Plazma je ionizovaný plyn, ktorý obsahuje nabité i neutrálne častice a zvyčajne žiari (svieti). Okrem horúcej plazmy na hviezdach a vo vesmíre sa pomocou elektrických výbojov dá vyrobiť aj studená plazma, až tak studená, že je možné do nej strčiť prst a nepáli. Takáto studená plazma, vďaka svojim reaktívnym vlastnostiam, nachádza v súčasnosti množstvo nových aplikácií v chemickej a biologickej dekontaminácii a v medicíne (napr. dezinfekcia a sterilizácia nástrojov či koreňových kanálikov v zuboch, hojenie rán, kožné terapie a potenciálna liečba rakoviny).
Na Fakulte matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského v Bratislave sa venujeme výskumu a rôznym aplikáciám plazmy a elektrických výbojov, akoby malých bleskov v laboratóriu. Napr. skúmame, ako s ich pomocou zabíjať nebezpečné baktérie alebo rozbíjať škodlivé látky vo vzduchu či vode. V súvisiacom APVV projekte skúmame účinky elektrických výbojov a studenej plazmy na rôzne mikroorganizmy (baktérie, kvasinky, biofilmy), aj ľudské bunky (normálne a nádorové), biomolekuly (DNA, proteíny, enzýmy) a cielené účinky na ľudské tkanivá (napr. zuby, koža). Tento interdisciplinárny projekt na rozhraní fyziky plazmy, biofyziky, biochémie, mikrobiológie a spektroskopie je zameraný na porozumenie základným mechanizmom interakcie plazmy so živými bunkami a tkanivami, najmä cez plazmou vytvorené reaktívne častice.
Prínosom základného výskumu je vždy pochopiť a objasniť ako veci fungujú a ako nové zaujímavé poznatky využiť. Vďaka pochopeniu pôsobenia plazmy na živé bunky a tkanivá budeme vedieť vyvinúť plazmové zdroje na špecifické použitie pri ochrane životného prostredia či v medicíne. Ako príklad by som uviedol, že vyvíjame malé a prenosné plazmové korónové pero, ktoré vytvára elektrický výboj v obyčajnom vzduchu a dá sa s ním dezinfikovať povrch nejakého nástroja, kontaminovaná voda, ale aj porezaný prst. Pri správnom nastavení parametrov studená plazma zabije baktérie, no neublíži normálnym ľudským bunkám a rana sa rýchlejšie zahojí. Samozrejme to ešte musíme poriadne preskúmať, vrátane možných vedľajších účinkov. Moji kolegovia vo svete vyvíjajú iné zdroje plazmy a skúmajú ich účinky, napr. proti baktériám v zuboch, na kožné ochorenia, alebo proti rakovinovým nádorom a doterajšie výsledky týchto testov sú veľmi sľubné.
Zaujímavých nápadov a nezodpovedaných otázok je vždy veľa. To je práve na vedeckej práci fascinujúce, že len čo o krôčik postúpime v poznaní a pochopení niečoho, vynorí sa mnoho ďalších otázok a zaujímavých javov, ktoré stoja za to preskúmať ich. V našej malej skupine, kde nás je len 7 – 12 (podľa aktuálneho počtu študentov) by sme chceli dotiahnuť výskum vo viacerých rozrobených témach, ako napr. plazmová dekontaminácia biofilmov, interakcia plazmy s vodou a porozumenie chemickým procesom v plazmou opracovanej vode a meranie dôležitých reaktívnych častíc v nej, komplexná diagnostika procesov v našich nanosekundových elektrických výbojoch a mnohé ďalšie. Z praktického aplikačného hľadiska chceme dokončiť vývoj spomínaného plazmového pera a jeho testovanie na rôzne medicínske použitie, napr. proti mikróbom rezistnentým na antibioitiká alebo proti parazitickým nákazám (napr. prenášaných kliešťami), ako aj na liečbu rakovinových nádorov. V týchto témach stále hľadáme partnerov na spoluprácu z biomedicínskej oblasti. Tiež chceme studenú plazmu využiť ako náhradu tepelnej pasterizácie potravín (napr. ovocných džúsov), alebo ju využiť na čistenie exhalátov, či dezinfekciu vzduchu v klimatizáciách.
Autor a foto: doc. RNDr. Zdenko Machala, PhD., Fakulta matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského v Bratislave
Uverejnila: BK