ไมโครพลาสม่า
ไมโครพลาสม่าคือพลาสม่าที่มีขนาดเล็กมาก ตั้งแต่หลักสิบถึงหลักพันไมโครเมตร ไมโครพลาสม่าสามารถเกิดขึ้นได้ที่อุณหภูมิและความดันที่หลากหลาย โดยมีอยู่ทั้งในรูปแบบพลาสม่าความร้อนและพลาสม่าที่ไม่ใช้ความร้อน ไมโครพลาสม่าที่ไม่ใช้ความร้อนซึ่งสามารถคงสภาพอยู่ได้ที่อุณหภูมิและความดันมาตรฐานนั้นหาได้ง่ายและเข้าถึงได้สำหรับนักวิทยาศาสตร์ เนื่องจากสามารถรักษาและควบคุมได้ง่ายภายใต้สภาวะมาตรฐาน ดังนั้นจึงสามารถนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ อุตสาหกรรม และการแพทย์ ทำให้เกิดสาขาไมโครพลาสม่าที่กำลังพัฒนาอย่างต่อเนื่อง
ไมโครพลาสม่าคืออะไร?

สสารมี 4 สถานะ ได้แก่ ของแข็ง ของเหลว ก๊าซ และพลาสมาพลาสมาเป็นส่วนประกอบมากกว่า 99% ของจักรวาลที่มองเห็นได้ โดยทั่วไป เมื่อพลังงานถูกส่งไปยังก๊าซ อิเล็กตรอนภายในของโมเลกุลก๊าซ (อะตอม) จะถูกกระตุ้นและเคลื่อนที่ขึ้นไปยังระดับพลังงานที่สูงขึ้น หากพลังงานที่ส่งไปสูงพอ อิเล็กตรอนวงนอกสุดอาจหลุดออกจากโมเลกุล (อะตอม) กลายเป็นไอออน อิเล็กตรอน โมเลกุล (อะตอม) สสารที่ถูกกระตุ้น และไอออน รวมกันเป็นกลุ่มของสสารที่มีปฏิสัมพันธ์กันมากมาย และแสดงพฤติกรรมร่วมกันภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กภายนอก แสงมักมาพร้อมกับพลาสมาเสมอ เมื่อสสารที่ถูกกระตุ้นคลายตัวและเคลื่อนที่ไปยังระดับพลังงานที่ต่ำกว่า พลังงานจะถูกปล่อยออกมาในรูปของแสง ไมโครพลาสมาเป็นส่วนย่อยของพลาสมา ซึ่งขนาดของพลาสมาอาจมีตั้งแต่หลายสิบ หลายร้อย หรือแม้แต่หลายพันไมโครเมตร ไมโครพลาสมาส่วนใหญ่ที่ใช้ในเชิงพาณิชย์เป็นพลาสมาเย็นในพลาสมาเย็น อิเล็กตรอนมีพลังงานสูงกว่าไอออนและอนุภาคที่เป็นกลางมาก โดยทั่วไป ไมโครพลาสม่าจะเกิดขึ้นที่ความดันสูงถึงระดับความดันบรรยากาศหรือสูงกว่านั้น
การจุดประกายไมโครพลาสม่าอย่างสำเร็จนั้นอยู่ภายใต้กฎของพาเชนซึ่งอธิบายถึงแรงดันพังทลาย (แรงดันที่พลาสม่าเริ่มเกิดประกายไฟ) ว่าเป็นฟังก์ชันของผลคูณระหว่างระยะห่างของอิเล็กโทรดและแรงดัน
โดยที่ pd คือผลคูณของความดันและระยะทาง และและคือค่าคงที่ของแก๊สสำหรับการคำนวณสัมประสิทธิ์การแตกตัวเป็นไอออนครั้งแรกของทาวน์เซนด์ และคือ สัมประสิทธิ์ การปล่อยรังสีทุติยภูมิของวัสดุ เมื่อความดันเพิ่มขึ้น ระยะห่างระหว่างอิเล็กโทรดจะต้องลดลงเพื่อให้ได้แรงดันพังทลายเท่าเดิม กฎนี้ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าใช้ได้กับระยะห่างระหว่างอิเล็กโทรดที่เล็กเพียงไม่กี่สิบไมโครเมตรและความดันที่สูงกว่าความดันบรรยากาศ อย่างไรก็ตาม ความถูกต้องของกฎนี้ในระดับที่เล็กกว่านั้น (ใกล้เคียงกับความยาวเดบาย ) ยังอยู่ระหว่างการศึกษาค้นคว้าในปัจจุบัน
การสร้างไมโครพลาสม่า
แม้ว่าอุปกรณ์ไมโครพลาสม่าจะได้รับการศึกษาทดลองมานานกว่าทศวรรษแล้ว แต่ความเข้าใจเกี่ยวกับไมโครพลาสม่าได้เพิ่มขึ้นอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา อันเป็นผลมาจากการสร้างแบบจำลองและการวิเคราะห์เชิงคำนวณ
การถูกจำกัดอยู่ในพื้นที่แคบๆ
เมื่อความดันของตัวกลางก๊าซที่สร้างไมโครพลาสม่าเพิ่มขึ้น ระยะห่างระหว่างอิเล็กโทรดจะต้องลดลงเพื่อรักษาระดับแรงดันไฟฟ้าพังทลายให้คงที่ ในการปล่อยประจุแคโทดกลวงขนาดเล็กดังกล่าว ผลคูณของความดันและระยะห่างจะมีค่าตั้งแต่เศษส่วนของTorr cm ไปจนถึงประมาณ 10 Torr cm ที่ค่าต่ำกว่า 5 Torr cm การปล่อยประจุจะเรียกว่า "การปล่อยประจุเบื้องต้น" และเป็นการปล่อยประจุเรืองแสงที่มีความเข้มต่ำ ที่ค่าสูงกว่า 10 Torr cm การปล่อยประจุอาจควบคุมไม่ได้และขยายจากแอโนดไปยังตำแหน่งสุ่มภายในโพรง[ 1 ]การวิจัยเพิ่มเติมโดย David Staack ได้จัดทำกราฟแสดงระยะห่างของอิเล็กโทรด แรงดันไฟฟ้า และก๊าซพาหะในอุดมคติที่ทดสอบสำหรับการสร้างไมโครพลาสม่า[ 2 ]
วัสดุไดอิเล็กทริก
