Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Z plazmą w zębach

Recommended Posts

W najnowszym numerze Plasma Processes and Polymers możemy przeczytać o wykorzystaniu plazmy w... stomatologii. Chunqi Jiang i Parish Sedghizadeh, uczeni z Uniwersytetu Południowej Kalifornii (USC) użyli plazmowego próbnika do walki z biofilmami bakterii. Biofilmy takie powodują, że chronione przez nie kolonie bakterii są bardzo trudne do zwalczenia. Tworzenie się biofilmów to poważny problem współczesnej medycyny. W stomatologii powodują one liczne zakażenia ust, zębów czy dziąseł. Przeprowadzone eksperymenty udowodniły, że chronione biofilmem kolonie bakterii, które zagnieździły się w kanałach zębów, można łatwo zniszczyć za pomocą plazmy. Skuteczność leczenia potwierdzono za pomocą skanningowego mikroskopu elektronowego.

Plazma kojarzy się z niezwykle gorącą materią, więc jej kontakt z organizmem człowieka jest wykluczony. Jednak naukowcy z Kalifornii skonstruowali próbnik, który generował plazmę o temperaturze pokojowej. Podczas leczenia na zębie pacjenta umieszczono czujniki, które wykazały, że po 10 minutach ekspozycji na działanie plazmy temperatura zęba wzrosła jedynie o 5 stopni Celsjusza. Zimną plazmę uzyskano dzięki zasilaniu urządzenia trwającymi 100 nanosekund impulsami prądu o napięciu kilkunastu kilowoltów i mocy mniej niż 2 watów. Uczeni przypuszczają, że tajemnica sukcesu plazmowego leczenia tkwi w tym, iż obecne w plazmie pojedyncze atomy tlenu niszczyły biofilm chroniący bakterię. Ponadto plazma była w stanie dotrzeć w najmniej dostępne zakamarki zęba, co znakomicie zwiększało jej skuteczność. Ponadto eksperyment dowiódł, że taki sposób leczenia jest bezpieczny dla pobliskich tkanek.

Plazma to przyszłość. Była już używana do sterylizacji, ale nie stosowano jej bezpośrednio w praktyce klinicznej. Mamy nadzieję, że będzie to pierwszy przykład jej użycia - mówi profesor stomatologii klinicznej Parish Sedghizadeh, dyrektor Centrum Biofilmów na USC.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Poliuretanowa powłoka, która stopniowo uwalnia auranofinę, fosfinowy kompleks Au(I), pomaga przez niemal miesiąc zabijać bakterie. Podczas testów radziła sobie z metycylinoopornym gronkowcem złocistym (ang. methicillin-resistant Staphylococcus aureus, MRSA). Naukowcy uważają, że można by ją wykorzystać m.in. w cewnikach.
      Chcieliśmy uzyskać powłokę, która uśmiercałaby bakterie w formie planktonicznej i zapobiegałaby kolonizacji powierzchni. Wstępne dane pokazują, że mamy coś naprawdę obiecującego - opowiada prof. Anita Shukla z Brown University.
      Podczas testów poliuretanowa powłoka z auranofiną nie tylko zabijała gronkowce, ale i nie dopuszczała do powstawania biofilmów MRSA, które są szczególne oporne na leczenie.
      Autorzy publikacji z Frontiers in Cellular and Infection Microbiology wyliczają, że w samych USA rokrocznie zakłada się ponad 150 mln cewników naczyniowych. Zakażenia odcewnikowe rozwijają się u 250 tys. pacjentów rocznie; do zgonu dochodzi nawet w 25% przypadków. Koszty terapii są ogromne.
      Wcześniejsze próby poradzenia sobie z problemem nie były raczej udane. Powłoki antybakteryjne często tracą skuteczność po maksymalnie 2 tygodniach, bo zbyt szybko uwalniają lek. Poza tym bywa, że w powłokach wykorzystuje się tradycyjne antybiotyki, co w przypadku długotrwałego stosowania rodzi uzasadnione obawy odnośnie do rozwoju lekooporności.
      W swojej powłoce Shukla i inni zastosowali jednak kompleks złota(I) - auranofinę. Światowa Organizacja Zdrowia klasyfikuje ją jako lek antyartretyczny, ale badania Eleftheriosa Mylonakisa i Beth Fuchs z Brown University wykazały, że bardzo skutecznie zabija ona MRSA i inne niebezpieczne bakterie. Poza tym auranofina działa w taki sposób, że patogenom trudno rozwinąć oporność. Dotąd nie stosowano jej w żadnej powłoce.
      Podczas eksperymentów auranofinę dodawano do roztworu poliuretanu. Następnie rozpuszczalnik odparowywano, uzyskując rozciągliwą, wytrzymałą powłokę cewnika. Okazało się, że powłoka wytrzymuje bez pękania nawet 500% wydłużenie.
