A medida que el interés en la aplicación de la medicina de plasma, el uso de plasma de baja temperatura LTP creado por una descarga eléctrica para abordar problemas médicos, continúa creciendo, también lo hace la necesidad de avances en la investigación que demuestren sus capacidades e impactos potencialesen la industria del cuidado de la salud. En todo el mundo, muchos grupos de investigación están investigando la medicina de plasma para aplicaciones que incluyen el tratamiento del cáncer y la curación acelerada de heridas crónicas, entre otras.
Investigadores de la Facultad de Ingeniería de Penn State, la Facultad de Ciencias Agrícolas y la Facultad de Medicina dicen que el tratamiento directo con LTP y los medios activados por plasma son tratamientos efectivos contra las bacterias que se encuentran en cultivos líquidos. Los investigadores también dicen que han ideado una forma única de crear plasmadirectamente en líquidos.
El equipo, compuesto por ingenieros, físicos, científicos veterinarios y biomédicos y profesionales médicos, está utilizando un chorro de plasma a presión atmosférica para usar plasma a temperatura ambiente - "frío" - para tratar bacterias.
El plasma, el cuarto estado de la materia, es típicamente muy caliente, de miles a millones de grados. Al usar plasma generado a presión atmosférica o en líquidos, los investigadores pueden crear moléculas y átomos con efectos antibacterianos sin quemar nada. Sean Knecht,profesor asistente de diseño de ingeniería en Penn State y líder del Laboratorio Interdisciplinario para Ciencia e Ingeniería de Plasma Integrado, dijo que este proceso crea muchos tipos diferentes de partículas reactivas, lo que hace que la probabilidad de mutaciones bacterianas para combatir simultáneamente todas las partículas sea casi inexistente.
Knecht explicó que los resultados de la investigación del equipo, publicados en Informes científicos , muestra que la tecnología de plasma genera grandes cantidades de especies reactivas de oxígeno o partículas reactivas creadas a partir de moléculas que contienen átomos de oxígeno, incluidas las moléculas de oxígeno en el aire y el vapor de agua. El efecto del plasma en diferentes bacterias como E. coli y Staph. Aureuses significativo, lo que resulta en muchas muertes bacterianas a través de múltiples generaciones.
"En el transcurso de cuatro generaciones de bacterias, estas bacterias no adquieren ninguna forma de resistencia al tratamiento con plasma", dijo.
Girish Kirimanjeswara, profesor asociado de ciencias veterinarias y biomédicas en Penn State, dijo que esto es extremadamente importante debido a la forma típica en que las bacterias mutan, haciéndolas resistentes a los antibióticos.
Los antibióticos se dirigen a una ruta metabólica específica, proteínas esenciales o ácidos nucleicos en las bacterias. Debido a esto, los antibióticos tienen que ingresar a una célula bacteriana para encontrar y unirse a ese objetivo específico. Cualquier mutación bacteriana que disminuye la capacidad de entrada de un antibiótico o aumenta su tasade salida hace que el antibiótico sea menos efectivo. Las mutaciones ocurren naturalmente a una velocidad baja pero pueden acumularse rápidamente por la presión de selección cuando se introducen antibióticos destinados a combatir las bacterias.
Según Kirimanjeswara, los resultados de la investigación del equipo muestran que el tratamiento con plasma produce varias especies reactivas de oxígeno a una concentración lo suficientemente alta como para matar bacterias, pero lo suficientemente baja como para no tener impactos negativos en las células humanas. Explicó que las especies de oxígeno se dirigen rápidamente a prácticamente todosparte de la bacteria que incluye proteínas, lípidos y ácidos nucleicos.
"Uno puede llamarlo un enfoque de martillo", dijo Kirimanjeswara. "Es difícil desarrollar resistencia por una sola mutación o incluso por un montón de mutaciones".
El equipo también aplicó estos hallazgos para diseñar un sistema que pueda crear plasma directamente en líquidos. Los investigadores tienen la intención de crear plasma en la sangre para tratar las infecciones cardiovasculares directamente en la fuente. Para ello, el alto voltaje eléctrico y las grandes corrientes eléctricas son típicamenteEn el sistema de plasma creado por los investigadores, la corriente eléctrica y la energía que pueden llegar al paciente se minimizan mediante el uso de materiales dieléctricos o eléctricamente aislantes. Los materiales que el equipo usaría típicamente para crear el plasma incluyen vidrio y cerámica debidoa su capacidad para soportar altas temperaturas locales. Estos materiales tienden a hacer coágulos sanguíneos y pueden no ser muy flexibles, una necesidad si se van a usar en el sistema cardiovascular. El equipo está investigando recubrimientos aislantes que sean biocompatibles o aceptables por elcuerpo humano y flexible. Knecht dijo que el equipo identificó un polímero llamado Parylene-C e informó los resultados iniciales en la revista Transacciones IEEE sobre radiación y ciencias médicas del plasma . El equipo persigue aún más esta vía, ya que los polímeros tienen puntos de fusión bajos y pueden no soportar la exposición repetida al plasma.
"Los polímeros biocompatibles pueden usarse para la generación de plasma en líquidos biológicos, pero su vida útil es limitada", dijo Knecht. "Se deben desarrollar nuevos diseños únicos de generación de plasma para producir descargas de plasma de menor intensidad que puedan extender su vida útil. Eso es lo que nosotroscontinúan trabajando "
Kirimanjeswara dijo que los científicos generalmente trabajan para comprender cómo las diferentes bacterias causan enfermedades o cómo las respuestas inmunitarias del huésped eliminan las bacterias para crear nuevos antibióticos y vacunas. Aunque estos enfoques más tradicionales son esenciales, a menudo son graduales y requieren mucho tiempo. La investigación innovadora del equipo destacaLa importancia de continuar investigando nuevas formas de combatir las bacterias.
"Los enfoques transformadores e interdisciplinarios tienen el potencial de acelerar la búsqueda de soluciones a problemas globales urgentes", dijo. "Es importante que el público en general sepa y aprecie el hecho de que la comunidad científica está involucrada en variosenfoques, algunos tradicionales y otros no tradicionales, para combatir el creciente problema de la resistencia a los antibióticos. Esperamos que nuestra investigación refuerce la idea de adoptar enfoques no antibióticos para tratar infecciones bacterianas en el futuro ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Estado Penn . Original escrito por Samantha Chavanic. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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