Les ondes sonores induites par la chaleur provoquent des turbulences dans la thérapie par plasma, selon une étude Médecine, Physique

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Les jets de plasma à pression atmosphérique non équilibrée constituent un mode prometteur de traitement de diverses affections. Cependant, les turbulences imprévisibles dans le plasma ont empêché l’application cohérente de cette thérapie en clinique. Dans une étude récente, les scientifiques ont révélé la cause de la turbulence dans le plasma, ouvrant ainsi la voie à une application cohérente de cette approche en clinique.

Des chercheurs de l'Université du Michigan ont découvert que la cause de la turbulence dans le plasma à pression atmosphérique non équilibrée est due aux ondes sonores induites par la chaleur provenant des électrodes de l'instrument. Crédit image : Texas A&M University.

Des chercheurs de l’Université du Michigan ont découvert que la cause de la turbulence dans le plasma à pression atmosphérique non équilibrée est due à des ondes sonores induites par la chaleur provenant des électrodes de l’instrument. Crédit image : Texas A&M University.

Le plasma est un gaz ionisé composé de quantités égales d’ions positifs et libres et l’un des quatre états fondamentaux de la matière.

Il est intéressant de noter qu’un type particulier de plasma, appelé plasma à pression atmosphérique non équilibrée, est efficace pour guérir les blessures ainsi que pour combattre le cancer et les cellules bactériennes. Ce plasma est créé par l’ionisation d’un gaz noble à l’aide d’un champ électrique.

Les médecins peuvent utiliser un instrument de la taille d’un stylo qui expose un jet à grande vitesse de ce plasma à l’air ambiant. Celui-ci crée à son tour une multitude de radicaux libres qui, selon les chercheurs, stimulent une réponse immunitaire pour faciliter la cicatrisation des plaies, déclenchent un stress oxydatif dans les cellules cancéreuses et font éclater les parois des cellules bactériennes.

Néanmoins, la mise en œuvre de cette approche en clinique a été entravée par les turbulences imprévisibles du plasma.

La turbulence n’est pas nécessairement un phénomène indésirable dans cette approche, car elle crée encore plus de radicaux libres qui peuvent être bénéfiques dans certains scénarios cliniques. Cependant, l’ambiguïté de la cause sous-jacente de la turbulence empêche un contrôle adéquat en clinique.

“D’un point de vue clinique, ce n’est probablement pas ce que vous voulez. Pour obtenir l’approbation de la FDA pour un procédé plasma, vous voulez pouvoir dire que chaque fois que je traite le patient, je le traite de la même manière”, a déclaré Mark J. Kushner, un chercheur impliqué dans cette étude.

Lui et d’autres scientifiques de l’Université du Michigan ont utilisé des simulations informatiques pour prédire la cause de la turbulence qui modifie radicalement la direction et la vitesse du plasma. Leurs résultats ont été publiés et ont fait la couverture de l’ouvrage suivant Applied Physics Letters.

Ils ont découvert que la turbulence provient des ondes sonores induites par la chaleur et générées aux électrodes de l’instrument. Ces ondes sonores perturbent la frontière entre le plasma et l’air.

Ces découvertes permettront aux cliniciens de régler avec précision le niveau de turbulence et donc la quantité de radicaux dirigés vers les patients.

“Maintenant que nous comprenons d’où vient la turbulence induite dans les jets de plasma à pression atmosphérique, il est peut-être possible de mieux la contrôler”, a commenté Amanda Lietz, auteur principal de l’étude.

Cette recherche sera utile dans les essais cliniques en cours évaluant la sécurité et l’efficacité des stylos à plasma à pression atmosphérique hors équilibre.

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