Nước Plasma khác gì Tia Plasma?

Plasma là khí bị ion hóa một phần hoặc toàn phần khi được cung cấp đủ  năng lượng, chẳng hạn như “đốt” một khí ở nhiệt độ hàng nghìn độ C.  Giờ đây, người ta đã có thể tạo ra ở áp suất khí quyển, và có nhiệt độ vào khoảng 40⁰C ¹ gọi là plasma lạnh (CAP), thường bằng cách phóng điện trong không khí hoặc một chất khí nào đó chẳng hạn như Heli, Argon…). Plasma lạnh hiện đã được áp dụng rộng rãi trong y sinh trên thế giới và Việt Nam, đặc biệt là điều trị liền thương.²

Khi “nhúng” plasma lạnh vào nước, nước sẽ được hoạt hóa thành Nước hoạt hoá plasma (PAW).² Ưu điểm tuyệt đối của PAW so với plasma lạnh (CAP) là tính linh hoạt và tiện dụng. Trong khi CAP luôn đòi hỏi phải có thiết bị chế tạo đi kèm nên chỉ dùng được tại chỗ, còn PAW lại có thể lưu trữ và vận chuyển linh hoạt để ứng dụng ở nhiều điều kiện khác nhau.

 

Tương tự như CAP, PAW có tính kháng khuẩn, do chứa các thành phần là hoạt chất của Oxi và Nitơ (RONS) như H₂O₂, O₃, NO, NO₂^–, v.v. Ngoài ra, do sự hình thành của các axit nitơ và phân tử H⁺ trong quá trình ion hóa, PAW có pH axit, đây cũng là một trong những đặc điểm góp phần tạo nên tính kháng khuẩn của PAW.³

Cũng nhờ các hoạt chất trên, CAP và PAW đều có những ứng dụng trong y sinh, công nghệ thực phẩm và nông nghiệp. Trong y sinh, CAP và PAW đều được biết đến với khả năng loại bỏ màng sinh học (biofilm), làm liền vết thương, bất hoạt vi khuẩn, virus, xử lý nước phòng nha và điều trị ung thư.³ CAP & PAW còn được sử dụng trong công nghệ bao gói, bảo quản thực phẩm, được nghiên cứu làm tăng tốc độ sinh trưởng của cây trồng, thay thế phân bón hóa học trong các ứng dụng về nông nghiệp.⁴

Hình 1: Các ứng dụng của nước hoạt hóa plasma

Tuy nhiên, việc sử dụng trực tiếp plasma trong một số ứng dụng y sinh cũng gặp phải các vấn đề như: (i) khả năng “thấm”, plasma chỉ tác động được tới độ sâu 10nm của bề mặt vật liệu thông thường, do đó việc chiếu plasma với các tế bào nằm sâu dưới da từ 1mm cho tới vài cm là không hiệu quả, (ii) vận hành, plasma được chiếu trực tiếp từ máy, do đó phải luôn có thiết bị đi kèm, điều này không chỉ hạn chế plasma trong các ứng dụng y sinh mà còn trong các lĩnh vực khác như môi trường, nông nghiệp.⁵ Các nghiên cứu ứng dụng plasma trong công nghiệp thực phẩm cũng chỉ ra rằng khi xử lý trực tiếp bằng plasma hiệu quả sẽ cao hơn, tuy nhiên họ cũng quan sát thấy sự nhạt màu, mất màu hoặc thay đổi cấu trúc bề mặt của thực phẩm do sự phân hủy của các hợp chất trên bề mặt thực phẩm sau khi tiếp xúc trực tiếp với plasma.⁶ Bên cạnh đó, PAW cũng có phần lợi thế hơn CAP khi xử lý màng sinh học – một tập hợp các vi khuẩn và tế bào bám dính lại với nhau – vì không làm lớp màng này bị khô. Lớp màng sinh học này càng khô thì càng khiến cho chúng mạnh hơn trong việc kháng thuốc kháng sinh.⁷ Bởi vậy, trong những trường hợp này, nước plasma có thể là một phương án thay thế phù hợp cho plasma lạnh.

 

Tài liệu tham khảo

1. Hoffmann, C., Berganza, C. & Zhang, J. Cold Atmospheric Plasma: methods of production and application in dentistry and oncology. Med Gas Res 3, 21 (2013)
2. https://www.sciencedirect.com/topics/chemistry/cold-plasma
3. Renwu Zhou, Rusen Zhou, Peiyu Wang, Yubin Xian, Anne Mai-Prochnow, Xinpei Lu, P J Cullen, Kostya (Ken) Ostrikov, and Kateryna Bazaka1, Plasma-activated water: generation, origin of reactive species and biological applications, Journal of Physics D: Applied Physics, Volume 53, Number 30
4. Domonkos M, Tichá P, Trejbal J, Demo P. Applications of Cold Atmospheric Pressure Plasma Technology in Medicine, Agriculture and Food Industry. Applied Sciences. 2021; 11(11):4809
5. Kim S, Kim CH. Applications of Plasma-Activated Liquid in the Medical Field. Biomedicines. 2021 Nov 16; 9(11):1700
6. Rohit Thirumdas, Anjinelyulu Kothakota, Uday Annapure, Kaliramesh Siliveru, Renald Blundell, Ruben Gatt, Vasilis P. Valdramidis, Plasma activated water (PAW): Chemistry, physico-chemical properties, applications in food and agriculture, Trends in Food Science & Technology, Volume 77, 2018, Pages 21-316
7. Mai-Prochnow A, Zhou R, Zhang T, Ostrikov KK, Mugunthan S, Rice SA, Cullen PJ. Interactions of plasma-activated water with biofilms: inactivation, dispersal effects and mechanisms of action. NPJ Biofilms Microbiomes. 2021 Jan 27;7(1):11.

 

Ban Truyền thông – Viện Nghiên cứu Công nghệ Plasma