιλιάδες βαθμοί Κελσίου) που θα σκότωναν αμέσως οποιαδήποτε ζωντανά κύτταρα που θα έρχονταν σε επαφή μαζί του. Επιπλέον, αυτά τα πλάσματα υψηλής θερμοκρασίας είναι, επίσης, πολύ δύσκολο να ελεγχθούν. Τα τελευταία χρόνια, εντούτοις, οι ερευνητές έχουν αναπτύξει τεχνικές για πλάσματα χαμηλής θερμοκρασίας και μερικά από αυτά έχουν χρησιμοποιηθεί σε βιοϊατρικές εφαρμογές. Εντούτοις, απαιτούνται ακόμα πηγές που να είναι πιο αξιόπιστες και πιο φιλικές προς τον χρήστη.

Μια καλή πηγή πλάσματος χαμηλής θερμοκρασίας πρέπει να είναι σε θέση να δουλεύει στη θερμοκρασία δωματίου και με την ατμοσφαιρική πίεση. Επιπλέον, πρέπει να είναι φορητή και δεν πρέπει να σχηματίζει 'τόξο' και να θερμαίνεται όσο λειτουργεί. Η νέα συσκευή που αναπτύχθηκε αποτελείται από δύο ηλεκτρόδια, που το κάθε ένα είναι φτιαγμένο από χάλκινο λεπτό δαχτυλίδι που συνδέονται με την επιφάνεια ενός γυάλινου δίσκου: ο δίσκος είναι διαμέτρου περίπου 2,5 εκατοστών και έχει μια μικρή τρύπα στο κέντρο του. Αυτά τα ηλεκτρόδια ακολούθως  παρεμβάλλονται σε έναν διηλεκτρικό σωλήνα και διαχωρίζονται από ένα μεταβλητό χάσμα, απόστασης μεταξύ 0,5 και 1 εκατοστών. (δεξιά εικόνα)

Όταν εγχέεται αέριο ηλίου στο σωλήνα και εφαρμόζονται στα ηλεκτρόδια σύντομοι παλμοί  υψηλής τάσεως (μικρότεροι από ένα μικροδευτερόλεπτο), ξεσπά ένας σπινθήρας στο χάσμα μεταξύ των ηλεκτροδίων. Έτσι παράγεται μία δέσμη πλάσματος που εκτινάσσεται μέσω της τρύπας στο εξωτερικό ηλεκτρόδιο. Η δέσμη μπορεί να είναι μήκους μέχρι 5 εκατοστών, με το μήκος να είναι ανάλογο με το ρυθμό ροής του ηλίου και το μέγεθος των παλμών της τάσης. Η δέσμη παραμένει στη θερμοκρασία του δωματίου και μπορεί να αγγιχτεί και από τα γυμνά χέρια (κάτω εικόνα)

Η συσκευή είναι μια βελτίωση των προηγούμενων που έστελναν έναν πίδακα πλάσματος, και που παράγουν μόνο σύντομες δέσμες πλάσματος με μήκη εύρους μερικών χιλιοστών, ενώ μπορούν να φθάσουν σε θερμοκρασίες αρκετών δεκάδων βαθμών πάνω από τη θερμοκρασία δωματίου. Και αντίθετα από άλλες συσκευές, όπως η "βελόνα πλάσματο", η νέα συσκευή δεν περιέχει κανένα αιχμηρό μεταλλικό αντικείμενο. Και δεδομένου ότι  χρησιμοποιούνται πολύ σύντομοι παλμοί τάσης, δεν υπάρχει κανένας κίνδυνος ακόμα και εάν η συσκευή δουλεύει για μεγάλες περιόδους.