Mikroplasma - Microplasma

En mikroplasma er et plasma med små dimensjoner, som spenner fra titalls til tusen mikrometer. Mikroplasmaer kan genereres ved en rekke temperaturer og trykk, eksisterende som enten termiske eller ikke-termiske plasmaer. Ikke-termiske mikroplasmas som kan opprettholde tilstanden ved standard temperaturer og trykk er lett tilgjengelige og tilgjengelige for forskere, ettersom de lett kan opprettholdes og manipuleres under standardforhold. Derfor kan de brukes til kommersielle, industrielle og medisinske applikasjoner, noe som gir opphav til mikroplasmas utvikling.

Hva er en mikroplasma?

En forenklet Paschen Breakdown Curve for de fleste gasser

Det er fire tilstander av materie: fast, væske, gass og plasma . Plasmer utgjør mer enn 99% av det synlige universet. Generelt, når energi tilføres en gass, blir indre elektroner av gassmolekyler (atomer) eksitert og beveger seg opp til høyere energinivå. Hvis den påførte energien er høy nok, kan ytterste elektron (er) til og med fjernes fra molekylene (atomer) og danne ioner. Elektroner, molekyler (atomer), eksiterte arter og ioner danner en suppe av arter som involverer mange interaksjoner mellom arter og viser kollektiv atferd under påvirkning av eksterne elektriske og magnetiske felt. Lys følger alltid med plasma: når den begeistrede arten slapper av og beveger seg til lavere energinivå, frigjøres energi i form av lys. Mikroplasma er en underavdeling av plasma der plasmadimensjonene kan variere mellom titalls, hundrevis eller til og med tusenvis av mikrometer i størrelse. De fleste mikroplasmas som brukes i kommersielle applikasjoner er kalde plasmas . I kaldt plasma har elektroner mye høyere energi enn de medfølgende ionene og nøytralene. Mikroplasmaer genereres vanligvis ved forhøyet trykk til atmosfæretrykk eller høyere.

Vellykket antenning av mikroplasmer er underlagt Paschens lov , som beskriver sammenbruddsspenningen (spenningen som plasmaet begynner å bue) som en funksjon av produktet av elektrodeavstand og trykk,

hvor PD er produktet av trykk og avstand, og og er gasskonstant for beregning av Townsend første ionisering koeffisient, og er den sekundære emisjonskoeffisient av materialet. Når trykket øker, må avstanden mellom elektrodene reduseres for å oppnå samme sammenbruddsspenning. Denne loven er bevist å være gyldig på avstander mellom elektroder så små som titalls mikrometer og trykk høyere enn atmosfæriske. Gyldigheten på enda mindre skalaer (nærmer seg avskjedslengde ) er imidlertid fortsatt under etterforskning.

Genererer mikroplasmer

Mens mikroplasmaenheter har blitt studert eksperimentelt i mer enn et tiår, har forståelse blitt ansporet de siste årene som et resultat av modellering og beregningsundersøkelser av mikroplasmaer.

Inneslutning til små mellomrom

Når trykket til gassmediet der mikroplasmaet genereres øker, må avstanden mellom elektrodene reduseres for å opprettholde samme nedbrytningsspenning. I slike mikrohule katodeutslipp varierer produktet av trykk og avstand fra fraksjoner av Torr cm til ca. 10 Torr cm. Ved verdier under 5 Torr cm kalles utslippene "pre-utladninger" og er lavintensitets glødutslipp. Over 10 Torr cm kan utslippet bli ukontrollerbart og strekke seg fra anoden til tilfeldige steder i hulrommet. Videre forskning av David Staack ga en graf over ideelle elektrodeavstander, spenninger og bærergasser testet for generering av mikroplasma.

Dielektriske materialer

Dielektrics er dårlige elektriske ledere, men støtter elektrostatiske felt og elektrisk polarisering. Dielektriske barriereutladningsmikroplasmer opprettes vanligvis mellom metallplater, som er dekket av et tynt lag av dielektrisk eller sterkt motstandsdyktig materiale. Det dielektriske laget spiller en viktig rolle i å undertrykke strømmen: katode / anodelaget er ladet av innkommende positive ioner / elektroner under en positiv syklus med vekselstrøm påført som reduserer det elektriske feltet og hindrer ladetransport mot elektroden. DBD har også et stort forhold mellom overflate og volum, som fremmer diffusjonstap og holder lav gass temperatur. Når en negativ syklus av AC påføres, avstøtes elektronene fra anoden, og er klare til å kollidere med andre partikler. Det kreves frekvenser på 1000 Hz eller mer for å bevege elektronene raskt nok til å skape en mikroplasma, men for store frekvenser kan skade elektroden (~ 50 kHz). Selv om dielektrisk barriereutladning kommer i forskjellige former og dimensjoner, er hver enkelt utladning i mikrometerskala.