วัสดุไดอิเล็กทริกเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ไม่ดี แต่รองรับสนามไฟฟ้าสถิตและการโพลาไรซ์ทาง ไฟฟ้า ไมโครพลาสม่าจากการปล่อยประจุผ่านฉนวนไดอิเล็กทริกมักเกิดขึ้นระหว่างแผ่นโลหะที่เคลือบด้วยชั้นไดอิเล็กทริกบางๆ หรือวัสดุที่มีความต้านทานสูง ชั้นไดอิเล็กทริกมีบทบาทสำคัญในการลดกระแสไฟฟ้า: ชั้นแคโทด/แอโนดจะถูกประจุด้วยไอออน/อิเล็กตรอนบวกที่เข้ามาในระหว่างรอบบวกของกระแสสลับที่ใช้ ซึ่งจะลดสนามไฟฟ้าและขัดขวางการขนส่งประจุไปยังอิเล็กโทรด นอกจากนี้ DBD ยังมีอัตราส่วนพื้นผิวต่อปริมาตรสูง ซึ่งส่งเสริมการสูญเสียจากการแพร่กระจายและรักษาอุณหภูมิของก๊าซให้ต่ำ เมื่อใช้กระแสสลับลบ อิเล็กตรอนจะถูกผลักออกจากแอโนดและพร้อมที่จะชนกับอนุภาคอื่นๆ ความถี่ 1000 เฮิรตซ์ขึ้นไปจำเป็นต่อการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนให้เร็วพอที่จะสร้างไมโครพลาสม่าได้ แต่ความถี่ที่มากเกินไปอาจทำให้อิเล็กโทรดเสียหายได้ (~50 กิโลเฮิร์ตซ์) แม้ว่าการปล่อยประจุผ่านฉนวนไดอิเล็กทริกจะมีรูปร่างและขนาดต่างๆ กัน แต่การปล่อยประจุแต่ละครั้งจะมีขนาดในระดับไมโครเมตร
พลังงานแบบพัลส์
ไฟฟ้ากระแสสลับและความถี่สูงมักถูกใช้เพื่อกระตุ้นวัสดุไดอิเล็กทริก แทนที่จะใช้ไฟฟ้ากระแสตรง ยกตัวอย่างเช่น ไฟฟ้ากระแสสลับจะมีวัฏจักรบวกและลบในแต่ละคาบ เมื่อเกิดวัฏจักรบวก อิเล็กตรอนจะสะสมอยู่บนพื้นผิวของวัสดุไดอิเล็กทริก ในทางกลับกัน วัฏจักรลบจะผลักอิเล็กตรอนที่สะสมอยู่ ทำให้เกิดการชนกันในแก๊สและสร้างพลาสมาขึ้น ในช่วงการเปลี่ยนจากวัฏจักรลบเป็นบวก จำเป็นต้องใช้ช่วงความถี่ 1000-50,000 เฮิรตซ์ เพื่อให้เกิดไมโครพลาสมา เนื่องจากอิเล็กตรอนมีมวลน้อย จึงสามารถดูดซับการเปลี่ยนแปลงพลังงานอย่างฉับพลันและถูกกระตุ้นได้ ในขณะที่อนุภาคขนาดใหญ่กว่า (อะตอม โมเลกุล และไอออน) ไม่สามารถปรับตัวตามการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วได้ จึงทำให้อุณหภูมิของแก๊สต่ำลง
สัญญาณคลื่นความถี่วิทยุและคลื่นไมโครเวฟ
แหล่งกำเนิดคลื่นความถี่วิทยุ (RF) และไมโครเวฟกำลังต่ำที่ใช้ตัวขยายสัญญาณทรานซิสเตอร์ถูกนำมาใช้เพื่อสร้างไมโครพลาสม่า โซลูชันส่วนใหญ่ทำงานที่ 2.45 GHz ในขณะเดียวกัน เทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นนี้ให้การจุดระเบิด (การสร้างแรงดันไฟฟ้าสูง) ในด้านหนึ่ง และการทำงานที่มีประสิทธิภาพสูง (การจับคู่พลาสม่าและอิมพีแดนซ์ของตัวนำคลื่น) ในอีกด้านหนึ่ง โดยใช้เครือข่ายหม้อแปลงอิเล็กทรอนิกส์และอิมพีแดนซ์เดียวกัน[ 3 ]
เลเซอร์เหนี่ยวนำ
ด้วยการใช้เลเซอร์ พื้นผิวของแข็งสามารถเปลี่ยนเป็นไมโครพลาสม่าได้โดยตรง เป้าหมายของแข็งจะถูกยิงด้วยเลเซอร์พลังงานสูง ซึ่งโดยทั่วไปคือเลเซอร์ก๊าซ โดยจะยิงเป็นจังหวะในช่วงเวลาตั้งแต่พิโควินาทีถึงเฟมโตวินาที ( โหมดล็อก ) การทดลองที่ประสบความสำเร็จได้ใช้เลเซอร์ Ti:Sm, KrF และ YAG ซึ่งสามารถนำไปใช้กับพื้นผิวได้หลากหลาย เช่น ลิเธียมเจอร์มาเนียมพลาสติก และแก้ว[ 4 ] [ 5 ]
ประวัติศาสตร์

ในปี ค.ศ. 1857 เวอร์เนอร์ ฟอน ซีเมนส์นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน ได้คิดค้นวิธีการผลิตโอโซนโดยใช้อุปกรณ์ปล่อยประจุผ่านฉนวนเพื่อฆ่าเชื้อโรค การสังเกตการณ์ของเขาได้รับการอธิบายโดยปราศจากความรู้เกี่ยวกับ "ไมโครพลาสม่า" แต่ต่อมาได้รับการยอมรับว่าเป็นประโยชน์แรกของการใช้ไมโครพลาสม่า วิศวกรไฟฟ้าในยุคแรก เช่น เอดิสันและเทสลา พยายามที่จะป้องกันการเกิด "การปล่อยประจุขนาดเล็ก" ดังกล่าว และใช้ฉนวนในการหุ้มโครงสร้างพื้นฐานทางไฟฟ้าในยุคแรก การศึกษาต่อมาพบว่าเส้นโค้งการแตกตัวของพาเชนเป็นสาเหตุหลักของการเกิดไมโครพลาสม่า ในบทความที่ตีพิมพ์ในปี ค.ศ. 1916
บทความต่างๆ ในช่วงศตวรรษที่ 20 ได้อธิบายถึงเงื่อนไขและข้อกำหนดต่างๆ ที่นำไปสู่การเกิดไมโครพลาสม่า หลังจากที่ซีเมนส์ได้ทำการวิจัยเกี่ยวกับไมโครพลาสม่าแล้ว อุลริช โคเกลชาทซ์ เป็นคนแรกที่ระบุ "การปล่อยประจุขนาดเล็ก" เหล่านี้และกำหนดคุณสมบัติพื้นฐานของมัน โคเกลชาทซ์ยังตระหนักว่าไมโครพลาสม่าสามารถนำมาใช้ในการสร้างเอ็กไซเมอร์ได้ การทดลองของเขาเป็นแรงผลักดันให้เกิดการพัฒนาอย่างรวดเร็วในสาขาไมโครพลาสม่า
ในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2546 คุนิฮิเดะ ทาจิบานะ ศาสตราจารย์จากมหาวิทยาลัยเกียวโตได้จัดงานประชุมเชิงปฏิบัติการนานาชาติครั้งแรกเกี่ยวกับไมโครพลาสม่า (IWM) ที่จังหวัดเฮียวโกะ ประเทศญี่ปุ่น งานประชุมเชิงปฏิบัติการนี้มีชื่อว่า "โลกใหม่ของไมโครพลาสม่า" ซึ่งเป็นการเปิดยุคใหม่ของการวิจัยไมโครพลาสม่า ทาจิบานะได้รับการยกย่องว่าเป็นหนึ่งในผู้บุกเบิก เนื่องจากเขาเป็นผู้บัญญัติศัพท์ "ไมโครพลาสม่า" งานประชุมเชิงปฏิบัติการนานาชาติครั้งที่สองจัดขึ้นในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2547 โดยศาสตราจารย์ เค.เอช. เบคเกอร์, เจ.จี. อีเดน และ เค.เอช. เชินบัค ที่สถาบันเทคโนโลยีสตีเวนส์ในเมืองโฮโบเคน รัฐนิวเจอร์ซีย์ งานประชุมเชิงปฏิบัติการนานาชาติครั้งที่สามได้รับการประสานงานโดยสถาบันฟิสิกส์พลาสม่าอุณหภูมิต่ำ ร่วมกับสถาบันฟิสิกส์ของมหาวิทยาลัยเอิร์นสต์-มอยทซ์-อาร์นด์ท ในเมืองไกรฟ์สวัลด์ ประเทศเยอรมนี ในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2549 (เค.ดี. เวลท์มันน์) หัวข้อที่หารือกันนั้นเกี่ยวข้องกับโอกาสทางวิทยาศาสตร์ที่สร้างแรงบันดาลใจและโอกาสทางเทคโนโลยีที่เกิดขึ้นใหม่ของไมโครพลาสม่า การประชุมเชิงปฏิบัติการ IWM ครั้งที่ 4 จัดขึ้นที่ไต้หวันในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2550 (CC Chao และ JE Chang) ครั้งที่ 5 จัดขึ้นที่ซานดิเอโก รัฐแคลิฟอร์เนีย ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2552 (JG Eden และ S.-J. Park) และครั้งที่ 6 จัดขึ้นที่ปารีส ประเทศฝรั่งเศส ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2554 (V. Puech) การประชุมเชิงปฏิบัติการครั้งต่อไป (ครั้งที่ 7) จัดขึ้นที่ประเทศจีนในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2556 (YK Pu) [ 6 ]
แอปพลิเคชัน
การพัฒนาเทคโนโลยีไมโครพลาสม่าอย่างรวดเร็วทำให้ไม่สามารถระบุการใช้งานทั้งหมดได้ภายในพื้นที่จำกัด แต่ได้คัดเลือกการใช้งานบางส่วนมาแสดงไว้ในที่นี้
จอแสดงผลพลาสมา
ไมโครพลาสม่าที่สร้างขึ้นโดยเทียมพบได้บนหน้าจอแบนของจอแสดงผลพลาสม่า เทคโนโลยีนี้ใช้เซลล์ขนาดเล็กและประกอบด้วยก๊าซไอออนไนซ์ที่มีประจุไฟฟ้า บนแผงจอแสดงผลพลาสม่านี้ มีเซลล์ขนาดเล็กนับล้านเซลล์ที่เรียกว่าพิกเซล ซึ่งถูกจำกัดไว้เพื่อสร้างภาพ ในแผงจอแสดงผลพลาสม่า ตารางอิเล็กโทรด X และ Y ที่คั่นด้วยชั้นไดอิเล็กทริก MgO และล้อมรอบด้วยส่วนผสมของก๊าซเฉื่อย เช่น อาร์กอน นีออน หรือซีนอน จะควบคุมองค์ประกอบภาพแต่ละส่วน หลักการทำงานคือการส่งแรงดันไฟฟ้าสูงผ่านก๊าซที่มีความดันต่ำเพื่อสร้างแสง โดยพื้นฐานแล้ว PDP สามารถมองได้ว่าเป็นเมทริกซ์ของหลอดฟลูออเรสเซนต์ขนาดเล็กที่ถูกควบคุมอย่างซับซ้อน แต่ละพิกเซลประกอบด้วยตัวเก็บประจุขนาดเล็กที่มีอิเล็กโทรดสามตัว หนึ่งตัวสำหรับแต่ละสีหลัก (จอแสดงผลรุ่นใหม่บางรุ่นมีอิเล็กโทรดสำหรับสีเหลืองด้วย) การปล่อยประจุไฟฟ้าข้ามอิเล็กโทรดทำให้ก๊าซเฉื่อยที่ปิดผนึกอยู่ในเซลล์เปลี่ยนเป็นพลาสม่าเมื่อเกิดการไอออนไนซ์ เนื่องจากเป็นกลางทางไฟฟ้า พลาสมาเซลล์จึงมีปริมาณอิเล็กตรอนและไอออนเท่ากัน และโดยนิยามแล้วจึงเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดี เมื่อได้รับพลังงาน พลาสมาเซลล์จะปล่อยแสงอัลตราไวโอเลต (UV) ซึ่งจะไปกระทบและกระตุ้นสารเรืองแสงสีแดง สีเขียว และสีน้ำเงินตามพื้นผิวของแต่ละพิกเซล ทำให้เกิดการเรืองแสงขึ้น
การส่องสว่าง (แหล่งกำเนิดแสง)

ทีมของ Gary Eden และ Sung-Jin Park กำลังบุกเบิกการใช้ไมโครพลาสม่าสำหรับการให้แสงสว่างทั่วไป (รวมถึงแหล่งกำเนิดแสง UV) อุปกรณ์ของพวกเขาใช้เครื่องกำเนิดไมโครพลาสม่าจำนวนมากในรูปแบบอาร์เรย์ขนาดใหญ่ ซึ่งปล่อยแสงผ่านหน้าต่างโปร่งใส แตกต่างจากหลอดฟลูออเรสเซนต์ซึ่งต้องใช้ขั้วไฟฟ้าที่อยู่ห่างกันในช่องทรงกระบอกและสภาวะสุญญากาศ แหล่งกำเนิดแสงไมโครพลาสม่าสามารถจัดวางในรูปทรงและการกำหนดค่าต่างๆ ได้มากมาย และสร้างความร้อน ซึ่งแตกต่างจากหลอดฟลูออเรสเซนต์ที่ใช้กันทั่วไปซึ่งต้องใช้บรรยากาศของก๊าซเฉื่อย (โดยปกติคืออาร์กอน) ซึ่งการก่อตัวของเอ็กไซเมอร์และการสลายตัวแบบแผ่รังสีที่เกิดขึ้นจะกระทบกับสารเคลือบฟอสฟอร์เพื่อสร้างแสง[ 7 ]แหล่งกำเนิดแสงเอ็กไซเมอร์กำลังถูกผลิตและวิจัยเช่นกัน สภาวะที่ไม่สมดุลและเสถียรของไมโครพลาสม่าเอื้อต่อการชนกันของสามอนุภาคซึ่งสามารถนำไปสู่การก่อตัวของเอ็กไซเมอร์ เอ็กไซเมอร์เป็นโมเลกุลที่ไม่เสถียรที่เกิดจากการชนกันของอะตอมที่ถูกกระตุ้น มีอายุสั้นมากเนื่องจากการแตกตัวอย่างรวดเร็ว เมื่อเกิดการสลายตัว เอ็กไซเมอร์จะปล่อยรังสีชนิดต่างๆ ออกมาเมื่ออิเล็กตรอนตกลงสู่ระดับพลังงานที่ต่ำกว่า หนึ่งในแอปพลิเคชันที่ศูนย์วิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีขั้นสูงด้านจอแสดงผลของฮุนไดและมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์กำลังดำเนินการอยู่ คือการใช้แหล่งกำเนิดแสงเอ็กไซเมอร์ในจอแสดงผลแบบแบน เทคโนโลยีนี้ได้พัฒนาต่อไปเป็นเทคโนโลยีแหล่งกำเนิดแสงยูวีและยูวีสุญญากาศขนาดกะทัดรัดและแบนราบสำหรับการใช้งานต่างๆ
การทำลายสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs)
ไมโครพลาสม่าถูกนำมาใช้ทำลายสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย ( VOCs ) ตัวอย่างเช่น การปล่อยประจุจากอิเล็กโทรดพลาสม่าแบบแคปิลลารี (CPE) ถูกนำมาใช้ทำลายสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย เช่นเบนซีนโทลูอีนเอทิลเบนซีนไซ ลี นเอทิลีนเฮปเทน ออกเทนและแอมโมเนียในอากาศโดยรอบได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อใช้ในระบบช่วยชีวิตขั้นสูงที่ออกแบบมาสำหรับสภาพแวดล้อมแบบปิด ประสิทธิภาพการทำลายถูกกำหนดโดยพิจารณาจากความหนาแน่นของพลังงานพลาสม่า ความเข้มข้นเริ่มต้นของสารปนเปื้อน เวลาที่สารปนเปื้อนอยู่ในปริมาตรพลาสม่า ปริมาตรของเครื่องปฏิกรณ์ และจำนวนสารปนเปื้อนในกระแสแก๊ส การทำลาย VOCs อย่างสมบูรณ์สามารถทำได้ในเครื่องปฏิกรณ์แบบวงแหวนสำหรับพลังงานจำเพาะ 3 J cm−3 ขึ้นไป นอกจากนี้ ยังต้องใช้พลังงานจำเพาะที่ใกล้เคียง 10 J cm−3 เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการทำลายที่เทียบเท่ากันในเครื่องปฏิกรณ์แบบไหลข้าม สิ่งนี้บ่งชี้ว่าการปรับรูปทรงเรขาคณิตของเครื่องปฏิกรณ์ให้เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อการบรรลุประสิทธิภาพการทำลายสูงสุด (Koutsospyros et al.) (2004, 2005) และ Yin et al. (2003) รายงานผลการศึกษาเกี่ยวกับการทำลาย VOC โดยใช้เครื่องปฏิกรณ์พลาสมา CPE สารประกอบทั้งหมดที่ศึกษาบรรลุประสิทธิภาพการทำลาย VOC สูงสุดระหว่าง 95% ถึง 100% ประสิทธิภาพการทำลาย VOC เพิ่มขึ้นในช่วงแรกตามพลังงานจำเพาะ แต่คงอยู่ที่ค่าพลังงานจำเพาะที่ขึ้นอยู่กับสารประกอบนั้นๆ มีการสังเกตที่คล้ายกันสำหรับการพึ่งพาของประสิทธิภาพการทำลาย VOC ต่อเวลาการคงอยู่ ประสิทธิภาพการทำลายเพิ่มขึ้นเมื่อความเข้มข้นของสารปนเปื้อนเริ่มต้นสูงขึ้น สำหรับสารประกอบที่มีโครงสร้างทางเคมีคล้ายกัน พบว่าประสิทธิภาพการทำลายสูงสุดมีความสัมพันธ์ผกผันกับพลังงานไอออนไนเซชันของสารประกอบ และมีความสัมพันธ์โดยตรงกับระดับของการแทนที่ทางเคมี ซึ่งอาจบ่งชี้ว่าตำแหน่งการแทนที่ทางเคมีมีกิจกรรมทางเคมีที่เกิดจากพลาสมาสูงสุด
เซ็นเซอร์สิ่งแวดล้อม
ขนาดที่เล็กและพลังงานที่ไม่สูงมากนักของอุปกรณ์ไมโครพลาสม่า ทำให้สามารถนำไปใช้ในการตรวจวัดสิ่งแวดล้อมได้หลากหลาย และสามารถตรวจจับสารอันตรายในปริมาณน้อยมากได้ ไมโครพลาสม่ามีความไวเพียงพอที่จะทำหน้าที่เป็นตัวตรวจจับ ซึ่งสามารถแยกแยะความแตกต่างระหว่างโมเลกุลที่ซับซ้อนในปริมาณมากได้ ซีเอ็ม เฮอร์ริงและเพื่อนร่วมงานของเขาที่บริษัทคาวิตัน ได้จำลองระบบนี้โดยการเชื่อมต่ออุปกรณ์ไมโครพลาสม่าเข้ากับคอลัมน์โครมาโทกราฟีแก๊ส (GC) เชิงพาณิชย์ อุปกรณ์ไมโครพลาสม่าตั้งอยู่ที่ทางออกของคอลัมน์ GC ซึ่งบันทึกความเข้มของฟลูออเรสเซนซ์สัมพัทธ์ของชิ้นส่วนการแตกตัวของอะตอมและโมเลกุลที่เฉพาะเจาะจง อุปกรณ์นี้มีความสามารถในการตรวจจับความเข้มข้นเล็กน้อยของโมเลกุลที่เป็นพิษและเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม นอกจากนี้ยังสามารถตรวจจับช่วงความยาวคลื่นที่กว้างและลักษณะเฉพาะทางเวลาของโครมาโทแกรม ซึ่งระบุชนิดของสารที่สนใจ สำหรับการตรวจจับสารที่ไม่ซับซ้อนมากนัก การคัดแยกตามเวลาที่ทำโดยคอลัมน์ GC นั้นไม่จำเป็น เนื่องจากเพียงแค่การสังเกตฟลูออเรสเซนซ์ที่เกิดขึ้นในไมโครพลาสม่าโดยตรงก็เพียงพอแล้ว
การผลิตโอโซนเพื่อการทำน้ำให้บริสุทธิ์
