البلازما الدقيقة

عندما يزداد ضغط الوسط الغازي الذي تتولد فيه البلازما الدقيقة، يجب أن تقل المسافة بين الأقطاب الكهربائية للحفاظ على نفس جهد الانهيار. في تفريغات الكاثود المجوفة الدقيقة هذه، يتراوح حاصل ضرب الضغط والمسافة من أجزاء من تور سم إلى حوالي 10 تور سم. عند قيم أقل من 5 تور سم، تُسمى هذه التفريغات "تفريغات أولية" وهي عبارة عن تفريغات توهج منخفضة الشدة. عند قيم أعلى من 10 تور سم، قد يصبح التفريغ غير قابل للتحكم ويمتد من المصعد إلى مواقع عشوائية داخل التجويف. ^{[ 1 ]} وقد قدم بحث إضافي أجراه ديفيد ستاك رسمًا بيانيًا لمسافات الأقطاب الكهربائية المثالية، والجهود الكهربائية، والغازات الحاملة التي تم اختبارها لتوليد البلازما الدقيقة. ^{[ 2 ]}

المواد العازلة موصلات كهربائية ضعيفة، لكنها تدعم المجالات الكهروستاتيكية والاستقطاب الكهربائي. تتشكل البلازما الدقيقة الناتجة عن تفريغ حاجز العازل عادةً بين صفائح معدنية مغطاة بطبقة رقيقة من مادة عازلة أو ذات مقاومة عالية. تلعب الطبقة العازلة دورًا هامًا في كبح التيار: إذ تُشحن طبقة الكاثود/الأنود بواسطة الأيونات/الإلكترونات الموجبة الواردة أثناء تطبيق دورة موجبة من التيار المتردد، مما يقلل المجال الكهربائي ويعيق انتقال الشحنة نحو القطب. يتميز تفريغ حاجز العازل أيضًا بنسبة سطح إلى حجم كبيرة، مما يعزز فقدان الانتشار ويحافظ على انخفاض درجة حرارة الغاز. عند تطبيق دورة سالبة من التيار المتردد، تتنافر الإلكترونات عن الأنود، وتصبح جاهزة للاصطدام بجزيئات أخرى.  يتطلب تحريك الإلكترونات بسرعة كافية لتكوين البلازما الدقيقة ترددات تبلغ 1000 هرتز أو أكثر، لكن الترددات المفرطة (حوالي 50 كيلوهرتز) قد تُلحق الضرر بالقطب  . على الرغم من أن تفريغ حاجز العازل يأتي بأشكال وأبعاد متنوعة، إلا أن كل تفريغ فردي يكون بمقياس الميكرومتر.

غالبًا ما تُستخدم الطاقة المترددة وعالية التردد لتحفيز المواد العازلة، بدلًا من التيار المستمر. على سبيل المثال، في التيار المتردد، توجد دورات موجبة وسالبة في كل دورة. عند حدوث الدورة الموجبة، تتراكم الإلكترونات على سطح المادة العازلة. أما في الدورة السالبة، فتتنافر الإلكترونات المتراكمة، مما يُسبب تصادمات في الغاز وتكوين البلازما. أثناء الانتقال من الدورات السالبة إلى الموجبة، يلزم نطاق التردد المذكور أعلاه، من 1000  هرتز إلى 50000  هرتز، لتوليد البلازما الدقيقة. نظرًا لصغر كتلة الإلكترونات، فإنها قادرة على امتصاص التغير المفاجئ في الطاقة وتصبح مُثارة؛ أما الجسيمات الأكبر حجمًا (الذرات والجزيئات والأيونات)، فلا تستطيع مواكبة هذا التغير السريع، وبالتالي تبقى درجة حرارة الغاز منخفضة.