Pulserende kraft

AC og høyfrekvent effekt brukes ofte til å begeistre dielektrikum, i stedet for DC. Ta AC som et eksempel, det er positive og negative sykluser i hver periode. Når den positive syklusen oppstår, akkumuleres elektroner på den dielektriske overflaten. På den annen side vil den negative syklusen frastøte de akkumulerte elektronene, forårsake kollisjoner i gassen og skape plasma. Under overgangen fra den negative til den positive syklusen, trengs det ovennevnte frekvensområdet 1000 Hz-50 000 Hz for at en mikroplasma skal genereres. På grunn av den lille massen til elektronene, er de i stand til å absorbere den plutselige bryteren i energi og bli begeistret; De større partiklene (atomer, molekyler og ioner) er imidlertid ikke i stand til å følge den raske byttingen, og holder derfor gasstemperaturen lav.

Radiofrekvens- og mikrobølgesignaler

Basert på transistorforsterkere brukes RF (radiofrekvens) med lav effekt og mikrobølgekilder til å generere en mikroplasma. De fleste løsningene fungerer på 2,45 GHz. I mellomtiden er det utviklet en teknologi som gir tenning på den ene siden og høy effektiv drift på den andre siden med det samme elektroniske nettverket og parnettverket.

Laserindusert

Ved bruk av lasere kan faste underlag omdannes direkte til mikroplasmer. Solide mål treffes av høyenergilaser, vanligvis gasslasere, som pulseres i tidsperioder fra pikosekunder til femtosekunder ( moduslåsing ). Vellykkede eksperimenter har brukt Ti: Sm-, KrF- og YAG-lasere, som kan brukes på en rekke underlag som litium, germanium, plast og glass.

Historie

A - terminal koblet til den indre overflaten, B - terminal koblet til ytre overflate, C - gasholder, D - kalsiumklorid tørkerør, E - batteri, G - induksjonsspole

I 1857 oppsto Werner von Siemens , en tysk forsker, ozongenerering ved hjelp av et dielektrisk barriereutladningsapparat for biologisk dekontaminering. Observasjonene hans ble forklart uten kjennskap til ”mikroplasmaer”, men ble senere anerkjent som den første bruken av mikroplasmas til nå. De tidlige elektroingeniørene, som Edison og Tesla, prøvde faktisk å forhindre generering av slike "mikroutladninger", og brukte dielektrikum for å isolere den første elektriske infrastrukturen. Senere studier har observert Paschen-sammenbruddskurven som den viktigste årsaken til generering av mikroplasma i en artikkel publisert i 1916.

Senere artikler i løpet av 1900-tallet har beskrevet de forskjellige forhold og spesifikasjoner som fører til generering av mikroplasmer. Etter Siemens 'interaksjoner med mikroplasma var Ulrich Kogelschatz den første til å identifisere disse "mikroutslippene" og definere deres grunnleggende egenskaper. Kogelschatz innså også at mikroplasmaer kunne brukes til dannelse av excimer. Eksperimentene hans ansporet den raske utviklingen av mikroplasmafeltet.

I februar 2003 holdt Kunihide Tachibana, professor ved Kyoto University, den første internasjonale workshopen om mikroplasmas (IWM) i Hyogo, Japan. Workshopen, med tittelen “The New World of Microplasmas”, åpnet en ny epoke innen mikroplasma-forskning. Tachibana er anerkjent som en av grunnleggerne da han laget begrepet ”mikroplasma”. Den andre IWM ble organisert i oktober 2004 av professorene KH Becker, JG Eden og KH Schoenbach ved Stevens Institute of Technology i Hoboken, New Jersey. Den tredje internasjonale workshopen ble koordinert av Institute of Low Temperature Plasma Physics sammen med Institute of Physics ved Ernst-Moitz-Arndt-universitetet i Greifswald, Tyskland, mai 2006. Temaene som ble diskutert, var inspirerende vitenskapelige og oppståtte teknologiske muligheter for mikroplasmer. Den fjerde IWM ble avholdt i Taiwan i oktober 2007, den femte i San Diego, California i mars 2009, og den sjette i Paris, Frankrike i april 2011. Neste (syvende) workshop ble holdt i Kina omtrent i mai 2013.

applikasjoner

Den raske veksten av applikasjoner av mikroplasmer gjør det umulig å navngi dem alle på kort tid, men noen utvalgte applikasjoner er oppført her.