ไมโครพลาสม่าถูกนำมาใช้ในการสร้างโอโซนจากออกซิเจนในบรรยากาศ โอโซน (O₃ ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นสารฆ่าเชื้อและสารบำบัดน้ำที่ดี ซึ่งสามารถสลายสารอินทรีย์และอนินทรีย์ได้ โอโซนไม่สามารถดื่มได้และจะเปลี่ยนกลับเป็นออกซิเจนโมเลกุล โดยมีครึ่งชีวิตประมาณ 3 วันในอากาศที่อุณหภูมิห้อง (ประมาณ 20 องศาเซลเซียส) อย่างไรก็ตาม ในน้ำ โอโซนมีครึ่งชีวิตเพียง 20 นาทีที่อุณหภูมิเดียวกันคือ 20 องศาเซลเซียส บริษัท Degremont Technologies (สวิตเซอร์แลนด์) ผลิตอาร์เรย์ไมโครพลาสม่าสำหรับการผลิตโอโซนเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมเพื่อการบำบัดน้ำ โดยการส่งผ่านออกซิเจนโมเลกุลผ่านชุดของฉนวนไฟฟ้า โดยใช้สิ่งที่ Degremont เรียกว่าระบบช่องว่างอัจฉริยะ (IGS) จะทำให้ได้โอโซนที่มีความเข้มข้นเพิ่มขึ้นโดยการปรับขนาดช่องว่างและสารเคลือบที่ใช้กับอิเล็กโทรดที่อยู่ถัดไปในระบบ จากนั้นโอโซนจะถูกส่งเข้าไปในน้ำโดยตรงเพื่อให้สามารถดื่มได้ ต่างจากคลอรีนซึ่งยังคงใช้ในระบบกรองน้ำหลายระบบเพื่อบำบัดน้ำ โอโซนไม่คงอยู่ในน้ำเป็นเวลานาน เนื่องจากโอโซนสลายตัวในน้ำที่อุณหภูมิห้องภายในครึ่งชีวิต 20 นาที จึงไม่มีผลกระทบระยะยาวที่อาจก่อให้เกิดอันตรายได้
งานวิจัยปัจจุบัน
เซลล์เชื้อเพลิง
ไมโครพลาสมาทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานของไอออนและอนุมูลอิสระ ซึ่งเป็นที่ต้องการสำหรับการกระตุ้นปฏิกิริยาเคมี ไมโครพลาสมาถูกใช้เป็นเครื่องปฏิกรณ์แบบไหลที่ช่วยให้ก๊าซโมเลกุลไหลผ่านไมโครพลาสมา ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมีโดยการสลายตัวของโมเลกุล อิเล็กตรอนพลังงานสูงของไมโครพลาสมาช่วยให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมีและการสร้างใหม่ของเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนเหลวเพื่อผลิตเชื้อเพลิงสำหรับเซลล์เชื้อเพลิง เบ็คเกอร์และเพื่อนร่วมงานของเขาใช้เครื่องปฏิกรณ์ไมโครพลาสมาที่กระตุ้นด้วยกระแสตรงแบบไหลผ่านเพียงเครื่องเดียวเพื่อสร้างไฮโดรเจนจากส่วนผสมของแอมโมเนียและอาร์กอนที่ความดันบรรยากาศเพื่อใช้ในเซลล์เชื้อเพลิงขนาดเล็กแบบพกพา[ 8 ]ลินด์เนอร์และเบสเซอร์ทดลองกับการสร้างใหม่ของไฮโดรคาร์บอนจำลอง เช่น มีเทน เมทานอล และบิวเทน ให้เป็นไฮโดรเจนสำหรับป้อนเซลล์เชื้อเพลิง เครื่องปฏิกรณ์ไมโครพลาสมาแบบใหม่ของพวกเขาคือการปล่อยประจุแคโทดกลวงขนาดเล็กที่มีช่องไมโครฟลูอิดิก สมดุลของมวลและพลังงานในการทดลองเหล่านี้เผยให้เห็นการแปลงสูงถึงเกือบ 50% แต่การแปลงพลังงานไฟฟ้าขาเข้าเป็นเอนทาลปีของปฏิกิริยาเคมีมีเพียงประมาณ 1% เท่านั้น[ 9 ] [ 10 ] แม้ว่าจากการสร้างแบบจำลองปฏิกิริยาการปฏิรูปจะพบว่าปริมาณพลังงานไฟฟ้าขาเข้าสำหรับการแปลงทางเคมีสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยการปรับปรุงอุปกรณ์และพารามิเตอร์ของระบบ[ 11 ]
การสังเคราะห์และการตกตะกอนของวัสดุนาโน
การใช้ไมโครพลาสม่ากำลังอยู่ระหว่างการศึกษาเพื่อสังเคราะห์โมเลกุลขนาดใหญ่ที่ซับซ้อน รวมถึงการเพิ่มหมู่ฟังก์ชันลงบนพื้นผิวของสารตั้งต้นอื่นๆ บทความของ Klages et al.อธิบายถึงการเพิ่มหมู่เอมีนลงบนพื้นผิวของพอลิเมอร์หลังจากการบำบัดด้วยอุปกรณ์ปล่อยประจุ DC แบบพัลส์โดยใช้ก๊าซที่มีไนโตรเจน พบว่าไมโครพลาสม่าของก๊าซแอมโมเนียจะเพิ่มหมู่เอมีนโดยเฉลี่ย 2.4 หมู่ต่อตารางนาโนเมตรของเมมเบรนไนโตรเซลลูโลส และเพิ่มความแข็งแรงในการยึดเกาะของชั้นของสารตั้งต้น การบำบัดนี้ยังสามารถให้พื้นผิวที่ทำปฏิกิริยาได้สำหรับชีวการแพทย์ เนื่องจากหมู่เอมีนมีอิเล็กตรอนและพลังงานสูงมาก[ 12 ] [ 13 ] Mohan Sankaran ได้ทำการวิจัยเกี่ยวกับการสังเคราะห์อนุภาคนาโนโดยใช้การปล่อยประจุ DC แบบพัลส์ ทีมวิจัยของเขาพบว่าการใช้เจ็ทไมโครพลาสม่ากับสารละลายอิเล็กโทรไลต์ที่มีขั้วบวกเป็นทองคำหรือเงินจะทำให้เกิดแคตไอออนที่เกี่ยวข้อง จากนั้นแคตไอออนเหล่านี้สามารถจับอิเล็กตรอนที่ส่งมาจากเจ็ทไมโครพลาสม่าและส่งผลให้เกิดการก่อตัวของอนุภาคนาโน การวิจัยแสดงให้เห็นว่ามีอนุภาคนาโนของทองคำและเงินในสารละลายมากกว่าเกลือที่เกิดขึ้นจากสารละลายนำไฟฟ้าที่เป็นกรด[ 14 ]
เครื่องสำอาง
