Šaltoji plazma gali būti alternatyvus, saugus ir veiksmingas metodas gydyti gyvūnų ligas, gerinti imunitetą ir produktyvumą. Mokslininkai tiria įvairius šaltosios plazmos panaudojimo būdus, įskaitant vandens, aliejaus ir injekcijų metodus.

Plėtoti šaltosios plazmos technologiją pradėta nuo žmonių medicinos, kur ji pirmą kartą pritaikyta 2000-ųjų pradžioje odos žaizdoms gydyti. Eksperimentai veterinarijoje pradėti maždaug 2010 metais, daugiausia dėmesio skiriant žaizdų gijimui ir infekcijų kontrolei. Plazmos taikymas karvių mastitui ir kojų ligoms gydyti išplėtotas per pastaruosius penkerius metus, remiantis aktyviųjų dalelių technologijų pažanga ir klinikiniais tyrimais.

Šaltosios plazmos technologija pirmą kartą buvo pasiūlyta kaip antimikrobinė priemonė, tačiau pastaraisiais metais jos taikymo sritys išsiplėtė iki žaizdų gydymo, dermatologijos ir onkologijos.

Šaltosios plazmos klasifikavimas

Metodas, kuris naudojamas šaltajai plazmai generuoti, ir dėl to susidariusi plazmos sudėtis, turi didelės reikšmės nustatant jos pritaikomumą įvairiose srityse.

Pagal generavimo būdą. Dažniausiai naudojama šaltosios plazmos generavimo technologija yra dielektrinė barjerinė iškrova (elektrodai atskirti dielektriniu sluoksniu, ribojančiu srovę ir apsaugančiu nuo perkaitimo), kuri taikoma paviršiui apdoroti, taip pat medicinoje ir maisto pramonėje.

Atmosferos slėgio plazmos purkštukai (plazma išpurškiama tiesiai į norimą taikinį) tinka lokalizuotam paviršiui apdoroti, pavyzdžiui, žaizdoms gydyti. Plazminiai pieštukai (maži, nešiojami plazmos generatoriai) skirti tiksliam medicininiam naudojimui. Korona iškrova (kai susidaro lokalizuotas jonizacijos regionas) tinka paviršiui dezinfekuoti. Šaltosios atmosferos slėgio plazma (veikia žemo atmosferos slėgio sąlygomis) tinka mikroorganizmams naikinti ir audiniams regeneruoti.

Pagal darbinę terpę gali būti naudojama:

• plazma ore (generuojama naudojant aplinkos orą), kuri yra paprasta ir ekonomiška, tačiau ne tokia efektyvi dėl įvairių komponentų reakcijų;
• plazma inertinėse dujose (naudojamos argono, helio ar azoto dujos). Ji užtikrina stabilų ir kontroliuojamą reaktyvių rūšių generavimą;
• plazma aktyvintose dujose (naudojamos reaktyvios dujos, pvz., deguonis), kuri turi specifinių reakcijų.

Pagal taikymo sritį gali būti:

• medicininė šaltoji plazma, kuri dažniausiai naudojama žaizdoms dezinfekuoti, infekcijoms gydyti, audinių regeneracijai;
• pramoninė šaltoji plazma paviršiams modifikuoti (pvz., polimerams apdoroti), maisto produktams dezinfekuoti;
• veterinarinė šaltoji plazma, dažniausiai skirta žaizdoms gydyti, infekcijoms kontroliuoti ir bioplėvelėms šalinti;
• aplinkosaugos šaltoji plazma, naudojama vandeniui valyti, orui dezinfekuoti ir atliekoms tvarkyti.

Pagal veikimo sąlygas naudojama atmosferos slėgio plazma (generuojama normaliomis sąlygomis be vakuuminės įrangos), kuri taikoma medicinoje, maisto pramonėje ir apdorojant paviršius. Vakuuminei plazmai reikia mažesnio slėgio aplinkos, ji naudojama pramonėje dėl didesnio proceso tikslumo ir reaktyvių rūšių kontrolės.

Taikymo kryptys veterinarijoje

Šaltoji plazma atskleidė didelį potencialą valdant įvairias bakterines infekcijas veterinarinėje medicinoje, įskaitant kvėpavimo takų, odos ir žaizdų infekcijas.

Poveikis bakterijų struktūrai. Šaltosios plazmos naudojimas veterinarijoje, gydant bakterines ligas, yra perspektyvi ir auganti tyrimų sritis. Įrodyta, kad šaltoji plazma turi įvairų poveikį bakterijoms, galutinai sunaikina ląsteles. Pagrindiniai poveikiai apima bakterijų ląstelės membranos pažeidimus ir tiesioginį DNR pažeidimą. Įkrautos dalelės (jonai ir elektronai) sukuria elektrostatinį lauką, kuris prasiskverbia per bakterijų ląstelės sienelę ir pažeidžia membranas. Taip pat šios dalelės palengvina plazmos junginių patekimą į bakterijų ląstelę, stiprindamos destrukcinį procesą. Be to, bakterijų DNR tiesiogiai veikia oksidacinis stresas. Reikšmingą oksidacinį stresą sukelia reaktyvūs deguonies radikalai. Tai galiausiai baigiasi ląstelių mirtimi, kai atsikūrimo mechanizmas tampa per daug apkrautas.