Plasmaskjermer

Kunstig genererte mikroplasmer finnes på flatskjermen på en plasmaskjerm. Teknologien bruker små celler og inneholder elektrisk ladede ioniserte gasser. Over dette plasmaskjermpanelet er det millioner av små celler kalt piksler som er begrenset til å danne et visuelt bilde. I plasmaskjermpanelene, X- og Y-rutenett av elektroder, atskilt med et MgO dielektrisk lag og omgitt av en blanding av inerte gasser - som argon, neon eller xenon, blir de enkelte bildeelementene adressert. De arbeider ut fra prinsippet om at det å passere en høyspenning gjennom en lavtrykksgass genererer lys. I hovedsak kan en PDP sees på som en matrise av små lysrør som styres på en sofistikert måte. Hver piksel består av en liten kondensator med tre elektroder, en for hver primærfarge (noen nyere skjermer inkluderer en elektrode for gul). En elektrisk utladning over elektrodene fører til at de sjeldne gassene som er forseglet i cellen, omdannes til plasmaform når den ioniserer. Å være elektrisk nøytral, inneholder den like store mengder elektroner og ioner, og er per definisjon en god leder. Når energien er aktivert, frigjør plasmacellene ultrafiolett (UV) lys som deretter treffer og stimulerer rød, grønn og blå fosfor langs overflaten av hver piksel, og får dem til å gløde.

Belysning

Skjematisk skjema for enhet som utvikles av Eden og Park

Teamet til Gary Eden og Sung-Jin Park er banebrytende for bruken av mikroplasmer for generell belysning. Deres apparat bruker mange mikroplasmageneratorer i et stort utvalg, som avgir lys gjennom et klart, gjennomsiktig vindu. I motsetning til lysrør, som krever at elektrodene skal være langt fra hverandre i et sylindrisk hulrom og vakuumforhold, kan mikroplasmalysekilder settes i mange forskjellige former og konfigurasjoner, og generere varme. Dette er i motsetning til de mer brukte lysrørene som krever en edelgassatmosfære (vanligvis argon), hvor eksimerdannelse og resulterende strålingsnedbrytning treffer et fosforbelegg for å skape lys. Excimer-lyskilder blir også produsert og undersøkt. Den stabile, ikke-likevektige tilstanden til mikroplasmer favoriserer tre-kropps kollisjoner som kan føre til dannelse av excimer. Den excimer , et ustabilt molekyl fremstilt ved kollisjoner av eksiterte atomer, er meget kort levetid på grunn av sin raske dissosiasjon. Ved dekomponering frigjør excimerer forskjellige typer stråling når elektroner faller til lavere energinivå. En applikasjon, som er forfulgt av Hyundai Display Advanced Technology R&D Research Center og University of Illinois, er å bruke excimer lyskilder i flatskjerm.

Destruksjon av flyktige organiske forbindelser (VOC)