กำลังมีการพิจารณาการใช้ไมโครพลาสม่าในการวิจัย อุปกรณ์ฟื้นฟูผิวด้วยพลาสม่า (PSR) ประกอบด้วยเครื่องกำเนิดคลื่นความถี่วิทยุความถี่สูงพิเศษที่กระตุ้นตัวเรโซเนเตอร์ที่ปรับจูนแล้ว และส่งพลังงานไปยังกระแสของก๊าซไนโตรเจนเฉื่อยภายในด้ามจับ พลาสม่าที่เกิดขึ้นมีสเปกตรัมการปล่อยแสงที่มีจุดสูงสุดในช่วงที่มองเห็นได้ (ส่วนใหญ่เป็นสีครามและสีม่วง) และช่วงใกล้อินฟราเรด ไนโตรเจนถูกใช้เป็นแหล่งก๊าซเนื่องจากสามารถกำจัดออกซิเจนออกจากพื้นผิวของผิวหนัง ลดความเสี่ยงของการเกิดจุดร้อนที่ไม่สามารถคาดเดาได้ การไหม้เกรียม และการเกิดแผลเป็น เมื่อพลาสม่ากระทบกับผิวหนัง พลังงานจะถูกถ่ายโอนไปยังพื้นผิวของผิวหนังอย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดความร้อนทันทีในลักษณะที่สม่ำเสมอและควบคุมได้ โดยไม่มีผลกระทบที่รุนแรงต่อเนื้อเยื่อหรือการกำจัดชั้นหนังกำพร้า ในตัวอย่างก่อนการรักษา บริเวณคอลลาเจนแสดงให้เห็นการสะสมของอีลาสตินอย่างหนาแน่น แต่ในตัวอย่างหลังการรักษา บริเวณนี้จะมีอีลาสตินหนาแน่นน้อยลงและมีคอลลาเจนใหม่ที่เชื่อมต่อกันอย่างมีนัยสำคัญ การรักษาด้วย PSR พลังงานต่ำซ้ำๆ เป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพในการปรับปรุงสีผิวที่ไม่สม่ำเสมอ ความเรียบเนียน และความหย่อนคล้อยของผิวที่เกี่ยวข้องกับริ้วรอยจากแสงแดด การวิเคราะห์ทางเนื้อเยื่อวิทยาของตัวอย่างหลังการรักษายืนยันการสร้างคอลลาเจนใหม่และการปรับโครงสร้างของชั้นหนังแท้ การเปลี่ยนแปลงประกอบด้วยรอยแดงและการลอกของผิวหนังชั้นนอกโดยไม่หลุดลอกออกทั้งหมด โดยทั่วไปจะเสร็จสมบูรณ์ภายใน 4 ถึง 5 วันBogle, Melissa; et al. (2007). "Evaluation of plasma skin regeneration technology in low energy full-facial rejuvenation" . Arch Dermatol . 143 (2): 168– 174. doi : 10.1001/archderm.143.2.168 . PMID 17309997 .
การตกตะกอนฟิล์มบางด้วยไมโครสปัตเตอร์
การวิจัยเชิงรุกเกี่ยวกับการสปัตเตอร์ด้วยไมโครพลาสม่าสำหรับการตกตะกอนฟิล์มบางของตัวเชื่อมต่อแบบนำไฟฟ้าถือเป็นทางเลือกการผลิตแบบเพิ่มเนื้อวัสดุที่มีศักยภาพแทนมาตรฐานการผลิตของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ที่มีต้นทุนสูง เครื่องไมโครสปัตเตอร์แบบใหม่[ 15 ]ที่ทำงานด้วยลวดแคโทดิกที่ป้อนอย่างต่อเนื่อง ใช้เครื่องปฏิกรณ์หัวพิมพ์ที่ประกอบด้วยปลายลวด ขั้วไฟฟ้าที่มีไบแอสบวกสองขั้ว และขั้วไฟฟ้าโฟกัสที่มีประจุลบสองขั้วตรงข้ามกัน เพื่อสร้างสภาพแวดล้อมไมโครพลาสม่าภายในพื้นที่แยกเป้าหมายกับพื้นผิวที่มีระยะห่างน้อยกว่ามิลลิเมตร เช่นเดียวกับการสปัตเตอร์แบบดั้งเดิม พลาสม่าที่เกิดขึ้นจะพุ่งชนพื้นผิวเป้าหมายที่สัมผัส ทำให้เกิดการดีดอะตอมแต่ละตัวออกมา จากนั้นอะตอมเหล่านั้นจะตกกระทบลงบนพื้นผิวของวัสดุรองรับ ทำให้เกิดฟิล์มบางที่เป็นตัวนำไฟฟ้า เมื่อเปรียบเทียบกับการใช้งานแบบดั้งเดิม การสปัตเตอร์ด้วยไมโครพลาสม่ามีข้อดีมากมาย รวมถึงความต้องการในการประมวลผลภายหลังที่จำกัดหรือไม่มีเลย เนื่องจากตำแหน่งของวัสดุรองรับที่ควบคุมได้สามารถสร้างลวดลายที่แม่นยำโดยไม่จำเป็นต้องใช้การมาสก์และการกัดด้วยโฟโตลิโทกราฟีในภายหลัง และความหลากหลายของรูปแบบวัสดุรองรับ เนื่องจากเครื่องไมโครสปัตเตอร์ไม่ได้จำกัดอยู่เฉพาะการตกตะกอนแบบระนาบ นอกจากนี้ สภาพบรรยากาศที่เอื้ออำนวยโดยวิธีการนี้ยังช่วยขจัดอุปสรรคด้านต้นทุนที่สำคัญซึ่งเกิดจากความจำเป็นของระบบสุญญากาศที่ซับซ้อนและมีราคาแพงซึ่งใช้ในการดำเนินการสปัตเตอร์ในปัจจุบัน จนถึงปัจจุบัน เทคนิคนี้ยังไม่สามารถบรรลุความละเอียดของไมโครอิเล็กทรอนิกส์มาตรฐานอุตสาหกรรมได้[ 15 ]โดยมีผลลัพธ์ความกว้างของเส้นทางสูงสุดประมาณ 9 μm แต่ศักยภาพในการปรับปรุงการไหลของก๊าซในกระบวนการและการปรับปรุงหลังการประมวลผลที่เป็นไปได้นั้นคาดว่าจะช่วยลดช่องว่างดังกล่าวได้ เมื่อพิจารณาจากต้นทุนที่ค่อนข้างต่ำและความหลากหลายในการใช้งานของวิธีการนี้ การบรรลุคุณภาพการผลิตที่เทียบเท่ากับมาตรฐานอุตสาหกรรมสมัยใหม่อาจกระตุ้นให้เกิดการปฏิวัติในด้านอิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถปรับแต่งได้ในปริมาณมาก
เวชศาสตร์พลาสมา
การรักษาทางทันตกรรม