      Testując skuteczność rozwiązania, Amerykanie umieszczali powleczone cewniki w roztworze zawierającym MRSA oraz w hodowli MRSA na płytkach agarowych. Ustalono, że powłoki hamowały wzrost gronkowców od 8 do 26 dni, zależnie od zastosowanego stężenia auranofiny. Obserwując ewentualne przejawy tworzenia biofilmu, zespół posłużył się obrazowaniem bioluminescencji. Okazało się, że nie było żadnych sygnałów tworzenia biofilmu. Poliuretan działa jak bariera otaczająca auranofinę, poprawiając długoterminową wydajność antybakteryjną i antybiofilmową.
      Wstępne testy toksyczności pokazały, że powłoki nie wywierają niekorzystnego wpływu na ludzkie komórki krwi czy hepatocyty. Fakt, że obie składowe powłoki zostały zatwierdzone przez FDA, powinien przyspieszyć proces wydawania zezwoleń na testy in vivo.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy ze SLAC National Accelerator Laboratory wykorzystali najpotężniejszy na świecie laser działający w zakresie promieniowania rentgenowskiego stworzenia i zbadania próbki materii o temperaturze 2 milionów stopni Celsjusza. Eksperymenty tego typu pozwalają na zbadanie materii występującej wewnątrz gwiazd i olbrzymich planet. Mogą tez przydać się podczas badań nad procesem fuzji jądrowej.
      Laser Linac Coherent Light Source (LCLS) generuje impulsy promieni X, które są miliard razy jaśniejsze niż promieniowanie z jakiegokolwiek innego znanego nam źródła. Za pomocą takich impulsów rozgrzano kawałek folii aluminiowej, tworząc gorącą gęstą materię o temperaturze około 2 milionów stopni Celsjusza. Cały proces tworzenie plazmy trwał biliardowe części sekundy.
      Naukowcy od dawna potrafili uzyskiwać plazmę z gazów i badać ją za pomocą laserów. Dotychczas jednak nie istniało urządzenie, które byłoby w stanie tworzyć plazmę z ciała stałego. LCLS, dzięki wykorzystaniu ultrakrótkich fali X jest pierwszym, który potrafi penetrować gęste ciała stałe, tworzyć plazmę i jednocześnie ją badać - powiedział Bob Nagler, współautor badań.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Bakteryjne biofilmy rozszerzają się, zajmując coraz większą powierzchnię szkliwa czy cewnika, wykorzystując do tego macierz pozakomórkową (ang. extracellular matrix, ECM). "Podkręca" ona ciśnienie osmotyczne w jego obrębie, prowadząc do pobierania z zewnątrz wody i wzrostu objętości. Naukowcy z Uniwersytetu Harvarda ustalili, że mechanizm ten może prowadzić nawet do 5-krotnego skoku promienia niektórych biofilmów w ciągu zaledwie doby (PNAS).
      Nasze studium zadaje kłam popularnemu obrazowi biofilmów jako osiadłych społeczności, pokazując, jak jego komórki współpracują, by skolonizować jakąś powierzchnię - podkreśla Agnese Seminara.
      Na podstawie składu i antybiotykooporności wyróżniono kilka rodzajów biofilmów. Dotąd jednak nie wiedziano, jaką funkcję w zakresie ruchu komórek na zewnątrz spełniają wici oraz ECM.
      Choć obecność wici wiązano z większą zdolnością do poruszania się, najnowsze badania Amerykanów pokazały, że w nieznacznym stopniu sprzyjają powstawaniu biofilmu. Gdy zespół Seminary wyhodował zmutowane bakterie pozbawione wici, rozprzestrzeniały się niemal z taką samą prędkością, co niemodyfikowane mikroorganizmy typu dzikiego. Kiedy jednak mutanty nie były w stanie wydzielać ECM, wzrost biofilmu został powstrzymany.
      Amerykanie prowadzili badania na laseczkach siennych (Bacillus subtilis), występujących pospolicie zwłaszcza w glebie. Spekulowali, że istnieje związek między rozrostem biofilmu a zapotrzebowaniem na składniki odżywcze. Ponieważ biofilmy wchłaniają je za pomocą powierzchni wchodzącej w kontakt ze środowiskiem, wzrost w pionie może zachodzić wyłącznie do osiągnięcia określonego stosunku powierzchni do objętości. Potem nie da się odpowiednio odżywić każdej komórki, dlatego trzeba się rozciągnąć na boki. Ostateczna zmiana kształtu biofilmu zależy od wchłaniania wody pod wpływem zwiększonego ciśnienia osmotycznego i rozchodzenia komórek w poziomie.