تعتمد هذه التقنية على مضخمات الترانزستور، حيث تُستخدم مصادر ترددات الراديو والميكروويف منخفضة الطاقة لتوليد البلازما الدقيقة. تعمل معظم الحلول بتردد 2.45  جيجاهرتز. في الوقت نفسه، طُوّرت تقنية توفر الإشعال (توليد جهد عالٍ) من جهة، والتشغيل عالي الكفاءة (مطابقة مقاومة البلازما مع مقاومة دليل الموجة) من جهة أخرى، باستخدام نفس شبكة المحولات الإلكترونية ومحولات المقاومة. ^{[ 3 ]}

باستخدام الليزر، يمكن تحويل الركائز الصلبة مباشرةً إلى بلازما دقيقة. تُسلط أشعة ليزر عالية الطاقة، عادةً ما تكون ليزرات غازية، على الأهداف الصلبة، وتُطلق نبضات بفترات زمنية تتراوح من البيكوثانية إلى الفيمتوثانية ( قفل النمط ). وقد استُخدمت في تجارب ناجحة ليزرات Ti:Sm وKrF وYAG، والتي يمكن تطبيقها على مجموعة متنوعة من الركائز مثل الليثيوم والجرمانيوم والبلاستيك والزجاج. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

تُستخدم البلازما الدقيقة المُولّدة صناعيًا على شاشة العرض البلازمية المسطحة. تعتمد هذه التقنية على خلايا صغيرة تحتوي على غازات متأينة مشحونة كهربائيًا. تحتوي لوحة العرض البلازمية على ملايين الخلايا الصغيرة، تُسمى البكسلات، والتي تُحصر لتشكيل صورة مرئية. في لوحات العرض البلازمية، يتم التحكم في عناصر الصورة الفردية من خلال شبكة من الأقطاب الكهربائية (X وY)، مفصولة بطبقة عازلة من أكسيد المغنيسيوم (MgO) ومحاطة بمزيج من الغازات الخاملة - مثل الأرجون أو النيون أو الزينون. تعمل هذه التقنية على مبدأ توليد الضوء عن طريق تمرير جهد كهربائي عالٍ عبر غاز منخفض الضغط. يمكن اعتبار شاشة العرض البلازمية (PDP) بمثابة مصفوفة من أنابيب فلورية صغيرة يتم التحكم بها بطريقة متطورة. يتكون كل بكسل من مكثف صغير بثلاثة أقطاب كهربائية، واحد لكل لون أساسي (تتضمن بعض الشاشات الحديثة قطبًا كهربائيًا للون الأصفر). يؤدي التفريغ الكهربائي عبر الأقطاب الكهربائية إلى تحويل الغازات الخاملة المحصورة في الخلية إلى بلازما عند تأينها. نظرًا لكونها متعادلة كهربائيًا، فهي تحتوي على كميات متساوية من الإلكترونات والأيونات، وهي، بحكم تعريفها، موصل جيد. عند تنشيطها، تُطلق خلايا البلازما ضوءًا فوق بنفسجيًا (UV) يصطدم بدوره بالفوسفورات الحمراء والخضراء والزرقاء على سطح كل بكسل، مما يؤدي إلى توهجها.

يقود فريق غاري إيدن وسونغ-جين بارك استخدام البلازما الدقيقة للإضاءة العامة (وكذلك كمصدر للأشعة فوق البنفسجية). يستخدم جهازهم العديد من مولدات البلازما الدقيقة في مصفوفة كبيرة، والتي تُصدر الضوء من خلال نافذة شفافة. على عكس المصابيح الفلورية، التي تتطلب تباعد الأقطاب الكهربائية داخل تجويف أسطواني وفي ظروف فراغ، يمكن وضع مصادر ضوء البلازما الدقيقة بأشكال وتكوينات مختلفة، كما أنها تولد الحرارة. وهذا يختلف عن المصابيح الفلورية الأكثر شيوعًا، والتي تتطلب جوًا من الغازات النبيلة (عادةً الأرجون)، حيث يؤدي تكوّن الإكسيمر وتحلله الإشعاعي الناتج إلى اصطدامه بطبقة من الفوسفور لإنتاج الضوء. ^{[ 7 ]} كما يجري إنتاج مصادر ضوء الإكسيمر وإجراء البحوث عليها. تُفضّل حالة البلازما الدقيقة المستقرة وغير المتوازنة تصادمات الأجسام الثلاثة التي يمكن أن تؤدي إلى تكوّن الإكسيمر. الإكسيمر ، وهو جزيء غير مستقر ينتج عن تصادمات الذرات المثارة، قصير العمر جدًا بسبب تفككه السريع. عند تحللها، تُطلق جزيئات الإكسيمر أنواعًا مختلفة من الإشعاع عندما تهبط الإلكترونات إلى مستويات طاقة أدنى. أحد التطبيقات التي سعى إليها مركز أبحاث وتطوير تقنيات العرض المتقدمة التابع لشركة هيونداي وجامعة إلينوي هو استخدام مصادر ضوء الإكسيمر في شاشات العرض المسطحة. وقد تطورت هذه التقنية لاحقًا لتشمل مصدرًا صغيرًا ومسطحًا لأطوال موجات الأشعة فوق البنفسجية وأشعة فوق البنفسجية الفراغية لتطبيقات متنوعة.