นักวิทยาศาสตร์พบว่าไมโครพลาสม่าสามารถยับยั้งแบคทีเรียที่ก่อให้เกิดฟันผุและโรคปริทันต์ได้[ 16 ]การใช้ลำแสงไมโครพลาสม่าอุณหภูมิต่ำฉายไปที่โครงสร้างเนื้อเยื่อที่แข็งตัวอยู่ใต้ชั้นเคลือบฟันที่เรียกว่าเนื้อฟัน จะช่วยลดปริมาณแบคทีเรียในช่องปากได้อย่างมาก และลดการติดเชื้อได้ คุณสมบัตินี้ของไมโครพลาสม่าอาจทำให้ทันตแพทย์สามารถใช้เทคโนโลยีไมโครพลาสม่าทำลายแบคทีเรียในโพรงฟันแทนการใช้วิธีการทางกล ผู้พัฒนาอ้างว่าอุปกรณ์ไมโครพลาสม่าจะช่วยให้ทันตแพทย์รักษาโรคในช่องปากได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยที่ผู้ป่วยไม่เจ็บปวดมากนัก การศึกษาล่าสุดแสดงให้เห็นว่าไมโครพลาสม่าเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากในการควบคุมไบโอฟิล์มในช่องปาก ไบโอฟิล์ม (หรือที่เรียกว่าเมือก) คือกลุ่มแบคทีเรียที่มีการจัดระเบียบอย่างสูงในสามมิติ คราบจุลินทรีย์ในฟันเป็นตัวอย่างทั่วไปของไบโอฟิล์มในช่องปาก เป็นสาเหตุหลักของทั้งฟันผุและโรคปริทันต์ เช่น โรคเหงือกอักเสบและโรคปริทันต์ ที่มหาวิทยาลัยเซาท์เทิร์นแคลิฟอร์เนีย พาริช เซดกิซาเดห์ ผู้อำนวยการศูนย์ไบโอฟิล์มแห่งมหาวิทยาลัยเซาท์แคลิฟอร์เนีย และชุนฉี เจียง ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านการวิจัยในภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า-ฟิสิกส์ไฟฟ้า หมิงเซี่ย ทำงานร่วมกับนักวิจัยจากวิทยาลัยวิศวกรรมศาสตร์วิเทอร์บี เพื่อค้นหาวิธีใหม่ในการต่อสู้กับการติดเชื้อแบคทีเรียเหล่านี้ เซดกิซาเดห์อธิบายว่าเมทริกซ์เมือกของไบโอฟิล์มทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันพิเศษต่อยาปฏิชีวนะแบบดั้งเดิม อย่างไรก็ตาม การศึกษาของศูนย์ฯ ยืนยันว่าไบโอฟิล์มที่เพาะเลี้ยงในคลองรากฟันของฟันมนุษย์ที่ถอนออกมาสามารถถูกทำลายได้ง่ายโดยการใช้ไมโครพลาสม่า กล้องจุลทรรศน์การปล่อยพลาสม่าที่ได้จากการทดลองแต่ละครั้งชี้ให้เห็นว่าออกซิเจนอะตอมที่ผลิตโดยไมโครพลาสม่าเป็นสาเหตุของการยับยั้งการทำงานของแบคทีเรีย เซดกิซาเดห์จึงเสนอว่าอนุมูลอิสระของออกซิเจนอาจทำลายเยื่อหุ้มเซลล์ของไบโอฟิล์มและทำให้ไบโอฟิล์มแตกตัวได้ จากการวิจัยอย่างต่อเนื่องที่ USC เซดกิซาเดห์และเจียงพบว่าไมโครพลาสม่าไม่เป็นอันตรายต่อเนื้อเยื่อปกติโดยรอบ และพวกเขามั่นใจว่าเทคโนโลยีไมโครพลาสม่าจะกลายเป็นเครื่องมือที่ก้าวล้ำในอุตสาหกรรมการแพทย์ในไม่ช้า เจเค ลี พร้อมด้วยนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ ในสาขานี้พบว่าไมโครพลาสม่าสามารถใช้ในการฟอกสีฟันได้เช่นกัน สารที่ทำปฏิกิริยานี้สามารถฟอกสีฟันได้อย่างมีประสิทธิภาพร่วมกับน้ำเกลือหรือเจลฟอกสีฟันที่มีไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ลีและเพื่อนร่วมงานได้ทดลองวิธีการนี้ โดยตรวจสอบว่าไมโครพลาสม่าร่วมกับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ส่งผลต่อฟันมนุษย์ที่เปื้อนเลือดอย่างไร นักวิทยาศาสตร์เหล่านี้ได้นำฟันมนุษย์ที่ถอนออกมา 40 ซี่ ซึ่งมีรากเดียวและเปื้อนเลือด มาแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม กลุ่มละ 20 ซี่ กลุ่มที่หนึ่งได้รับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ 30% ที่กระตุ้นด้วยไมโครพลาสม่าเป็นเวลา 30 นาทีในโพรงฟัน ในขณะที่กลุ่มที่สองได้รับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ 30% เพียงอย่างเดียวเป็นเวลา 30 นาทีในโพรงฟัน และรักษาอุณหภูมิไว้ที่ 37 องศาเซลเซียสสำหรับทั้งสองกลุ่ม หลังจากทำการทดสอบแล้วพวกเขาพบว่าการรักษาด้วยไมโครพลาสม่าร่วมกับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ 30% มีผลอย่างมีนัยสำคัญต่อความขาวของฟันในกลุ่มที่หนึ่ง ลีและคณะสรุปว่าการใช้ไมโครพลาสม่าร่วมกับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการฟอกสีฟันที่เปื้อนคราบ เนื่องจากความสามารถในการกำจัดโปรตีนบนผิวฟันและการเพิ่มการผลิตไฮดรอกไซด์
การดูแลบาดแผล
ไมโครพลาสม่าที่คงอุณหภูมิไว้ใกล้เคียงอุณหภูมิห้องสามารถทำลายแบคทีเรีย ไวรัส และเชื้อราที่ตกค้างอยู่บนพื้นผิวของเครื่องมือผ่าตัดและอุปกรณ์ทางการแพทย์ได้ นักวิจัยค้นพบว่าแบคทีเรียไม่สามารถอยู่รอดได้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงซึ่งเกิดจากไมโครพลาสม่า ไมโครพลาสม่าประกอบด้วยสารเคมีที่ทำปฏิกิริยาได้ เช่น ไฮดรอกซิล (OH) และออกซิเจนอะตอม (O) ซึ่งสามารถฆ่าแบคทีเรียที่เป็นอันตรายได้ด้วยกระบวนการออกซิเดชัน การออกซิเดชันของไขมันและโปรตีนที่เป็นส่วนประกอบของเยื่อหุ้มเซลล์สามารถนำไปสู่การแตกตัวของเยื่อหุ้มเซลล์และทำให้แบคทีเรียไม่ทำงาน ไมโครพลาสม่าสามารถสัมผัสกับผิวหนังได้โดยไม่ทำอันตราย ทำให้เหมาะสำหรับการฆ่าเชื้อบาดแผล “พลาสม่าทางการแพทย์นั้นกล่าวกันว่าอยู่ในช่วง ‘Goldilocks’—ร้อนพอที่จะผลิตและเป็นวิธีการรักษาที่มีประสิทธิภาพ แต่เย็นพอที่จะไม่ทำอันตรายต่อเนื้อเยื่อ” (Larousi, Kong 1) นักวิจัยพบว่าไมโครพลาสม่าสามารถนำไปใช้กับเนื้อเยื่อที่มีชีวิตโดยตรงเพื่อยับยั้งเชื้อโรค นักวิทยาศาสตร์ยังค้นพบว่าไมโครพลาสม่าสามารถหยุดเลือดได้โดยไม่ทำลายเนื้อเยื่อที่แข็งแรง ฆ่าเชื้อบาดแผล เร่งการสมานแผล และฆ่าเซลล์มะเร็งบางชนิดได้อย่างเลือกสรร ในปริมาณปานกลาง ไมโครพลาสม่าสามารถทำลายเชื้อโรคได้ ในปริมาณต่ำ พวกมันสามารถเร่งการแบ่งตัวของเซลล์ ซึ่งเป็นขั้นตอนสำคัญในกระบวนการสมานแผล ความสามารถของไมโครพลาสม่าในการฆ่าเซลล์แบคทีเรียและเร่งการแบ่งตัวของเซลล์เนื้อเยื่อที่แข็งแรงเรียกว่ากระบวนการ "พลาสม่าฆ่า/พลาสม่าสมาน" ซึ่งนำไปสู่การที่นักวิทยาศาสตร์ทำการทดลองเพิ่มเติมเกี่ยวกับการใช้ไมโครพลาสม่าในการดูแลบาดแผล การทดสอบเบื้องต้นยังแสดงให้เห็นถึงการรักษาที่ประสบความสำเร็จในบาดแผลเรื้อรังบางประเภทอีกด้วย
การรักษาโรคมะเร็ง
เนื่องจากไมโครพลาสม่าสามารถยับยั้งการทำงานของแบคทีเรียได้ จึงอาจมีศักยภาพในการทำลายเซลล์มะเร็งได้เช่นกัน ฌอง มิเชล ปูเวสล์ ทำงานอยู่ที่มหาวิทยาลัยออร์เลอ็อง ประเทศฝรั่งเศส ในกลุ่มวิจัยและศึกษาเกี่ยวกับสารสื่อกลางของการอักเสบ (GREMI) โดยทำการทดลองเกี่ยวกับผลกระทบของไมโครพลาสม่าต่อเซลล์มะเร็ง ปูเวสล์และนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ ได้สร้างเครื่องปล่อยประจุไฟฟ้าแบบกั้นและปืนพลาสม่าสำหรับการรักษามะเร็ง ซึ่งจะนำไมโครพลาสม่ามาใช้ในการทดลองทั้งในหลอดทดลองและในสิ่งมีชีวิต การประยุกต์ใช้ในครั้งนี้จะเปิดเผยบทบาทของ ROS (สารออกซิเจนที่ว่องไว) ความเสียหายของดีเอ็นเอ การเปลี่ยนแปลงวงจรเซลล์ และการเหนี่ยวนำให้เกิดอะพอพโทซิส การศึกษาแสดงให้เห็นว่าการรักษาด้วยไมโครพลาสม่าสามารถเหนี่ยวนำให้เกิดการตายแบบโปรแกรม (อะพอพโทซิส) ในเซลล์มะเร็งได้ ซึ่งเป็นการหยุดการแพร่พันธุ์อย่างรวดเร็วของเซลล์มะเร็ง โดยมีผลกระทบต่อเนื้อเยื่อของมนุษย์น้อยมาก GREMI ทำการทดลองมากมายเกี่ยวกับไมโครพลาสม่าในด้านมะเร็งวิทยา การทดลองครั้งแรกของพวกเขานำไมโครพลาสม่าไปใช้กับเนื้องอกที่เติบโตอยู่ใต้ผิวหนังของหนู ในระหว่างการทดลองนี้ นักวิทยาศาสตร์ไม่พบการเปลี่ยนแปลงหรือรอยไหม้ใดๆ บนผิวหนัง หลังจากทำการรักษาด้วยไมโครพลาสม่าเป็นเวลาห้าวัน ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าการเจริญเติบโตของมะเร็งกลิโอมาU87 (เนื้องอกในสมอง) ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ เมื่อเทียบกับกลุ่มควบคุมที่ไม่ได้ใช้ไมโครพลาสม่า GREMI ได้ทำการศึกษาเพิ่มเติมในหลอดทดลองเกี่ยวกับเซลล์มะเร็งกลิโอมา U87 (เนื้องอกในสมอง) และเซลล์มะเร็งลำไส้ใหญ่ HCT116โดยใช้ไมโครพลาสม่า การรักษาด้วยไมโครพลาสม่านี้ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการทำลายเซลล์มะเร็งหลังจากใช้เป็นระยะเวลาเพียงไม่กี่สิบวินาที กำลังมีการศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับผลของการรักษาด้วยไมโครพลาสม่าในด้านมะเร็งวิทยา การประยุกต์ใช้ไมโครพลาสม่านี้จะส่งผลกระทบอย่างมากต่อวงการแพทย์[ 17 ]
ลิงก์ภายนอก
- ศูนย์วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีไมโครพลาสม่า (CMST)
- แหล่งกำเนิดไมโครพลาสม่าไมโครเวฟในชั้นบรรยากาศที่สถาบันเฟอร์ดินานด์-บราวน์ (FBH)
- ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์และวิศวกรรมทัศนศาสตร์ (LOPE)
- กลุ่มวิจัยและศึกษาเกี่ยวกับตัวกลางในการอักเสบ
- สไลด์พาวเวอร์พอยต์เกี่ยวกับเวชศาสตร์พลาสมา
- สไลด์ PowerPoint อีกชุดเกี่ยวกับเวชศาสตร์พลาสมา
- สถาบันวิศวกรรมเลเซอร์และพลาสมา มหาวิทยาลัยโอลด์โดมิเนียน
- สถาบันพลาสมา AJ Drexel