      Seminara i Michael Brenner stworzyli również model matematyczny, który odzwierciedlał wiele poczynionych obserwacji. Udało się wyznaczyć krytyczny moment, kiedy zaczyna się horyzontalny ruch masy. Rodzi się naturalne w tej sytuacji pytanie: czy bakterie aktywnie kontrolują ekspansję biofilmu i mogą go skierować do wybranych celów? Odpowiedź dotyczącą manipulowania środowiskiem przez mikroby poznamy jednak dopiero po zakończeniu kolejnych badań...
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Symulacje przeprowadzone przez NASA dowodzą, że burze słoneczne i związane z nimi koronalne wyrzuty masy (CME) mogą w znacznym stopniu wpływać na erozję powierzchni Księżyca. Takie zjawiska nie tylko są w stanie usuwać zadziwiająco dużo materiału z powierzchni ziemskiego satelity, ale również mogą być główną przyczyną, dla której planety takie jak Mars, niechronione przez globalne pole magnetyczne, nie posiadają atmosfery. Mogła ona zostać zniszczona przez Słońce.
      Podczas koronalnych wyrzutów masy od powierzchni gwiazdy odrywają się miliardy ton plazmy poruszającej się z prędkością sięgającą milionów kilometrów na godzinę. Takie obłoki plazmy mogą być wielokrotnie większe od Ziemi.
      Gdy obłok trafi w Księżyc, dochodzi do zjawiska zwanego rozpraszaniem, podczas którego wskutek oddziaływania wysokoenergetycznych cząsteczek atomy są odrywane z ciał stałych.
      Odkryliśmy, że gdy masywna chmura plazmy uderza w powierzchnię Księżyca, działa jak maszyna do piaskowania i z łatwością usuwa materiał z powierzchni. Nasz model przewiduje, że podczas typowego dwudniowego przejścia CME z Księżyca może zostać usunięte 100-200 ton materiału - mówi William Farrel z NASA.
      Farrel i jego koledzy przeprowadzili pierwsze w historii badania dotyczące wpływu CME na powierzchnię satelity Ziemi. To część kierowanego przez Farrela programu DREAM (Dynamic Response of the Environment at the Moon), który ma dokładnie zbadać warunki panujące na Księżycu i przygotować ludzi na przyszłą eksplorację Srebrnego Globu.
      Zdaniem naukowców CME efektywnie usuwają księżycową materię gdyż są gęstsze od wiatru słonecznego i zawierają dużo wysokoenergetycznych ciężkich jonów. Wiatr słoneczny składa się w dużej mierze z jonów wodoru, a jony helu - niosące większy ładunek elektryczny i przez to zdolne do usuwania z powierzchni dziesiątek razy więcej atomów - stanowią zaledwie około 4% wiatru. Tymczasem w CME jony helu mogą stanowić ponad 20% składu. W połączeniu z dużą prędkością i gęstością ciężkie jony z CME mogą usuwać nawet 50-krotnie więcej materiału niż protony z wiatru słonecznego.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Badacze z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley wykorzystali plazmę do uzyskania wody, która przez tydzień wykazuje właściwości antybakteryjne. Można nią sterylizować sprzęt medyczny, np. narzędzia chirurgiczne, oraz rany (Journal of Physics D: Applied Physics).
      Podczas eksperymentów Amerykanie stworzyli w powietrzu plazmę i przez 20 minut oddziaływali nią na wodę destylowaną. Ciecz odstawiano na różne okresy (maksymalnie do tygodnia), a później umieszczano w niej pałeczki okrężnicy (Escherichia coli). Bakterie pozostawiano tam na 15 minut lub 3 godziny. Następnie wyszukiwano wszystkie żywe mikroorganizmy i porównywano z liczbą pałeczek w wodzie, która nie była aktywowana plazmą. Okazało się, że woda pozyskana przed tygodniem po 3-godzinnej ekspozycji doskonale eliminowała patogeny.
      Naukowcy widzą wiele zastosowań dla przenośnego urządzenia, które zdążyli już wypróbować w laboratorium. Wspominają m.in. o krajach Trzeciego Świata czy sytuacjach kryzysowych po katastrofach naturalnych.
      Różne grupy badawcze wykazywały wcześniej, że plazma stworzona w pobliżu wody zmienia ją w kwasowy roztwór, zawierający wiele związków bakteriobójczych. Wyniki zainteresowały Kalifornijczyków, którzy postanowili bliżej przyjrzeć się tej kwestii. Wiemy, że po skierowaniu plazmy do wody powstają takie produkty jak nadtlenek wodoru, azotany oraz azotyny i że są one antybakteryjne, zwłaszcza w środowisku kwasowym powstałym pod wpływem plazmy. Stwierdziliśmy jednak, że wymienione związki nie pozwalają w pełni wyjaśnić zaobserwowanego efektu antybakteryjnego, dlatego przyszłe badania muszą się koncentrować na zidentyfikowaniu wszystkich odpowiedzialnych za to produktów - podkreśla prof. David Graves.
×
×
  • Create New...