تُستخدم البلازما الدقيقة لتدمير المركبات العضوية المتطايرة . فعلى سبيل المثال، استُخدم تفريغ قطب البلازما الشعري (CPE) لتدمير المركبات العضوية المتطايرة مثل البنزين ، والتولوين ، والإيثيل بنزين ، والزيلين ، والإيثيلين ، والهبتان ، والأوكتان ، والأمونيا في الهواء المحيط بكفاءة عالية ، وذلك لاستخدامها في أنظمة دعم الحياة المتقدمة المصممة للبيئات المغلقة. حُددت كفاءة التدمير كدالة لكثافة طاقة البلازما، والتركيز الأولي للملوثات، وزمن بقاء البلازما في حجمها، وحجم المفاعل، وعدد الملوثات في تيار تدفق الغاز. يمكن تحقيق تدمير كامل للمركبات العضوية المتطايرة في المفاعل الحلقي عند طاقات نوعية تبلغ 3 جول/سم³ فأكثر. علاوة على ذلك، تتطلب كفاءة تدمير مماثلة في مفاعل التدفق المتقاطع طاقات نوعية تقارب 10 جول/سم³. يشير هذا إلى أن تحسين هندسة المفاعل يُعد جانبًا حاسمًا لتحقيق أقصى كفاءة تدمير. أفاد كلٌّ من كوتسوسبيروس وآخرون (2004، 2005) وين وآخرون (2003) بنتائج دراساتٍ حول تدمير المركبات العضوية المتطايرة باستخدام مفاعلات بلازما CPE. وقد بلغت جميع المركبات المدروسة أقصى كفاءة لتدمير المركبات العضوية المتطايرة تتراوح بين 95% و100%. وازدادت كفاءة التدمير مبدئيًا مع الطاقة النوعية، لكنها استقرت عند قيمٍ للطاقة النوعية تعتمد على المركب. ولوحظت ظاهرةٌ مماثلةٌ فيما يتعلق بتأثير زمن الإقامة على كفاءة تدمير المركبات العضوية المتطايرة، حيث ازدادت الكفاءة مع ارتفاع تركيز الملوثات الأولي. وبالنسبة للمركبات المتشابهة كيميائيًا، وُجد أن أقصى كفاءة للتدمير تتناسب عكسيًا مع طاقة تأين المركب، وتتناسب طرديًا مع درجة الاستبدال الكيميائي. وقد يشير هذا إلى أن مواقع الاستبدال الكيميائي توفر أعلى نشاط كيميائي ناتج عن البلازما.