Mikroplasma brukes til å ødelegge flyktige organiske forbindelser . For eksempel ble kapillær plasmaelektrode (CPE) utladning brukt til effektivt å ødelegge flyktige organiske forbindelser som benzen , toluen , etylbenzen , xylen , etylen , heptan , oktan og ammoniakk i omgivelsene for bruk i avanserte livsstøttende systemer designet for lukkede miljøer. Destruksjonseffektiviteter ble bestemt som en funksjon av plasmagenergitetthet, opprinnelig forurensningskonsentrasjon, oppholdstid i plasmavolum, reaktorvolum og antall forurensninger i gassstrømmen. Fullstendig ødeleggelse av VOC kan oppnås i den ringformede reaktoren for spesifikke energier på 3 J cm − 3 og over. Videre kreves spesifikke energier som nærmer seg 10 J cm − 3 for å oppnå en sammenlignbar destruksjonseffektivitet i kryssreaktoren. Dette indikerer at optimalisering av reaktorgeometrien er et kritisk aspekt for å oppnå maksimal ødeleggelseseffektivitet. Koutsospyros et al. (2004, 2005) og Yin et al. (2003) rapporterte resultater angående studier av VOC-ødeleggelse ved bruk av CPE-plasma-reaktorer. Alle undersøkte forbindelser nådde maksimal VOC-destruksjonseffektivitet mellom 95% og 100%. VOC-destruksjonseffektiviteten økte opprinnelig med den spesifikke energien, men holdt seg på verdiene til den spesifikke energien som er sammensatt avhengig. En lignende observasjon ble gjort for avhengigheten av VOC-destruksjonseffektiviteten av oppholdstiden. Ødeleggingseffektiviteten økte med økende opprinnelig konsentrasjon av forurensning. For kjemisk like forbindelser, ble den maksimale destruksjonseffektiviteten funnet å være omvendt relatert til ioniseringsenergien til forbindelsen og direkte relatert til graden av kjemisk substitusjon. Dette kan antyde at kjemiske substitusjonssteder har den høyeste plasmainduserte kjemiske aktiviteten.

Miljøsensorer

Den lille størrelsen og den beskjedne kraften som kreves for mikroplasmaenheter, benytter en rekke miljøopplevelsesapplikasjoner og oppdager sporkonsentrasjoner av farlige arter. Mikroplasmer er følsomme nok til å fungere som detektorer, som kan skille mellom store mengder komplekse molekyler. CM Herring og hans kolleger i Caviton Inc. har simulert dette systemet ved å koble en mikroplasmaenhet med en kommersiell gasskromatografikolonne (GC). Mikroplasmaenheten er plassert ved utgangen av GC-kolonnen, som registrerer den relative fluorescensintensiteten til spesifikke atom- og molekylære dissosieringsfragmenter. Dette apparatet har evnen til å oppdage små konsentrasjoner av giftige og miljøfarlige molekyler. Det kan også oppdage et bredt spekter av bølgelengder og den tidsmessige signaturen til kromatogrammer, som identifiserer arten av interesse. For påvisning av mindre komplekse arter, er den timelige sorteringen utført av GC-kolonnen ikke nødvendig siden direkte observasjon av fluorescens produsert i mikroplasma er tilstrekkelig.

Ozonproduksjon for vannrensing

Mikroplasmer brukes til dannelse av ozon fra atmosfærisk oksygen. Ozon (O 3 ) har vist seg å være et godt desinfeksjonsmiddel og vannbehandling som kan forårsake nedbrytning av organiske og uorganiske materialer. Ozon er ikke drikkbart og går tilbake til diatomisk oksygen, med en halveringstid på omtrent 3 dager i romtemperatur (ca. 20 ° C). I vann har imidlertid ozon en halveringstid på bare 20 minutter ved samme temperatur på 20 ( 0 C). Degremont Technologies (Sveits) produserer mikroplasmasett for kommersiell og industriell produksjon av ozon for vannbehandling. Ved å føre molekylært oksygen gjennom en rekke dielektriske barrierer, ved å bruke det Degremont kaller Intelligent Gap System (IGS), produseres en økende konsentrasjon av ozon ved å endre gapstørrelsen og belegg som brukes på elektrodene lenger ned i systemet. Ozonet bobles deretter direkte i vannet for å bli drikkbart (egnet for drikking). I motsetning til klor, som fremdeles brukes i mange vannrensingssystemer for å behandle vann, forblir ikke ozon i vannet i lengre perioder. Fordi ozon brytes ned med en halveringstid på 20 minutter i vann ved romtemperatur, er det ingen varige effekter som kan forårsake skade.

