Плазменная медицина: перспективы и опыт применения низкотемпературной аргоновой плазмы в медицинской реабилитации

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Плазменная медицина представляет собой динамично развивающуюся сферу науки, основанную на физических и химических свойствах воздушно-плазменных потоков.

Низкотемпературная плазма ― это частично ионизированный газ температурой около 40ºC; синергетическое взаимодействие его активных веществ является успешным методом стерилизации, деконтаминации раневых поверхностей, лечения хирургических и ожоговых ран. За последние десятилетия низкотемпературная плазма благодаря её комбинированному действию зарекомендовала себя в гнойной хирургии, дерматологии, стоматологии и, кроме того, открыла большие перспективы в онкологии. Обладая эффектами ингибиции воспалительных процессов, стимуляции процессов регенерации, улучшения микроциркуляции и тканевого обмена, плазменные потоки применяются и в медицинской реабилитации.

В обзоре рассматриваются возможности использования низкотемпературной плазмы в различных областях медицины, а также влияние плазменных потоков на основные клеточные процессы и различные формы гибели клеток. Представлен опыт применения низкотемпературной аргоновой плазмы в комплексной реабилитации пациентов со злокачественными новообразованиями.

Проанализированы материалы источников литературы из российских и зарубежных баз данных (Elibrary, PubMed) по теме применения низкотемпературной плазмы в медицинской практике. Анализ показал, что плазменная медицина является быстроразвивающимся современным направлением, открывающим новые возможности в здравоохранении.

Необходимы дальнейшие изучения плазменных потоков для раскрытия всего их терапевтического потенциала и полного понимания механизмов действия.

Об авторах

Валерия Олеговна Козырева

Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования

Автор, ответственный за переписку.
Email: kvo03@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1103-704X
SPIN-код: 6936-0576