تُستخدم أجهزة البلازما الدقيقة، بفضل صغر حجمها واستهلاكها المنخفض للطاقة، في تطبيقات استشعار بيئية متنوعة، حيث تكشف عن تراكيز ضئيلة من المواد الخطرة. تتميز البلازما الدقيقة بحساسية عالية تجعلها قادرة على العمل ككاشفات تميز بين الكميات الكبيرة من الجزيئات المعقدة. قام سي إم هيرينغ وزملاؤه في شركة كافيتون بمحاكاة هذا النظام عن طريق ربط جهاز بلازما دقيقة بعمود كروماتوغرافيا غازية تجاري. يقع جهاز البلازما الدقيقة عند مخرج عمود الكروماتوغرافيا الغازية، الذي يسجل شدة التألق النسبي لشظايا التفكك الذري والجزيئي المحددة. يمتلك هذا الجهاز القدرة على كشف تراكيز ضئيلة من الجزيئات السامة والخطرة على البيئة. كما يمكنه كشف نطاق واسع من الأطوال الموجية والبصمة الزمنية للكروماتوغرامات، مما يُحدد الأنواع المراد الكشف عنها. أما بالنسبة لكشف الأنواع الأقل تعقيدًا، فلا داعي للفرز الزمني الذي يقوم به عمود الكروماتوغرافيا الغازية، إذ يكفي رصد التألق الناتج في البلازما الدقيقة مباشرةً.

تُستخدم البلازما الدقيقة لإنتاج الأوزون من الأكسجين الجوي. وقد ثبت أن الأوزون (O3) مطهر فعال ومعالج جيد للمياه، حيث يُحلل المواد العضوية وغير العضوية. الأوزون غير صالح للشرب، ويتحول إلى أكسجين ثنائي الذرة، ويبلغ عمر النصف له حوالي 3 أيام في درجة حرارة الغرفة (حوالي 20 _درجة ^{مئوية )} . أما في الماء، فيبلغ عمر النصف للأوزون 20 دقيقة فقط عند نفس درجة الحرارة . تُنتج شركة ديغريمونت تكنولوجيز (سويسرا) مصفوفات البلازما الدقيقة لإنتاج الأوزون تجاريًا وصناعيًا لمعالجة المياه. وباستخدام ما تُسميه ديغريمونت "نظام الفجوة الذكية" (IGS)، يتم تمرير الأكسجين الجزيئي عبر سلسلة من الحواجز العازلة، مما يُؤدي إلى زيادة تركيز الأوزون عن طريق تغيير حجم الفجوة والطلاءات المستخدمة على الأقطاب الكهربائية في الجزء السفلي من النظام. ثم يُضخ الأوزون مباشرةً في الماء ليصبح صالحًا للشرب. على عكس الكلور، الذي لا يزال يُستخدم في العديد من أنظمة تنقية المياه، لا يبقى الأوزون في الماء لفترات طويلة. ولأن الأوزون يتحلل خلال نصف عمر يبلغ 20 دقيقة في الماء عند درجة حرارة الغرفة، فلا توجد له آثار دائمة قد تُسبب ضرراً.

تُعدّ البلازما الدقيقة مصادر طاقة عالية للأيونات والجذور الحرة، وهي عناصر ضرورية لتنشيط التفاعلات الكيميائية. تُستخدم البلازما الدقيقة كمفاعلات تدفق تسمح للغازات الجزيئية بالتدفق عبرها، مما يُحدث تعديلات كيميائية عن طريق التحلل الجزيئي. تُتيح الإلكترونات عالية الطاقة في البلازما الدقيقة إمكانية التعديل الكيميائي وإعادة تشكيل وقود الهيدروكربونات السائلة لإنتاج وقود لخلايا الوقود. استخدم بيكر وزملاؤه مفاعل بلازما دقيقة أحادي التدفق يعمل بتيار مستمر لتوليد الهيدروجين من خليط الأمونيا والأرجون عند الضغط الجوي لاستخدامه في خلايا وقود صغيرة محمولة. ^{[ 8 ]} أجرى ليندنر وبيسر تجارب على إعادة تشكيل هيدروكربونات نموذجية مثل الميثان والميثانول والبيوتان إلى هيدروجين لتغذية خلايا الوقود. كان مفاعل البلازما الدقيقة المبتكر الذي طوروه عبارة عن تفريغ كاثودي مجوف دقيق مزود بقناة ميكروفلويدية. كشفت موازنات الكتلة والطاقة في هذه التجارب عن تحويلات تصل إلى 50% تقريبًا، لكن تحويل الطاقة الكهربائية المُدخلة إلى إنثالبي التفاعل الكيميائي كان في حدود 1% فقط. ^{[ 9 ] [ 10 ]} على الرغم من أنه من خلال نمذجة تفاعل إعادة التشكيل، وُجد أن كمية الطاقة الكهربائية المدخلة للتحويل الكيميائي يمكن زيادتها عن طريق تحسين الجهاز وكذلك معلمات النظام. ^{[ 11 ]}

يجري البحث في استخدام البلازما الدقيقة لتخليق الجزيئات الكبيرة المعقدة، بالإضافة إلى إضافة مجموعات وظيفية إلى أسطح ركائز أخرى. تصف مقالة لكلاجز وآخرون إضافة مجموعات أمينية إلى أسطح البوليمرات بعد معالجتها بجهاز تفريغ تيار مستمر نبضي باستخدام غازات تحتوي على النيتروجين. وقد وُجد أن بلازما غاز الأمونيا الدقيقة تضيف في المتوسط ​​2.4 مجموعة أمينية لكل نانومتر مربع من غشاء النيتروسليلوز، وتزيد من قوة ترابط طبقات الركيزة. كما يمكن أن توفر هذه المعالجة سطحًا تفاعليًا للتطبيقات الطبية الحيوية، نظرًا لغناها الشديد بالإلكترونات ونشاطها العالي. ^{[ 12 ] [ 13 ]} وقد أجرى موهان سانكاران أبحاثًا حول تخليق الجسيمات النانوية باستخدام تفريغ تيار مستمر نبضي. ووجد فريقه البحثي أن تطبيق تيار بلازما دقيق على محلول إلكتروليتي مغمور فيه مصعد من الذهب أو الفضة ينتج الكاتيونات اللازمة. تستطيع هذه الكاتيونات التقاط الإلكترونات التي يوفرها تيار البلازما الدقيقة، مما يؤدي إلى تكوين جسيمات نانوية. وتُظهر الأبحاث أن عدد الجسيمات النانوية من الذهب والفضة في المحلول يفوق عدد الأملاح الناتجة عن المحلول الموصل للحمض. ^{[ 14 ]}

يجري حاليًا دراسة استخدامات البلازما الدقيقة في الأبحاث. يتكون جهاز تجديد البشرة بالبلازما (PSR) من مولد ترددات لاسلكية فائقة العلو يُثير رنانًا مضبوطًا، ويُزوّد ​​تيارًا من غاز النيتروجين الخامل داخل القطعة اليدوية بالطاقة. تتميز البلازما المتولدة بطيف انبعاث ضوئي ذي قمم في نطاق الضوء المرئي (بشكل رئيسي النيلي والبنفسجي) ونطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة. يُستخدم النيتروجين كمصدر غازي لقدرته على إزالة الأكسجين من سطح الجلد، مما يقلل من خطر ظهور بقع ساخنة غير متوقعة، أو تفحم، أو تكوّن ندبات. عند ملامسة البلازما للجلد، تنتقل الطاقة بسرعة إلى سطحه، مما يُسبب تسخينًا فوريًا بطريقة منتظمة ومُتحكم بها، دون أي تأثير انفجاري على الأنسجة أو إزالة البشرة. في عينات ما قبل المعالجة، تُظهر منطقة الكولاجين تراكمًا كثيفًا للإيلاستين، بينما في عينات ما بعد المعالجة، تحتوي هذه المنطقة على إيلاستين أقل كثافة مع وجود كمية كبيرة من الكولاجين الجديد المتشابك. يُعدّ العلاج المتكرر بتقنية تجديد البشرة بالبلازما منخفضة الطاقة طريقة فعّالة لتحسين التصبغات، ونعومة البشرة، وترهلها المرتبط بالشيخوخة الضوئية. ويؤكد التحليل النسيجي لعينات ما بعد العلاج إنتاج الكولاجين الجديد وإعادة تشكيل بنية الأدمة. وتشمل التغييرات احمرارًا وتقشيرًا سطحيًا للبشرة دون إزالة كاملة، ويكتمل عادةً في غضون 4 إلى 5 أيام. (بوغل، ميليسا؛ وآخرون  ، 2007). "تقييم تقنية تجديد البشرة بالبلازما في تجديد شباب الوجه الكامل منخفض الطاقة" . أرشيف الأمراض الجلدية . 143 (2): 168-174 . doi : 10.1001/archderm.143.2.168 . PMID 17309997 . 

يمثل البحث النشط في مجال الترسيب بالرش الميكروبلازمي لترسيب الأغشية الرقيقة الموصلة بديلاً واعداً للتصنيع الإضافي، مقارنةً بمعايير الإنتاج المكلفة في صناعة أشباه الموصلات. تستخدم أجهزة الترسيب الميكروبلازمي الحديثة ^{[ 15 ]} ، التي تعمل بسلك كاثودي يُغذى باستمرار، مفاعلات رأس الطباعة التي تتكون من طرف السلك، وقطبين كهربائيين موجبين، وقطبين كهربائيين سالبين متقابلين لتوليد بيئة ميكروبلازمية ضمن مسافة فصل بين الهدف والركيزة لا تتجاوز المليمتر. وكما هو الحال في الترسيب التقليدي، تقصف البلازما المُثارة سطح الهدف المكشوف، مُطلقةً ذرات منفردة تسقط بدورها على سطح الركيزة، مُشكلةً غشاءً رقيقاً موصلاً. وعلى النقيض من التطبيقات التقليدية، يوفر الترسيب بالرش الميكروبلازمي مزايا عديدة، منها قلة أو انعدام متطلبات المعالجة اللاحقة، حيث يُمكن التحكم في موضع الركيزة لإنتاج أنماط دقيقة دون الحاجة إلى عمليات التغطية الضوئية والحفر اللاحقة، بالإضافة إلى تنوع أشكال الركائز، إذ لا تقتصر أجهزة الترسيب الميكروبلازمي على الترسيب المستوي. بالإضافة إلى ذلك، فإن الظروف الجوية التي تسمح بها هذه الطريقة تُزيل عائق التكلفة الباهظ الذي تُمثله الحاجة إلى أنظمة التفريغ المعقدة والمكلفة التي تُستخدم في عمليات الترسيب بالرش الحديثة. وحتى الآن، لم تُحقق هذه التقنية دقةً تُضاهي معايير الصناعة في مجال الإلكترونيات الدقيقة ^{[ 15 ]} ، حيث بلغ عرض المسار الأمثل حوالي 9 ميكرومتر، ولكن من المُمكن تحسين تدفق غاز المعالجة وإجراء تحسينات لاحقة، مما يُساهم في تضييق هذه الفجوة. ونظرًا لانخفاض تكلفة هذه الطريقة نسبيًا وتعدد استخداماتها، فإن الوصول إلى جودة إنتاج تُضاهي معايير الصناعة الحديثة يُمكن أن يُحفز ثورةً في مجال الإلكترونيات القابلة للتخصيص على نطاق واسع.

وجد العلماء أن البلازما الدقيقة قادرة على تعطيل البكتيريا التي تسبب تسوس الأسنان وأمراض اللثة. ^{[ 16 ]}من خلال توجيه حزم البلازما الدقيقة منخفضة الحرارة نحو بنية النسيج المتكلس أسفل طبقة مينا الأسنان، والمعروفة باسم العاج، يتم تقليل كمية البكتيريا السنية بشكل كبير، وبالتالي الحد من العدوى. قد يُمكّن هذا الجانب من تقنية البلازما الدقيقة أطباء الأسنان من استخدامها للقضاء على البكتيريا في تجاويف الأسنان بدلاً من اللجوء إلى الوسائل الميكانيكية. ويزعم المطورون أن أجهزة البلازما الدقيقة ستُمكّن أطباء الأسنان من علاج الأمراض الفموية بفعالية وبأقل قدر من الألم للمرضى. تُظهر الدراسات الحديثة أن البلازما الدقيقة قد تكون طريقة فعالة للغاية للسيطرة على الأغشية الحيوية الفموية. الأغشية الحيوية (المعروفة أيضاً باسم المخاط) هي تجمعات بكتيرية ثلاثية الأبعاد عالية التنظيم. يُعدّ لويحة الأسنان مثالاً شائعاً على الأغشية الحيوية الفموية، وهي السبب الرئيسي لتسوس الأسنان وأمراض اللثة مثل التهاب اللثة والتهاب دواعم السن. في جامعة جنوب كاليفورنيا، يعمل باريش سدغيزاده، مدير مركز الأغشية الحيوية بالجامعة، وتشونكي جيانغ، الأستاذ المساعد في قسم مينغ هسيه للهندسة الكهربائية والفيزياء الكهربائية، مع باحثين من كلية فيتربي للهندسة، على البحث عن طرق جديدة لمكافحة هذه العدوى البكتيرية. أوضح سدغيزاده أن المادة اللزجة للأغشية الحيوية تُشكل حماية إضافية ضد المضادات الحيوية التقليدية. ومع ذلك، تؤكد دراسة المركز أن الأغشية الحيوية التي تنمو في قناة جذر الأسنان البشرية المخلوعة يمكن تدميرها بسهولة باستخدام البلازما الدقيقة. تشير صور مجهر انبعاث البلازما التي تم الحصول عليها خلال كل تجربة إلى أن الأكسجين الذري الناتج عن البلازما الدقيقة هو المسؤول عن تعطيل البكتيريا. ثم اقترح سدغيزاده أن جذور الأكسجين الحرة قد تُعطل الغشاء الخلوي للأغشية الحيوية وتؤدي إلى تحللها. وفقًا لأبحاثهما الجارية في جامعة جنوب كاليفورنيا، وجد سيدغيزاده وجيانغ أن البلازما الدقيقة غير ضارة بالأنسجة السليمة المحيطة، وهما على ثقة بأن تقنية البلازما الدقيقة ستصبح قريبًا أداة رائدة في المجال الطبي. كما وجد جيه كيه لي، إلى جانب علماء آخرين في هذا المجال، أن البلازما الدقيقة يمكن استخدامها أيضًا لتبييض الأسنان. إذ يمكن لهذه المادة التفاعلية تبييض الأسنان بفعالية مع المحلول الملحي أو جل التبييض الذي يحتوي على بيروكسيد الهيدروجين. وقد أجرى لي وزملاؤه تجارب على هذه الطريقة، ودرسوا تأثير البلازما الدقيقة مع بيروكسيد الهيدروجين على الأسنان البشرية الملطخة بالدم. أخذ هؤلاء العلماء أربعين سنًا بشرية أحادية الجذر ملطخة بالدم، وقاموا بتقسيمها عشوائيًا إلى مجموعتين متساويتين، كل مجموعة تضم عشرين سنًا. تلقت المجموعة الأولى بيروكسيد الهيدروجين بتركيز 30%، مُنشطًا بواسطة البلازما الدقيقة، لمدة ثلاثين دقيقة في حجرة اللب، بينما تلقت المجموعة الثانية بيروكسيد الهيدروجين بتركيز 30% فقط لمدة ثلاثين دقيقة في حجرة اللب، مع الحفاظ على درجة حرارة 37 درجة مئوية لكلا المجموعتين. بعد إجراء الاختبارات،وجد الباحثون أن معالجة الأسنان بالبلازما الدقيقة باستخدام بيروكسيد الهيدروجين بتركيز 30% كان لها تأثير ملحوظ على بياض الأسنان في المجموعة الأولى. وخلص لي وزملاؤه إلى أن استخدام البلازما الدقيقة مع بيروكسيد الهيدروجين يُعدّ طريقة فعّالة لتبييض الأسنان الملطخة، وذلك لقدرتها على إزالة البروتينات من سطح الأسنان وزيادة إنتاج الهيدروكسيد.

يمكن للبلازما الدقيقة، التي تُحفظ عند درجة حرارة قريبة من درجة حرارة الغرفة، أن تقضي على البكتيريا والفيروسات والفطريات المتراكمة على أسطح الأدوات الجراحية والأجهزة الطبية. اكتشف الباحثون أن البكتيريا لا تستطيع البقاء في البيئة القاسية التي تُنتجها البلازما الدقيقة. تتكون هذه البلازما من أنواع كيميائية نشطة، مثل الهيدروكسيل (OH) والأكسجين الذري (O)، التي يمكنها قتل البكتيريا الضارة عن طريق الأكسدة. تؤدي أكسدة الدهون والبروتينات المكونة لغشاء الخلية إلى تحلل الغشاء وتعطيل البكتيريا. يمكن للبلازما الدقيقة أن تلامس الجلد دون إلحاق الضرر به، مما يجعلها مثالية لتطهير الجروح. يُقال إن البلازما الطبية تقع في النطاق الأمثل - ساخنة بما يكفي لإنتاج علاج فعال، وباردة بما يكفي لعدم إلحاق الضرر بالأنسجة (لاروسي، كونغ 1). وجد الباحثون أنه يمكن تطبيق البلازما الدقيقة مباشرة على الأنسجة الحية لتعطيل مسببات الأمراض. كما اكتشف العلماء أن البلازما الدقيقة توقف النزيف دون إتلاف الأنسجة السليمة، وتطهر الجروح، وتسرع التئامها، وتقتل بشكل انتقائي بعض أنواع الخلايا السرطانية. بجرعات معتدلة، تستطيع البلازما الدقيقة القضاء على مسببات الأمراض. أما بجرعات منخفضة، فتُسرّع من تكاثر الخلايا، وهي خطوة مهمة في عملية التئام الجروح. تُعرف قدرة البلازما الدقيقة على قتل الخلايا البكتيرية وتسريع تكاثر خلايا الأنسجة السليمة بعملية "البلازما القاتلة/البلازما الشافية"، وقد دفع هذا العلماء إلى إجراء المزيد من التجارب لاستخدام البلازما الدقيقة في العناية بالجروح. كما أظهرت الاختبارات الأولية نجاح علاج بعض أنواع الجروح المزمنة.

بما أن الميكروبلازما تُعطّل البكتيريا، فقد تمتلك القدرة على تدمير الخلايا السرطانية. يعمل جان ميشيل بوفيسل في جامعة أورليان بفرنسا، ضمن مجموعة أبحاث ودراسات وسائط الالتهاب (GREMI)، على دراسة تأثيرات الميكروبلازما على الخلايا السرطانية. وقد ابتكر بوفيسل، بالتعاون مع علماء آخرين، جهاز تفريغ حاجز عازل ومسدس بلازما لعلاج السرطان، حيث سيتم تطبيق الميكروبلازما في تجارب مخبرية وحيوانية. سيكشف هذا التطبيق دور أنواع الأكسجين التفاعلية، وتلف الحمض النووي، وتعديل دورة الخلية، وتحفيز موت الخلايا المبرمج. تُظهر الدراسات أن علاجات الميكروبلازما قادرة على تحفيز الموت المبرمج (الاستماتة) في الخلايا السرطانية، مما يوقف تكاثرها السريع، مع إلحاق ضرر طفيف بالأنسجة البشرية الحية. تُجري مجموعة GREMI العديد من التجارب على الميكروبلازما في علم الأورام، وكانت تجربتهم الأولى تطبيق الميكروبلازما على أورام الفئران النامية تحت سطح الجلد. خلال هذه التجربة، لم يلاحظ العلماء أي تغييرات أو حروق على سطح الجلد. بعد خمسة أيام من العلاج بالبلازما الدقيقة، أظهرت النتائج انخفاضًا ملحوظًا في نمو سرطان الدماغ U87 ، مقارنةً بالمجموعة الضابطة التي لم تخضع للعلاج. أجرى معهد GREMI دراسات مخبرية إضافية على خلايا سرطان الدماغ U87 وخلايا سرطان القولون HCT116 ، حيث تم تطبيق البلازما الدقيقة. وقد أثبت هذا العلاج فعاليته في تدمير الخلايا السرطانية بعد تطبيقه لبضع عشرات من الثواني. وتُجرى حاليًا دراسات إضافية حول تأثيرات علاج البلازما الدقيقة في علم الأورام؛ ومن المتوقع أن يُحدث هذا التطبيق نقلة نوعية في المجال الطبي. ^{[ 17 ]}