MARTIN. Vedecké tímy Laboratória bunkových kultúr a regeneračnej medicíny z Martinského centra pre biomedicínu a Ústavu mikrobiológie a imunológie Jesseniovej lekárskej fakulty UK v Martine realizujú veľmi podnetný výskum, ktorý môže v budúcnosti pomôcť viacerým pacientom. O výskume porozprávala profesorka Erika Halašová.
V rámci projektu PLASMABORDER vedci skúmajú studenú plazmu a vyvíjajú plazmové pero. Ako prebieha výskum v praxi?
Výskum biologických účinkov studenej plazmy sme začali pred troma rokmi. Momentálne máme veľmi sľubné výsledky pri použití plošného aplikátora. Studená plazma predstavuje inovatívny prístup v modernej medicíne, ktorý je v súčasnosti stále častejšie používaný vo viacerých klinických odvetviach. Jej vplyv na ďalšie, doposiaľ neprebádané medicínske aspekty predstavuje cieľ mnohých analýz a možno predpokladať, že sa spektrum jej aplikácie bude v budúcnosti naďalej rozširovať. V súčasnosti sú certifikované zariadenia, ako napr. kiNPen®, Plasmaderm® VU-2010 alebo MicroPlaSter.
V laboratóriách a v experimentálnych podmienkach je testovaných viacero zariadení s variabilnými modifikáciami, ktoré v budúcnosti môžu byť certifikované a klinicky aplikovateľné. Jedným z nich je aj plazmové pero, ktoré testujeme na ľudských bunkách, ako aj na baktériách. Zároveň analyzujeme jeho účinky na zdravé a nádorové bunky. Vplyv studenej plazmy na nádorové bunky je vo svojej podstate paradoxný. Nádorové bunky produkujú vo veľkom množstve voľné kyslíkové (ROS) a dusíkové (RNS) radikály. Studená plazma ešte zvyšuje ich hladinu a tá sa následne pre rakovinové bunky stáva smrteľnou, zatiaľ čo zdravé bunky toto zvýšenie tolerujú.
Ako môže studená plazma konkrétne pomôcť jednotlivým pacientom?
Vychádzajúc z poznatkov sofistikovaného základného výskumu o interakcii plazmy a tkanív sa v súčasnosti skúmajú terapeutické aplikácie pri liečbe neurologických (polyneuropatia) a diabetických ochorení (diabetická noha), pri liečbe rán, preležanín, v dermatológii pri liečbe atopického ekzému a pri podpore hojenia jaziev. V ostatnom čase sa spektrum aplikácií rozšírilo o oblasť stomatológie, kde sa studená plazma používa pri liečbe parodontitídy a pri odstraňovaní zubného plaku. Experimentálne sa účinky studenej plazmy využívajú tiež pri liečbe onkologických ochorení, predovšetkým nádorových ochorení kože, kde môže tento postup výrazne zvýšiť kvalitu života pacientov.
Už sa v súčasnosti studená plazma v medicíne využíva?
Väčšina výskumov využitia studenej plazmy sa uskutočnila v období posledných 15 rokov. Preto možno očakávať, že budú preukázané aj jej ďalšie benefity a možnosti aplikácie. Navyše, využívanie ľahko prístupných a dostatočne efektívnych zariadení by mohlo predstavovať výrazne menšiu finančnú záťaž pre zdravotnícky rozpočet ako doposiaľ používaná konvenčná liečba. Na druhej strane, aj napriek významným teoretickým a prakticky overeným benefitom využívania zariadení generujúcich studenú plazmu, ako aj snahe vytvoriť jednotný konsenzus ich aplikácie, niektoré aspekty ich využívania doposiaľ zostávajú diskutabilné.
Doteraz nie je úplne odhadnutá percentuálna efektivita pôsobenia plazmatického výboja. Faktom je, že plazmový výboj zabíja baktérie v dôsledku tvorby UV žiarenia, indukcie reaktívnych foriem kyslíka (ROS) a dusíka (RNS), elektrického výboja a aj miernym zvýšením teploty. Moderné plazmové zariadenia určené na liečbu sú navrhnuté tak, aby hodnota uvedených, potenciálne nebezpečných aspektov nedosahovala hranicu ohrozenia ľudských buniek. Aplikácie studenej plazmy musia byť za každých okolností účinne kontrolované. Možno však konštatovať, že akékoľvek potenciálne negatíva zostávajú výrazne prekonané pozitívami využívania zariadení generujúcich studenú plazmu.
S akým typom plazmy vo výskume pracujete?
Pod pojmom plazma si mnohí predstavia krvnú plazmu. V našom prípade sa však zameriavame na fyzikálnu plazmu, teda štvrté skupenstvo hmoty. Ide o ionizovaný plyn, ktorý má majoritné zastúpenie vo vesmíre, kde tvorí až 99 % hmoty. Vo hviezdach sa nachádza vysokoteplotná plazma, ktorá je silne ionizovaná. Cielene a širokospektrálne sa plazma využíva v priemysle. Vzniká v elektrickom oblúku a používa sa predovšetkým pri zváraní ušľachtilých materiálov, a to najmä v oblasti jadrového a chemického priemyslu, taktiež elektroniky, pri stavbe lodí, ako aj v leteckom a automobilovom priemysle. Nízkoteplotná plazma, s ktorou pracujeme aj my, má teplotu okolo 30 – 40 °C a je generovaná pri atmosférickom tlaku. Má preto nižšiu intenzitu a jej efekt je miernejší. Práve to umožňuje jej aplikácie aj na ľudské bunky. Ako už bolo spomenuté, na trhu už sú dostupné prístroje generujúce plazmu. Inovatívnosť nášho výskumu spočíva v kombinácii plynov.
Pri prvotných experimentoch sme využívali vzácny plyn - argón, ktorý produkuje vysokokvalitnú uniformú plazmu. V súčasnosti využívame zmes plynov (argón, kyslík a dusík), pretože ich vzájomnou kombináciou vieme zvýšiť efekt studenej plazmy a podporiť nielen dezinfekčný účinok, ale aj jej regeneračný účinok. Pre jednoduchšiu predstavu, lúč studenej plazmy je ako svietiaci meč z filmu Star Wars. Vtedy hovoríme o bodovom plazmovom pere. V súčasnosti používame plošné aplikátory, u ktorých predpokladáme širokospektrálne uplatnenie v medicíne.
Do projektu PLASMABORDER sú zapojené aj vedecké tímy zo Žiliny a Brna. Ako hodnotíte spoluprácu?
Kolegovia zo Žilinskej univerzity v Žiline zastrešujú projekt po technickej stránke a ich šikovní vývojári inovujú parametre oboch typov plazmových pier, ako bodového, tak aj plošného. Na základe našich testovaní môžeme konštatovať, že plošný aplikátor sa javí ako stabilnejší, účinnejší a aj lacnejší na výrobu a údržbu. A navyše je aj jednoduchší pri manipuláciách. V našej terminológii by sme mohli povedať „user friendly“, čo je veľmi podstatné pri aplikáciách v praxi.
Partner z Vysokého učení technického v Brně je zodpovedný za testovanie a analýzy fyzikálnych a chemických parametrov vyvinutých pier. Majú dlhoročné a bohaté skúsenosti v oblasti plazmových technológií a patria k celosvetovo uznávaným kapacitám. Vzájomná spolupráca a výmena skúseností v rámci projektu je veľmi podnetná a ústretová. Našťastie nám v našom spoločnom výskume nebránia žiadne „hranice“, veď ide o cezhraničný projekt „Interreg V-A“.
Do akej miery je studená plazma bezpečná, má liečba studenou plazmou vedľajšie účinky?
V medicíne, ako aj v bežnom živote, nič nie len čierne a biele, teda pokiaľ sa nepohybujeme v rámci monochromatického vnímania. Aj tu by som radšej prezentovala, že všetko s mierou. Pri aplikácii studenej plazmy môžete i ublížiť. Pokiaľ studenú plazmu aplikujeme dlhodobo, môžeme spôsobiť napr. spálenie pokožky. Preto každá oprávnená osoba musí prejsť školením a mať zdravotnícke vzdelanie. Ale vo všeobecnosti sa liečba studenou plazmou pokladá za jednu z mála metód, kde je pozitívny účinok pozorovaný už v krátkej dobe po aplikácii. V závislosti od rozsahu poškodenia, stačí pár niekoľkosekundových aplikácií.
Podrobný molekulárny mechanizmus, akým účinkuje plazma na bunky, ešte nie je preskúmaný. Je to predmetom nášho výskumu. Všeobecne, pri použití zmesi plynov a nízkej tepote dochádza k vytvoreniu aktívnych častíc, ktoré sú užitočné pri viacerých biomedicínskych aplikáciách, ako sterilizovanie implantátov a chirurgických nástrojov, zmena vlastností povrchov a biomateriálov, ale aj podpora regenerácie ľudských buniek a eliminácia baktérií. Teda všetky atribúty pre úspešné klinické aplikácie.
Viedli ste výskumný tím vedcov v Martine v rámci tohto projektu. Aké sú vaše pocity?
Medicína súčasnosti nie je len o konvenčnom prístupe pri liečbe pacienta. Poznatky z viacerých oblastí, ktoré nájdu spoločný prienik, a tým je zdravie pacienta, majú zelenú vo výskume. Náš interdisciplinárny prístup prináša svoje ovocie. Vzájomné skúsenosti a interakcie medzi fyzikou, technikou a biológiou posúvajú hranice metód liečby pacienta. Som veľmi rada, že aj u nás na Jesseniovej lekárskej fakulte vo výskumnom centre BioMed môžeme riešiť vedecké problémy multidisciplinárne a na medzinárodnej úrovni. A že „smäd“ našich mladých vedeckých pracovníkov po skúmaní a poznaní posúva hranice vedeckého poznania.
