Leczenie ran przewlekłych zimną plazmą

Leczenie ran przewlekłych, jak podają dane statystyczne, dotyczy około 63 milionów ludzi. Rany przewlekłe są przyczyną 1 miliona amputacji kończyn. Szacuje się roczne koszty leczenia na 200 bilionów EURO.
Jedną z metod leczenia ran przewlekłych jest zastosowanie zimnej plazmy atmosferycznej CAP.
Pomimo faktu, że plazma jest znana od ponad stu lat rozwój medycyny plazmowej nabrał tempa dopiero w latach 90. XX wieku wraz z poprawą dostępności technologii CAP do antybakteryjnego leczenia i sterylizacji. Publikacje dotyczące badań klinicznych zastosowania CAP w leczeniu niegojących się ran i infekcji opisują szeroki zakres protokołów dla rożnych ran.

Co to jest zimna plazma

Plazma formuje się gdy do gazu dostarczymy energię, powodującą oderwanie elektronów od atomów. Powstaje chmura naładowanych cząstek. W urządzeniach wykorzystywanych w medycynie, plazmę uzyskuje się poprzez jonizację powietrza.

Powietrze jest izolatorem, nie przewodzi prądu i nie ma swobodnych nośników ładunku. Ale gdy na elektrodzie aktywnej urządzenia pojawi się duże napięcie, powstaje silne pole elektryczne i wszystkie znajdujące się w powietrzu luźne elektrony rozpędzają się. Pole elektryczne działa głównie na elektrony, bo są kilkadziesiąt tysięcy razy lżejsze od cząsteczek. Elektrony szybko przyspieszają i osiągają dużą energię (odpowiadającą temperaturze tysięcy Kelwinów). Reakcja jest lawinowa i w efekcie powstaje plazma, czyli mieszanina bardzo szybkich elektronów, wolniejszych jonów i neutralnych cząsteczek.
Zimną plazmę otrzymuje się poprzez zasilanie układu krótkimi impulsami elektrycznymi. W zimnej plazmie energię mają głównie elektrony i jej działanie jest chemiczne.

Najważniejszą i jednolitą cechą wszystkich źródeł plazmy atmosferycznej CAP jest działanie w środowisku powietrza. W związku z tym, dominującą chemią plazmy jest tlen i azot, co prowadzi do wytwarzania tzw. reaktywnych form tlenu (ROS) i reaktywnych form azotu (RNS), zwanych łącznie RONS, które są uważane za główne składniki biologicznej reaktywności CAP. Należy podkreślić, że stan plazmy utrzymuje się tak długo, jak długo dostępne jest źródło energii. Nie jest możliwe przechowywanie plazmy jak konwencjonalnego gazu neutralnego. Składniki aktywne są wytwarzane lokalnie i tylko przez wymagany czas trwania aplikacji, głównie w procesie fizycznym.

W nowoczesnych urządzeniach dodatkowo używa się gazów szlachetnych (hel, argon). Gaz szlachetny stabilizuje plazmę i magazynuje energię w tak zwanych stanach metastabilnych, które następnie bardzo efektywnie przekazują tę energię cząsteczkom powietrza.
Gaz szlachetny działa jak wzmacniacz jonizacji. Sam gaz szlachetny nie tworzy rodników — ale za to dramatycznie zwiększa liczbę reakcji, które je tworzą.
Hel jest bardzo lekki i szybko dyfunduje – więc przenosi energię i cząstki daleko.
Argon jest cięższy i dlatego wywołuje bardziej lokalny efekt z większą koncentracją reakcji (bardziej punktowe oddziaływanie). Plazma argonowa ma bardziej nitkowaty charakter, mikroprzeskoki i niestabilności.

Działanie CAP w leczeniu ran

Proliferacja komórek

Proliferacja komórek skóry jest ważna dla odnowy naskórka i zapewnienia procesu gojenia w przypadku uszkodzeń skóry. Prawidłowo podawane leczenie CAP może stymulować te procesy. Wykazano, że krótkie zabiegi (1–3 min) strumieniem plazmy na bazie argonu zwiększają proliferację (rozrastanie) keratynocytów warstwy podstawnej. Natomiast w przypadku fibroblastów ich proliferację zwiększają bardzo krótkie zabiegi.

Natlenienie skóry

Wykazano, że CAP wpływają na zawartość tlenu w leczonym obszarze. Tlen ma podwójne oblicze, a jego nadmiar może generować stres oksydacyjny, przyspieszając proces starzenia.

Unaczynienie skóry

RONS są regulatorami funkcji śródbłonka naczyniowego. Terapia CAP, w odpowiednich warunkach, działa stymulująco. NO• może zwiększać syntezę kolagenu IV i aktywować adhezję komórek śródbłonka. RONS generowane z plazmy zwiększa ekspresję śródbłonkowej syntazy tlenku azotu (eNOS). Wzrost enzymu produkującego endogenny NO•, wraz z czynnikami proangiogennymi, przyśpiesza proces gojenia. W ranach macierz zewnątrzkomórkowa (ECM) skóry właściwej jest bezpośrednio narażona na leczenie CAP, a poprawa procesu gojenia może zależeć od bezpośredniej modyfikacji właściwości ECM. Plazma indukuje wzrost neowaskularyzacji.