аспирант

Россия, Москва

Список литературы

  1. Schuster M., Seebauer C., Rutkowski R., et al. Visible tumor surface response to physical plasma and apoptotic cell kill in head and neck cancer // J Craniomaxillofac Surg. 2016. Vol. 44, N 9. P. 1445–1452. doi: 10.1016/j.jcms.2016.07.001
  2. Weltmann K.D., von Woedtke T. Plasma medicine — current state of research and medical application // Plasma Physics Controlled Fusion. 2016. Vol. 59, N 1. P. 014031. doi: 10.1088/0741-3335/59/1/014031
  3. Chauvin J., Judee F., Yousfi M., et al. Analysis of reactive oxygen and nitrogen species generated in three liquid media by low temperature helium plasma jet // Sci Rep. 2017. Vol. 7, N 1. Р. 45-62. doi: 10.1038/s41598-017-04650-4
  4. Dunnill C., Patton T., Brennan J., et al. Reactive oxygen species (ROS) and wound healing: the functional role of ROS and emerging ROS-modulating technologies for augmentation of the healing process // Int Wound J. 2017. Vol. 14, N 1. P. 89-96. doi: 10.1111/iwj.12557
  5. Graves D.B. Mechanisms of plasma medicine: Coupling plasma physics, biochemistry, and biology // IEEE Trans Radiat Plasma Med Sci. 2017. Vol. 1, N 4. P. 281–292. doi: 10.1109/TRPMS.2017.2710880
  6. Balan G.G., Rosca I., Ursu E.L., et al. Plasma-activated water: A new and effective alternative for duodenoscope reprocessing // Infect Drug Resist. 2018. Vol. 17, N 11. P. 727-733. doi: 10.2147/IDR.S159243
  7. Nicol M.J., Brubaker T.R., Honish B.J., et al. Antibacterial effects of low-temperature plasma generated by atmospheric-pressure plasma jet are mediated by reactive oxygen species // Sci Rep. 2020. Vol. 10, N 1. Р. 30-66. doi: 10.1038/s41598-020-59652-6
  8. Жуховицкий В.Г., Казакова М.В., Сысолятина Е.В., и др. Бактерицидный эффект низкотемпературной плазмы в отношении Helicobacter pylori in vitro // Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2019. Т. 163, № 3. С. 51–57. doi: 10.31146/1682-8658-ecg-163-3-51-57
  9. Plattfaut I., Besser M., Severing A.L., et al. Plasma medicine and wound management: Evaluation of the antibacterial efficacy of a medically certified cold atmospheric argon plasma jet // Int J Antimicrob Agents. 2021. Vol. 57, N 5. P. 106319. doi: 10.1016/j.ijantimicag.2021.106319
  10. Liu T., Wu L., Babu J.P., et al. Effects of atmospheric non-thermal argon/oxygen plasma on biofilm viability and hydrophobicity of oral bacteria // Am J Dent. 2017. Vol. 30, N 1. P. 52-56.
  11. Strohal R., Dietrich S., Mittlbock M., Hämmerle G. Chronic wounds treated with cold atmospheric plasmajet versus best practice wound dressings: A multicenter, randomized, non-inferiority trial // Sci Rep. 2022. Vol. 12, N 1. P. 36-45. doi: 10.1038/s41598-022-07333-x
  12. Stratmann B., Costea T.C., Nolte C., et al. Effect of cold atmospheric plasma therapy vs standard therapy placebo on wound healing in patients with diabetic foot ulcers: A randomized clinical trial // JAMA Netw Open. 2020. Vol. 3, N 7. P. 2010411. doi: 10.1001/jamanetworkopen.2020.10411
  13. Шулутко А.М., Османов Э.Г., Чантурия М.О., Мачарадзе А.Д. Плазменные потоки в хирургической практике // Российский медицинский журнал. 2018. Т. 24, № 2. C. 93-98. doi: 10.18821/0869-2106-2018-24-2-93-98
  14. Arndt S., Unger P., Wacker E., et al. Cold atmospheric plasma (CAP) changes gene expression of key molecules of the wound healing machinery and improves wound healing in vitro and in vivo // PLoS One. 2013. Vol. 8, N 11. P. 79325. doi: 10.1371/journal.pone.0079325
  15. Chatraie M., Torkaman G., Khani M., et al. In vivo study of non-invasive effects of non-thermal plasma in pressure ulcer treatment // Sci Rep. 2018. Vol. 8, N 1. P. 56-21. doi: 10.1038/s41598-018-24049-z
  16. Cheng K.Y., Lin Z.H., Cheng Y.P., et al. Wound healing in streptozotocin-induced diabetic rats using atmospheric-pressure argon plasma jet // Sci Rep. 2018. Vol. 8, N 1. P. 12214. doi: 10.1038/s41598-018-30597-1
  17. Kubinova S., Zaviskova K., Uherkova L., et al. Non-thermal air plasma promotes the healing of acute skin wounds in rats // Sci Rep. 2017. Vol. 24, N 7. P. 45183. doi: 10.1038/srep45183
  18. Lou B.S., Hsieh J.H., Chen C.M., et al. Helium/Argon-Generated cold atmospheric plasma facilitates cutaneous wound healing // Front Bioeng Biotechnol. 2020. Vol. 8, N 1. P. 683. doi: 10.3389/fbioe.2020.00683
  19. Фролов С.А., Кузьминов А.М., Вышегородцев Д.В., и др. Возможности применения низкотемпературной аргоновой плазмы в лечении послеоперационных и длительно незаживающих ран // Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2019. Т. 29, № 6. С. 15–21. doi: 10.22416/1382-4376-2019-29-6-15-21
  20. Зиновьев Е.В., Цыган В.Н., Асадулаев М.С., и др. Возможности применения низкотемпературной воздушной плазмы дугового разряда атмосферного давления для лечения ожоговых ран // Вестник Российской Военно-медицинской академии. 2018. Т. 20, № 2. C. 171-176. doi: 10.17816/brmma12315
  21. Османов К.Ф., Зиновьев Е.В., Богданов С.Б. Воздушная плазма как физический метод улучшения лечения ожоговых ран // Медицина: теория и практика. 202. Т. 4, № 3. С. 125-129.
  22. Hartwig S., Doll C., Voss J.O., et al. Treatment of wound healing disorders of radial forearm free flap donor sites using cold atmospheric plasma: A proof of concept // J Oral Maxillofacial Sur. 2017. Vol. 75, N 2. P. 429–435. doi: 10.1016/j.joms.2016.08.011
  23. Кузьминов А.М., Фролов С.А., Вышегородцев Д.В., и др. Первый опыт применения низкотемпературной аргоновой плазмы в лечении ран после открытой геморроидэктомии // Новости хирургии. 2020. Т. 28, № 5. С. 543-550. doi: 10.18484/2305-0047.2020.5.543