Aktuell forskning

Brenselsceller

Mikroplasmaer fungerer som energiske kilder til ioner og radikaler, som er ønskelige for å aktivere kjemiske reaksjoner. Mikroplasmaer brukes som strømningsreaktorer som tillater molekylære gasser å strømme gjennom mikroplasmaet og induserer kjemiske modifikasjoner ved molekylær spaltning. Elektronene med høy energi fra mikroplasmer imøtekommer kjemisk modifisering og reformering av flytende hydrokarbondrivstoff for å produsere drivstoff til brenselceller. Becker og hans medarbeidere brukte en enkelt gjennomstrømning av likestrømsmikroplasma-reaktor for å generere hydrogen fra en atmosfærisk trykkblanding av ammoniakk og argon til bruk i små, bærbare brenselceller. Lindner og Besser eksperimenterte med å reformere modell av hydrokarboner som metan, metanol og butan til hydrogen for drivstoffcellemating. Deres nye mikroplasmareaktor var en mikrohull katodeutslipp med en mikrofluidisk kanal. Masse- og energibalanser på disse eksperimentene avslørte konverteringer opp til nesten 50%, men konverteringen av elektrisk kraftinngang til kjemisk reaksjonsentalpi var bare i størrelsesorden 1%. Selv om det gjennom modellering av reformeringsreaksjonen ble funnet at mengden elektrisk inngang til kjemisk konvertering kunne øke ved å forbedre enheten så vel som systemparametrene.

Nanomaterialsyntese og avsetning

Bruken av mikroplasmer blir sett på for syntese av komplekse makromolekyler, samt tillegg av funksjonelle grupper til overflatene til andre substrater. En artikkel av Klages et al. beskriver tilsetning av aminogrupper til overflatene av polymerer etter behandling med et pulserende DC-utladningsapparat ved bruk av nitrogenholdige gasser. Det ble funnet at ammoniakkgassmikroplasmer i gjennomsnitt tilfører 2,4 aminogrupper per kvadratnanometer av en nitrocellulosemembran, og øker styrken som lagene i substratet kan binde seg til. Behandlingen kan også gi en reaktiv overflate for biomedisin, ettersom aminogrupper er ekstremt elektronrike og energiske. Mohan Sankaran har jobbet med syntesen av nanopartikler ved hjelp av en pulserende DC-utslipp. Hans forskergruppe har funnet ut at ved å bruke en mikroplasmastråle på en elektrolytisk løsning som enten har en gull- eller sølvanode er nedsenket, produseres de relevante kationene. Disse kationene kan deretter fange elektroner som tilføres av mikroplasmajet og resulterer i dannelsen av nanopartikler. Forskningen viser at det vises flere nanopartikler av gull og sølv i løsningen enn det er av de resulterende saltene som dannes fra den syreledende løsningen.

Kosmetikk

Microplasma-bruk i forskning vurderes. PSR-enheten (plasma skin regeneration) består av en ultrahøy radiofrekvensgenerator som stimulerer en innstilt resonator og tilfører energi til en strøm av inert nitrogengass i håndstykket. Det genererte plasmaet har et optisk utslippsspektrum med topper i det synlige området (hovedsakelig indigo og fiolett) og nær-infrarødt område. Nitrogen brukes som gassformig kilde fordi det er i stand til å rense oksygen fra overflaten av huden, noe som minimerer risikoen for uforutsigbare hot spots, forkulling og arrdannelse. Når plasma treffer huden, overføres energi raskt til hudoverflaten, og forårsaker øyeblikkelig oppvarming på en kontrollert, ensartet måte uten en eksplosiv effekt på vev eller epidermal fjerning. I forbehandlingsprøver viser kollagensonen en tett akkumulering av elastin, men i prøver etter behandling inneholder denne sonen mindre tett elastin med betydelig, sammenlåsende nytt kollagen. Gjentatt lavenergi PSR-behandling er en effektiv modalitet for å forbedre dyspigmentering, glatthet og hudløshet assosiert med fotografering. Histologisk analyse av prøver etter behandling bekrefter produksjonen av nytt kollagen og ombygging av hudarkitektur. Endringer består av erytem og overfladisk peeling av epidermis uten fullstendig fjerning, vanligvis fullført med 4 til 5 dager. Bogle, Melissa; et al. (2007). "Evaluering av plasma hudregenereringsteknologi i foreningsforyngelse med lav energi" . Arch Dermatol . 143 (2): 168–174. doi : 10.1001 / archderm.143.2.168 . PMID   17309997 .

Mikrosprutring tynnfilmdeposisjon

Aktiv forskning på mikroplasmasprutring for ledende sammenkobling av tynnfilmavsetning utgjør et potensielt tilsetningsproduksjonsalternativ til dyre halvlederindustriens produksjonsstandarder. Nye mikroputterere, som opererer med en kontinuerlig matet katodetråd, bruker skrivehode-reaktorer som består av ledningsterminalen, to positivt forspente elektroder og to motstående negativt ladede fokuselektroder for å generere et mikroplasmamiljø innenfor et separasjonsrom mellom mål og substrat på under millimeter. . Som i tradisjonell forstøvning bombarderer det opphissede plasmaet den eksponerte måloverflaten, og kaster ut individuelle atomer som deretter faller inn på substratoverflaten og danner en ledende tynn film. I motsetning til tradisjonelle applikasjoner, tilbyr mikroplasmasprutring mange fordeler, inkludert begrenset til ingen etterbehandlingskrav, ettersom kontrollert posisjonering av underlaget kan gi presis mønster uten behov for påfølgende fotolitografisk maskering og etsning, og allsidighet i substratform, ved at mikrosputterere er ikke begrenset til plan avsetning. I tillegg eliminerer atmosfæriske forhold som er tillatt av denne metoden den betydelige kostnadsbarrieren som presenteres av nødvendigheten av de dyre, komplekse vakuumsystemene der det utføres moderne forstøvningsoperasjoner. Til dags dato har denne teknikken ikke oppnådd oppløsningen til industristandard mikroelektronikk, med resultater på toppbanebredden på ca. 9μm, men bemerket potensialet for forbedringer av prosessgassstrømmen og mulige forbedringer etter prosessering kan hjelpe til med å lukke gapet. Gitt metoden er relativt lave kostnader og dens brede allsidighet, kan oppnåelse av produksjonskvalitet på linje med moderne industristandarder potensielt kunne anspore til en revolusjon innen elektronikk som kan tilpasses massene.

Plasma medisin

Tannbehandlinger

Forskere fant at mikroplasmaer er i stand til å inaktivere bakterier som forårsaker tannråte og periodontale sykdommer. Ved å rette mikroplasmabjelker ved lav temperatur mot den forkalkede vevsstrukturen under tannemaljen som kalles dentin, reduserer den mengden av tannbakterier og reduserer igjen infeksjonen. Dette aspektet ved mikroplasma kan gjøre det mulig for tannleger å bruke mikroplassteknologi for å ødelegge bakterier i tannhulen i stedet for å bruke mekaniske midler. Utviklere hevder at mikroplasmaenheter vil gjøre det mulig for tannleger å effektivt behandle oralbårne sykdommer med lite smerte for pasientene. Nyere studier viser at mikroplasmaer kan være en veldig effektiv metode for å kontrollere orale biofilmer. Biofilm (også kjent som slim) er høyt organiserte, tredimensjonale bakteriesamfunn. Tannplakk er et vanlig eksempel på orale biofilmer. Det er hovedårsaken til både tannråte og periodontale sykdommer som tannkjøttbetennelse og periodontitt. Ved University of Southern California jobber Parish Sedghizadeh, direktør for USC Center for Biofilms og Chunqi Jiang, assisterende forskningsprofessor ved Ming Hsieh Institutt for elektroteknikk-elektrofysikk, med forskere fra Viterbi School of Engineering og søker nye måter å bekjempe. disse bakterieinfeksjonene. Sedghizadeh forklarte at biofilmenes slimete matrise fungerer som ekstra beskyttelse mot tradisjonelle antibiotika. Senterenes studie bekrefter imidlertid at biofilmer dyrket i rotkanalen til ekstraherte menneskelige tenner lett kan ødelegges ved påføring av mikroplasma. Plasmautslippsmikroskopien oppnådd under hvert eksperiment antyder at det atomiske oksygenet produsert av mikroplasmaet er ansvarlig for inaktivering av bakterier. Sedghizadeh foreslo deretter at oksygenfrie radikaler kunne forstyrre biofilmens cellulære membran og få dem til å bryte ned. I følge deres pågående forskning ved USC har Sedghizadeh og Jiang funnet at mikroplasma ikke er skadelig for omkringliggende sunne vev, og de er sikre på at mikroplassteknologi snart vil bli et banebrytende verktøy i medisinsk industri. JK Lee sammen med andre forskere på dette feltet har funnet ut at mikroplasma også kan brukes til tannbleking. Denne reaktive arten kan effektivt bleke tennene sammen med saltvann eller blekende geler som består av hydrogenperoksid. Lee og kollegene eksperimenterte med denne metoden og undersøkte hvordan mikroplasma sammen med hydrogenperoksid påvirker blod flekker menneskelige tenner. Disse forskerne tok førti ekstraherte enkeltrot, blodfargede menneskelige tenner og delte dem tilfeldig i to grupper på tjue. Gruppe en mottok 30% hydrogenperoksid aktivert av mikroplasma i tretti minutter i et massekammer, mens gruppe to fikk 30% hydrogenperoksid alene i tretti minutter i massekammeret, og temperaturen ble holdt på tretti syv grader Celsius for begge gruppene. Etter at testene var utført, fant de at mikroplasma-behandling med 30% hydrogenperoksid hadde en signifikant effekt på tennens hvithet i gruppe en. Lee og hans medarbeidere konkluderte med at påføring av mikroplasma sammen med hydrogenperoksid er en effektiv metode for bleking av flekkete tenner på grunn av dets evne til å fjerne proteiner på overflaten av tennene og den økte produksjonen av hydroksid.