Modyfikacja pH

RONS generowane przez CAP indukują zakwaszenie leczonego obszaru. Wywołane zakwaszenie jest proporcjonalne do czasu ekspozycji plazmy. Wykazano, że pH zasadowych lub obojętnych, niebuforowanych mediów spada gwałtownie po kilku minutach obróbki CAP. Szybki spadek pH ma tendencję do stabilizacji przy wartościach pH pomiędzy 3,5 a 2,5 dzięki przejściowemu tworzeniu buforu HONO/ONO- i generowaniu kwasu azotawego (pKa 3,3). W świetle powyższego, ekspozycja na CAP może obniżyć pH tkanek biologicznych.
W przypadku ran skóry wykazano, że fizjologiczne zakwaszenie zwiększa aktywność proteaz i stymuluje proliferację fibroblastów.

Wspomniany wcześniej kwaśny płaszcz kontroluje równowagę symbiotyczną między skórą a mikroorganizmami, hamując wzrost organizmów patogennych i promując proliferację bakterii komensalnych na skórze.

Dekontaminacja bakteryjna i dezynfekcja skóry

Zimne plazmy atmosferyczne posiadają dobrze znaną aktywność bakteriobójczą. Efekt biobójczy powstaje poprzez połączenie H2O2 i NO2. Te dwie cząsteczki same w sobie mają bardzo słabą aktywność przeciwbakteryjną, a reagując razem, mogą tworzyć nadtlenoazotyn (ONOO-). Kolejnym czynnikiem przyczyniającym się do efektu biobójczego indukowanego przez plazmę w grupie reaktywnych form tlenu jest O3.
Podczas gdy bakterie bezpośrednio wystawione na działanie plazmy mogą zostać dość łatwo zabite przez atak chemiczny krótko- i długowiecznych RONS, w rzeczywistości większość tych mikroorganizmów jest chroniona przez biofilmy. W bezpośrednim leczeniu CAP biofilmy są nie tylko narażone na działanie wysoce reaktywnych gatunków, ale także na intensywne pole elektryczne, które może destabilizować strukturę fizykochemiczną mikroorganizmów.

Aparat Plazma Aurora

Plazma Aurora to aparat do zabiegów wspomagających proces gojenia ran, wykorzystujący ciśnienie atmosferyczne do generacji plazmy. Izraelska firma Nova Plasma opracowała innowacyjną, autorską platformę zimnej plazmy, odpowiednią do szerokiego zakresu zastosowań medycznych. takich jak dezynfekcja i regeneracja tkanek.

Protokoły zabiegowe

Zabieg wykonuje się po oczyszczeniu rany (standardowe postępowanie). Aplikacja plazmy powinna być równomierna na całym obszarze rany z niewielkim marginesem. Po zakończeniu zabiegu rany należy zaopatrzyć standardowym opatrunkiem.

• Częstość zabiegów: określona przez częstość zmiany opatrunków, 1 – 3 zabiegów w tygodniu
• Czas trwania zabiegu: do 2 – 3 minut na obszarze rany (w zależności od wielkości rany i siły urządzenia), szybkość naświetlania 1cm2/min
• Przerwa między zabiegami: określona przez częstość zmiany opatrunków
• Całkowita ilość zabiegów: dowolna w zależności od przebiegu procesu gojenia

Obecnie aparate Aurora zabiegi leczenia ran sa wykonywane w klinikach: AVIMED w Bytomiu oraz MEDISTICA w Krakowie.

U pacjentów leczono:
• Owrzodzenia w przebiegu stopy cukrzycowej
• Owrzodzenia żylne
• Odleżyny
• Chroniczne, nie leczące się rany
• Zainfekowane rany pourazowe

Uzyskane efekty u wszystkich leczonych pacjentow są pozytywne. Zabieg jest bezbolesny. Nie zaobserwowano niepożądanych efektów ubocznych.

Poniżej przedstawiono przyłady efektów leczenia w klinice AVIMED.

Podsumowanie

Badania nowych technologii w gojeniu ran są niezwykle trudne. Przeprowadzenie badań klinicznych na dużą skalę w obrębie reprezentatywnej populacji, z odpowiednią randomizacją, zaślepieniem uczestników oraz uwzględnieniem grupy kontrolnej, jest trudnym procesem. W przypadku CAP podejście do gojenia się ran było stopniowe, a wiele pierwszych badań przypominało kliniczne studia przypadków, po których następowały bardziej znormalizowane, choć często na małą skalę, otwarte badania.