В сильном электрическом поле от некоторых молекул воздуха могут отрываться электроны. В результате образуется отрицательно заряженный свободный электрон и положительно заряженный ион. Именно этот способ ионизации газов и получения плазмы в условиях Земли (при атмосферном давлении и комнатной температуре) используется в медицинский приборах, поэтому иногда полученную плазму называют электроплазмой. Доля ионизированных частиц в медицинской электроплазме мнее 1%.

Воздух — это смесь газов. Потому возникают разные ионы, в том числе ионы кислорода и водорода. Это крайне нестабильные частицы, которые будут стремиться вернуться в энергетически более выгодное состояние. Есть два основных варианта, которые это позволяют сделать.

Вариант 1. Воссоединиться со свободным электроном с образованием исходной нейтральной молекулы

При этом высвобождается энергия в виде электромагнитного излучения. Если его длина волны находится в диапазоне видимого электромагнитного спектра (380–789 нм), мы будем видеть свечение. При этом некоторая часть излучения может попасть в диапазон ультрафиолета (10–400 нм). Спектр излучения зависит от ионизированных веществ. Для аргоновой и гелиевой плазмы доля УФ излучения выше, чем для плазмы из воздуха.

Ультрафиолет вносит вклад в бактерицидное действие плазмы. Плазма, полученная с помощью аппаратов Plasma jet из аргона и геля, излучает намного больше ультрафиолета, чем плазма из воздуха, получаемая с помощью DBD технологии (плазменный душ). Поэтому ее используют для стерилизации гнойных инфицированных ран [1].

Воздушная плазма, генерируемая в аппаратах плазменного душа, излучает УФ в таких ничтожных количествах, что его вкладом в общий клинический результат можно пренебречь. Фотоповреждения кожи также можно не опасаться.

Вариант 2. Вступить в химическую реакцию с другим веществом с образованием новой молекулы или молекул

Например, ионы кислорода (ROSs) и азота (RNSs) могут вступать с другими молекулами в реакции окисления, отбирая у них при этом недостающий электрон. Таким образом ROSs и RNSs восстанавливаются до нейтрального состояния. Однако при этом другая молекула теряет электрон и окисляется.

В организме в целом и в каждой клетке в отдельности окислительно-восстановительные реакции идут постоянно, их баланс (so called redox potential) жестко контролируется антиоксидантными системами. Смещение баланса в сторону окисления (так называемый окислительный стресс) развивается, если:

1) уровень окислителей резко возрастает или

2) антиоксидантные механизмы нарушаются.

При попадании ионизированного воздуха на кожу микроорганизмы и роговой слой подвергаются окислительному стрессу. Одни микроорганизмы гибнут, другие повреждаются и не могут размножаться: с этим связан антисептический (это не стерилизация как у аргоновой или гелиевой плазмы!) эффект.

В роговом слое наиболее уязвимы к окислению липидные структуры, расположенные между корнеоцитами и формирующие липидный барьер, который контролирует прохождение молекул через роговой слой. В результате окисления липидов проницаемость барьера временно повышается, что дает возможность делать трансдермальную доставку.

Если обработка кожи ведется на участке с поврежденным роговым слоем, то возможен контакт плазмы в живыми клетками кожи, расположенными под роговым слоем. В том числе с иммуными клетками эпидермиса (клетка Лангерганса) и кератиноцитами.

Что нас не убивает, делает сильнее

Эффект зависит от дозы плазмы и силе окислительного стресса. Сильный стресс, превышающий адаптационные возможности клеток, действует на них губительно и способствует развитию заболеваний. Легкий стресс оказывает стимулирующее действие и положительно сказывается на различных метаболических и физиологических процессах, в том числе модулирует иммунный ответ и улучшает эпителизацию [2].

Клинические эффекты:

• Улучшение кожного иммунитета
• Уменьшение воспаления
• Временное увеличение проницаемости рогового слоя (немедленный эффект)
• Укрепление барьерных структур рогового слоя за счет улучшения процесса ороговения (отсроченный эффект)
• Повышение общей устойчивости кожи к различным стрессовым факторам
• Антисептическое (противогрибковое и антибактериальное) действие

Показания:

• Воспаления, фотоповреждения
• Раны, язвы
• Инфекционные поражения кожи
• Трансдермальная доставка водорастворимых веществ
• Подготовка кожи к травматическому лечению и солнечным ваннам
• Реабилитация после травматического лечения, солнечных ванн

Источники:

1. Gupta A., Avci P., Dai T. et al. Ultraviolet Radiation in Wound Care: Sterilization and Stimulation. Adv Wound Care (New Rochelle).2013; 2(8): 422–437.
2. Sies H. Oxidative Stress: Concept and Some Practical Aspects. Antioxidants. 2020; 9: 852.