  24. Фролов С.А., Кузьминов А.М., Вышегородцев Д.В., и др. Применение низкотемпературной аргоновой плазмы в лечении ран после открытой геморроидэктомии // Колопроктология. 2021. Т. 20, № 3. С. 51-61. doi: 10.33878/2073-7556-2021-20-3-51-61
  25. Bernhardt T., Semmler M.L., Schäfer M., et al. Plasma medicine: Applications of cold atmospheric pressure plasma in dermatology // Oxid Med Cell Longev. 2019. N 3. P. 3873928. doi: 10.1155/2019/3873928
  26. He Z., Liu K., Scally L., et al. Cold atmospheric plasma stimulates clathrin-dependent endocytosis to repair oxidised membrane and enhance uptake of nanomaterial in glioblastoma multiforme cells // Sci Rep. 2020. Vol. 10, N 1. P. 69-85. doi: 10.1038/s41598-020-63732-y
  27. Biscop E., Lin A., Boxem W.V., et al. Influence of cell type and culture medium on determining cancer selectivity of cold atmospheric plasma treatment // Cancers (Basel). 2019. Vol. 11, N 9. P. 12-87. doi: 10.3390/cancers11091287
  28. Van Loenhout J., Flieswasser T., Freire Boullosa L., et al. Cold atmospheric plasma-treated PBS eliminates immunosuppressive pancreatic stellate cells and induces immunogenic cell death of pancreatic cancer cells // Cancers (Basel). 2019. Vol. 11, N 10. Р. 1597. doi: 10.3390/cancers11101597
  29. Lin A., Stapelmann K., Bogaerts A. Advances in plasma oncology toward clinical translation // Cancers. 2020. Vol. 12, N 11. P. 32-83. doi: 10.3390/cancers12113283
  30. Motaln H., Recek N., Rogelj B. Intracellular responses triggered by cold atmospheric plasma and plasma-activated media in cancer cells // Molecules. 2021. Vol. 26, N 5. P. 13-36. doi: 10.3390/molecules26051336
  31. Vaquero J., Judee F., Vallette M., et al. Cold-Atmospheric plasma induces tumor cell death in preclinical in vivo and in vitro models of human cholangiocarcinoma // Cancers (Basel). 2020. Vol. 12, N 5. P. 12-80. doi: 10.3390/cancers12051280
  32. Zubor P., Wang Y., Liskova A., et al. Cold atmospheric pressure plasma (cap) as a new tool for the management of vulva cancer and vulvar premalignant lesions in gynaecological oncology // Int J Mol Sci. 2020. Vol. 21, N 21. P. 7988. doi: 10.3390/ijms21217988
  33. Xu D., Ning N., Xu Y., et al. Effect of cold atmospheric plasma treatment on the metabolites of human leukemia cells // Cancer Cell Int. 2019. Vol. 17, N 19. P. 135. doi: 10.1186/s12935-019-0856-4
  34. Alimohammadi M., Golpur M., Sohbatzadeh F., et al. Cold atmospheric plasma is a potent tool to improve chemotherapy in melanoma in vitro and in vivo // Biomolecules. 2020. Vol. 10, N 7. P. 1011. doi: 10.3390/biom10071011
  35. Gümbel D., Bekeschus S., Gelbrich N., et al. Cold atmospheric plasma in the treatment of osteosarcoma // Int J Mol Sci. 2017. Vol. 18, N 9. P. 2004. doi: 10.3390/ijms18092004
  36. Jo A., Joh H.M., Chung T.H., Chung J.W. Anticancer effects of plasma-activated medium produced by a microwave-excited atmospheric pressure argon plasma jet // Oxid Med Cell Longev. 2020. N 2020. P. 4205640. doi: 10.1155/2020/4205640
  37. Jan D., Cui H., Zhu W., et al. The specific vulnerabilities of cancer cells to the cold atmospheric plasma-stimulated solutions // Sci Rep. 2017. Vol. 7, N 1. P. 44-79. doi: 10.1038/s41598-017-04770-x
  38. Sole-Marti X., Espona-Noguera A., Ginebra M.P., Canal C. Plasma-Conditioned liquids as anticancer therapies in vivo: Current state and future directions // Cancers (Basel). 2021. Vol. 13, N 3. P. 452. doi: 10.3390/cancers13030452
  39. Tornin J., Mateu-Sanz M., Rodríguez A., et al. Pyruvate plays a main role in the antitumoral selectivity of cold atmospheric plasma in osteosarcoma // Sci Rep. 2019. Vol. 9, N 1. P. 10681. doi: 10.1038/s41598-019-47128-1
  40. Chen C.Y., Cheng Y.C., Cheng Y.J. Synergistic effects of plasma-activated medium and chemotherapeutic drugs in cancer treatment // J Physics D Applied Physics. 2018. Vol. 51, N 13. Р. еaaafc4. doi: 10.1088/1361-6463/aaafc4
  41. Евстигнеева И.С., Герасименко М.Ю., Есимова И.Е. Применение физических факторов на I этапе медицинской реабилитации после радикального хирургического лечения рака молочной железы // Вестник восстановительной медицины. 2022. Т. 21, № 2. С. 127-138. doi: 10.38025/2078-1962-2022-21-2-127-138
  42. Герасименко М.Ю., Евстигнеева И.С., Козырева В.О. Применение низкотемпературной аргоновой плазмы и общей магнитотерапии в раннем послеоперационном периоде после хирургического лечения рака молочной железы // Физиотерапевт. 2022. № 1. С. 47–58. doi: 10.33920/med-14-2202-06
  43. Патент РФ на изобретение № 2021135534А/03.12.21. Бюл. № 22. Евстигнеева И.С., Герасименко М.Ю., Козырева В.О., и др. Способ лечения пациентов после радикального хирургического лечения рака молочной железы. Режим доступа: https://patents.google.com/patent/RU2777347C1/ru. Дата обращения: 15.07.2022.
  44. Евстигнеева И.С., Козырева В.О., Герасименко М.Ю. Опыт применения низкотемпературной плазмы в терапии лучевых реакций // Физиотерапия, бальнеология и реабилитация. 2021. Т. 20, № 6. С. 559–566.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Пациентка с диагнозом рака молочной железы на 2-й день после оперативного вмешательства.

Скачать (156KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Пациент с возникшей лучевой реакцией кожи на фоне дистанционной лучевой терапии.

Скачать (153KB)
Метаданные

© ООО "Эко-Вектор", 2022


 


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах