Nowoczesne badania nad plazmą w Instytucie Fizyki w Belgradzie są wspierane przez sprawdzoną technikę pomiaru wilgotności Vaisala

Młodsza badaczka Andjelija Petrovic w trakcie pracy. (Wszystkie zdjęcia: dzięki uprzejmości Instytutu Fizyki w Belgradzie, Serbia)

(Vorlagen: Courtesy of Institue of Physics Belgrade, Serbia)

Plazmy, które działają w warunkach otoczenia, od kilku lat rozwijają się jako cenne i coraz bardziej popularne narzędzie w badaniach naukowych. W Instytucie Fizyki w Belgradzie, Serbia, kompaktowe mierniki punktu rosy DMT143 firmy Vaisala pomagają naukowcom w ich eksperymentach, aby odkrywać nowe zastosowania dla plazm o ciśnieniu atmosferycznym, w tym leczenie komórek nowotworowych.

Plazma – obok ciała stałego, cieczy i gazu – jest jednym z czterech stanów skupienia – składa się z dodatnich jonów, ujemnych elektronów, obojętnych cząsteczek, światła UV oraz pobudzonych cząsteczek, które mogą posiadać ogromną ilość energii wewnętrznej. Plazma powstaje z gazu w taki sam sposób, jak gaz z cieczy, a ciecz z ciała stałego: poprzez dostarczenie energii.

Wszechstronne narzędzie do zastosowań biomedycznych

Jednym z europejskich centrów doskonałości w badaniach nad plazmą jest Instytut Fizyki w Belgradzie, z 25 laboratoriami i 200 pracownikami naukowymi. Finansowany przez serbskie Ministerstwo Edukacji, jedno z tych laboratoriów koncentruje się na badaniach stosowanych z niskociśnieniowymi plazmami w temperaturze pokojowej. I właśnie tutaj technologia mierników punktu rosy Vaisala odgrywa kluczową rolę w fascynujących nowych odkryciach naukowych.

"W ciągu ostatnich dziesięciu lat zimne plazmy w ciśnieniu atmosferycznym (w temperaturze pokojowej) zyskały na znaczeniu w różnych zastosowaniach, w tym w badaniach medycznych i rolniczych," wyjaśnia Andjelija Petrovic, młodszy naukowiec. "W przeciwieństwie do gorących plazm, które mogą uszkadzać próbki biologiczne, stosowanie zimnych plazm jest w tych dziedzinach bezpieczne. Mogą one pomagać w kiełkowaniu nasion i niszczeniu komórek nowotworowych, podczas gdy zdrowe komórki pozostają nienaruszone," kontynuuje. Kolejne przykłady zastosowań tych typów plazmy obejmują leczenie ran, inaktywację patogenów takich jak bakterie i wirusy, sterylizację urządzeń medycznych oraz dekontaminację wody.

Moc wilgoci

Wpływ plazmy można modyfikować poprzez dostosowanie udziału azotu i atomowego tlenu w mieszaninie gazów, ilości i źródła dostarczanej energii, ciśnienia, wilgotności i innych czynników. Obecnie technologia plazmowa jest szeroko stosowana w różnych branżach, takich jak przemysł motoryzacyjny, mikroelektronika, opakowania czy medyczne urządzenia, a plazma musi być dostosowana do różnych wymagań każdej z nich.

"Pomiar i monitorowanie wilgotności w naszych systemach plazmowych jest bardzo ważne, ponieważ wilgotność odgrywa istotną rolę w procesach plazmochemiicznych. Dysocjacja wody (H2O) otwiera szereg kolejnych reakcji plazmochemiicznych," mówi Andjelija Petrovic. "Produkty pochodzące z reakcji wodnych, takie jak rodnik hydroksylowy (OH), atomowy tlen (O) i nadtlenek wodoru (H2O2), wywołują w próbkach biologicznych stres oksydacyjny," opowiada. "W zastosowaniach biomedycznych zmiana wilgotności wpływa nie tylko na samą plazmę, ale także na biologiczne cele, które mogą stanowić komórki, struktury komórkowe, płyny lub nasiona," dodaje.

Vaisala DMT143 – zaufany partner

Z powodu niewielkich rozmiarów eksperymentów plazmowych, które wspiera Andjelija Petrovic, idealnym wyborem jest miniaturowy miernik punktu rosy DMT143 firmy Vaisala. "Gazy są doprowadzane z butli do szklanej rury o średnicy zaledwie 6 mm i długości 20 cm, w której znajdują się dwie elektrody do zapłonu gazu," opisuje Andjelija Petrovic. "DMT143 jest montowany w przewodzie pomiędzy butlą gazową a rurą reakcyjną. Dzięki temu możemy dokładnie obserwować, co dzieje się z wilgotnością, zanim rozpoczniemy przepływ gazu, oraz jak wilgotność wpływa na przepływ gazu. Gdy zapalamy gaz, aby wytworzyć plazmę, możemy precyzyjnie kontrolować stężenie wilgotności za pomocą pomiarów DMT143, aby wpływać na chemiczne właściwości plazmy," wyjaśnia. Zobacz powyższy rysunek.

Laboratorium posiada dwa urządzenia Vaisala DMT143, które są używane od około sześciu lat. "Dokładne pomiary wilgotności są dla naszej pracy absolutnie kluczowe i od kilku lat polegamy na naszych Vaisala DMT143. Są naprawdę łatwe w obsłudze. Ze względu na ich rozmiar możemy je zintegrować bez konieczności zmiany układu eksperymentu. Umieszczamy je według potrzeb," podkreśla Andjelija Petrovic.

Podczas gdy Andjelija Petrovic i jej zespół kontynuują badania nad nowymi zastosowaniami plazmy, ich urządzenia Vaisala DMT143 nadal będą odgrywać ważną rolę w odkrywaniu nowych ścieżek w tej obiecującej dziedzinie naukowych eksperymentów.