Šaltosios plazmos antimikrobinį efektyvumą lemia skirtingų mikroorganizmų ląstelių sienelių struktūra. Dėl storesnio peptidoglikano sluoksnio gramteigiamoms bakterijoms šaltoji plazma yra ne tokia jautri kaip gramneigiamoms bakterijoms.

Žaizdų gydymas. Veterinarinėje medicinoje plazma naudojama gyvūnų žaizdoms gydyti, kurios sunkiai gyja dėl infekcijų ar kitų komplikacijų. Plazmos poveikis sumažina infekcijų riziką ir spartina audinių regeneraciją.

Odos infekcijų kontrolė. Gydant gyvūnų odos infekcijas šaltosios plazmos terapija yra alternatyva antibiotikams, ypač esant atsparumo problemoms.

Sterilizacija ir chirurgija. Plazmos naudojimas chirurgijoje padeda užtikrinti sterilią aplinką ir apsaugoti nuo pooperacinių infekcijų.

Veterinarinė onkologija. Nustatytas plazmos poveikis vėžiniams audiniams, ypač mikroskopiniams navikams. JAV atlikti tyrimai rodo, kad šaltosios plazmos terapija gali turėti citotoksinį poveikį vėžinėms ląstelėms, sukelia apoptozę ir slopina navikų augimą.

Pritaikymas gyvulininkystėje

Mastito paplitimo mažinimas ir pieno kokybės pagal somatines ląsteles gerinimas. Plazma efektyviai naikina patogeninius mikroorganizmus pieno liaukose ir skatina pažeistų audinių gijimą. Šaltosios plazmos terapija gali būti alternatyva tradiciniams antibiotikams dėl antimikrobinio poveikio (plazma sunaikina bakterijas, tokias kaip Staphylococcus aureus, Escherichia coli ir kt.) ir regeneracinio poveikio (plazma skatina pieno liaukų audinių atsikūrimą ir mažina uždegimą). Eksperimentiniai tyrimai parodė, kad, naudojant plazmą, bakterijų kiekis pieno liaukoje sumažėja iki 90 proc. ir gerokai sumažinamas pieno somatinių ląstelių skaičius (Bauer ir kt. 2019, Juozaitienė ir kt., 2024).

Kojų ligų paplitimo mažinimas. Šaltoji plazma efektyviai naudojama gydyti tarpupirščių dermatitą, erozijas ir nagų infekcijas. Nustatyta, kad ji naikina bakterijas, atsakingas už kojų ligas, skatina žaizdų gijimą ir sumažina uždegimą. Ūkiuose, kuriuose buvo naudojama plazma, gyvūnų kojų sveikata pagerėjo, o ligų sumažėjo iki 50 procentų.

Mėsos ir pieno produktų mikrobiologinė sauga. Plazma naudojama maisto produktų paviršiaus dezinfekcijai, siekiant sumažinti bakterijų kiekį ir pailginti produktų galiojimo laiką.

Šaltosios plazmos ateities tyrimų kryptys

Nors šaltosios plazmos naudojimas atskleidė daug žadančių rezultatų, ypač valdant įvairias bakterines ligas, įrodė, kad ši technologija yra saugi ir netoksiška, vis dėlto ši sritis dar nepakankamai ištirta.

Viena svarbiausių ateities tyrimų sričių yra naujų plazmos šaltinių kūrimas. Šiuo metu dauguma įrenginių pagrįsti aukštos įtampos iškrovos sistemomis, kurios yra sudėtingos ir brangios naudoti. Reikia sukurti kompaktiškesnius ir ekonomiškesnius plazmos šaltinius, kuriuos būtų lengva integruoti. Svarbiausios būsimos tyrimų sritys turėtų apimti naujų plazmos šaltinių kūrimą, gydymo protokolų optimizavimą, veikimo mechanizmų ir padarinių vertinimą.

Šaltosios plazmos terapija turi didelį potencialą plėstis veterinarijos ir gyvulininkystės srityse, tačiau susiduria su tam tikrais iššūkiais, tokiais kaip technologijos standartizacija, kuriant vienodus protokolus, pritaikomus skirtingoms gyvūnų sveikatos problemoms spręsti; ilgalaikio poveikio gyvūnų sveikatai ir produkcijos kokybei vertinimas, atsižvelgiant į įrangos kainą, kuri riboja šaltosios plazmos terapijos taikymą mažesniuose ūkiuose. Tolesni moksliniai tyrimai ir technologinės inovacijos gali padaryti šį metodą prieinamą plačiau ir dar efektyvesnį.

***

Šaltoji plazma dažnai vadinama ketvirtąja medžiagos būsena, nes transformuojasi didėjant medžiagos energijos lygiams. Jos progresija prasideda nuo kieto, pereina į skystą, vėliau – į dujinį pavidalą ir baigiasi stipriai įelektrintomis dujomis. Taigi, šaltoji plazma yra jonizuotos dujos, kuriose dalis atomų ar molekulių yra sužadintos arba jonizuotos. Šaltosios plazmos terapija veikia per plazmos generuojamus aktyviuosius komponentus, tokius kaip reaktyviosios deguonies ir azoto dalelės.

Šaltosios plazmos technologija (kitaip – plazminis apdorojimas) yra plazmos būsena, kai elektronų temperatūra yra daug aukštesnė nei jonų ir neutrinų temperatūra, leidžianti veikti biologinius audinius jų nepažeidžiant.