Sårpleie

Mikroplasma som opprettholdes nær romtemperatur kan ødelegge bakterier, virus og sopp som er avsatt på overflaten av kirurgiske instrumenter og medisinsk utstyr. Forskere oppdaget at bakterier ikke kan overleve i det harde miljøet skapt av mikroplasmer. De består av kjemisk reaktive arter som hydroksyl (OH) og atomoksygen (O) som kan drepe skadelige bakterier gjennom oksidasjon. Oksidasjon av lipider og proteiner som komponerer en celles membran kan føre til nedbrytning av membranen og deaktivere bakteriene. Microplasma kan komme i kontakt med huden uten å skade den, noe som gjør den ideell for desinfisering av sår. “Det sies at medisinske plasmaer er i" Goldilocks "-området - varme nok til å produsere og være en effektiv behandling, men kaldt nok til å la vev være uskadd" (Larousi, Kong 1). Forskere har funnet ut at mikroplasmer kan brukes direkte på levende vev for å deaktivere patogener. Forskere har også oppdaget at mikroplasmer stopper blødning uten å skade sunt vev, desinfisere sår, fremskynde sårheling og selektivt drepe noen typer kreftceller. Ved moderate doser kan mikroplasmer ødelegge patogener. Ved lave doser kan de akselerere replikasjonen av celler - et viktig trinn i sårhelingsprosessen. Evnen til mikroplasma til å drepe bakterieceller og akselerere replikering av sunne vevsceller er kjent som "plasma kill / plasma heal" -prosessen, og dette førte forskere til å eksperimentere videre med bruk av mikroplasmaer for sårpleie. Foreløpige tester har også vist vellykket behandling av noen typer kroniske sår.

Kreftbehandlinger

Siden mikroplasmaer deaktiverer bakterier, kan de ha evnen til å ødelegge kreftceller. Jean Michel Pouvesle har jobbet ved Universitetet i Orléans i Frankrike, i Group for Research and Studies on Mediators of Inflammation (GREMI), og eksperimenterte med effekten av mikroplasma på kreftceller. Pouvesle har sammen med andre forskere opprettet en dielektrisk barriereutslipp og plasmapistol for kreftbehandling, der mikroplasma vil bli brukt på både in vitro og in vivo eksperimenter. Denne applikasjonen vil avsløre rollen til ROS (Reactive Oxygen Species), DNA-skade, cellesyklusmodifisering og apoptoseinduksjon. Studier viser at mikroplasma-behandlinger er i stand til å indusere programmert død (apoptose) blant kreftceller - stopper den raske reproduksjonen av kreftceller, med liten skade på levende humane vev. GREMI utfører mange eksperimenter med mikroplasmer innen kreftologi, deres første eksperiment gjelder mikroplasma til musesvulster som vokser under hudens overflate. Under dette eksperimentet fant forskerne ingen endringer eller forbrenninger på overflaten av huden. Etter en fem-dagers mikroplasma-behandling, viste resultatene en signifikant reduksjon i veksten av U87 gliomkreft (hjernesvulst), sammenlignet med kontrollgruppen der mikroplasma ikke ble brukt. Gremi utført ytterligere in vitro-studier angående U87 gliomal kreft (hjernesvulster) og HCT116 (colon tumorcellelinjer) hvor Mikro ble anvendt. Denne mikroplasma-behandlingen ble vist seg å være en effektiv metode for å ødelegge kreftceller etter å ha blitt brukt over noen titalls sekunder. Ytterligere studier utføres på effekten av mikroplasma-behandling i onkologi; denne anvendelsen av mikroplasma vil påvirke det medisinske feltet betydelig.

Se også

Referanser

Eksterne linker