Evaluación de la tecnología de plasma frío en el desarrollo de tecnologías médicas
Palabras clave:
plasma frío, polimerización, erosión, fármaco, principio activo, biomédicasResumen
La tecnología de plasma frío se presenta como una herramienta en el avance de la investigación científica, prometiendo un impacto positivo en futuros estudios. En esta revisión bibliográfica, se examinan algunas aplicaciones y los efectos de esta tecnología en el ámbito biomédico. Actualmente el desarrollo de esta tecnología se enfoca en tres metodologías: activación, polimerización y erosión asistida por plasma. Concretamente, el uso de plasma por activación se emplea en el área biomédica, entre la que podemos mencionar el pretratamiento de catéteres, esto mediante la formación de una biopelícula sobre el catéter que ayuda a prevenir la colonización bacteriana, por otro lado, para controlar la liberación de principios activos y mejorar la compatibilidad una de las opciones a las que se puede recurrir es a la polimerización y erosión inducida por plasma. El propósito del presente trabajo es revisar la perspectiva histórica en el desarrollo de biomateriales que han sido asistidos con tecnología de plasma para el desarrollo de tecnologías médicas.
Referencias
Costa Almada, A. (2017). Desinfección en continuo mediante plasma frío de cintas transportadoras en la industria cárnica. Universidad Autónoma de Barcelona. [En línea]. Disponible en: https://ddd.uab.cat/pub/trerecpro/2017/hdl_2072_306403/TFM_acostaalmada. pdf
Alonso, M. F., Narro, C. R., & Castañeda, A. O. (2018). Efectos de la Modificación Superficial por Plasma en Fibras Lignocelulósicas y su Aplicación. Journal of BioProcess and Chemical Tecnology. 9(18):21-26. [En línea]. Disponible en: http://www.biochemtech.uadec.mx/2017/12/18/efectos-de-la-modificacion- superficial-por-plasma-en-fibras-lignocelulosicas-y-su-aplicacion/
Aumsuwan, N., Heinhorst, S., & Urban, M. W. (2007). Antibacterial surfaces on expanded polytetrafluoroethylene; penicillin attachment. Biomacromolecules, 8(2): 713–718. https://doi.org/10.1021/bm061050k
Busco, G., Robert, E., Chettouh-Hammas, N., Pouvesle, J. M., & Grillon, C. (2020). The emerging potential of cold atmospheric plasma in skin biology. Free Radical Biology and Medicine, 161: 290–304. https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2020.10.004
Canal, C., Khurana, K., Gallinetti, S., Bhatt, S., Pulpytel, J., Arefi-Khonsari, F., & Ginebra, M. P. (2016). Design of calcium phosphate scaffolds with controlled
simvastatin release by plasma polymerisation. Polymer, 92:170–178. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2016.03.069
Canal, C., Modic, M., Cvelbar, U., & Ginebra, M.-P. (2016). Regulating the antibiotic drug release from β-tricalcium phosphate ceramics by atmospheric plasma surface engineering. Biomaterials Science, 4(10):1454–1461. https://doi.org/10.1039/C6BM00411C
Centre, C. C., & Sarmadi, M. (2013). Advantages and Disadvantages of Plasma Treatment of Textile Materials. International Symposium on Plasma Chemistry. 21st International Symposium on Plasma Chemistry. [En línea]. Disponible en: https://www.ispc-conference.org/ispcproc/ispc21/ID453.pdf
Cha, M. H., Kim, M. J., Jung, J., Kim, J. H., Lee, M. S., & Kim, M. S. (2015).
Metabolomic analysis of clinical plasma from cerebral infarction patients presenting with blood stasis. Evid Based Complement Alternat Med, 2015: 453423. https://doi.org/10.1155/2015/453423
Chen, J., Wang, Z., Sun, J., Zhou, R., Guo, L., Zhang, H., Liu, D., Rong, M., & Ostrikov, K. (2023). Plasma-Activated Hydrogels for Microbial Disinfection. Advanced Science, 10(14): 1-11. https://doi.org/10.1002/advs.202207407
Chen, Z., Chen, G., Obenchain, R., Zhang, R., Bai, F., Fang, T., Wang, H., Lu, Y., Wirz, R. E., & Gu, Z. (2022). Cold atmospheric plasma delivery for biomedical applications. Materials Today, 54: 153–188. https://doi.org/10.1016/j.mattod.2022.03.001
Cools, P., Van Vrekhem, S., De Geyter, N., & Morent, R. (2014). The use of DBD plasma treatment and polymerization for the enhancement of biomedical UHMWPE. Thin Solid Films, 572: 251–259. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2014.08.033
Corona, J. M., & E. Pérez Tejada, R. Montiel Campos, H. Vázquez Torres, R. O. (2008). Capítulo 10- La física Biológica en México. Leopoldo García-Colin Scherer (Eds.). Modificación Superficial Por Plasma Aplicada a Biomateriales. Pag 241-256. UAM-Iztapalapa. [En línea]. Disponible en: https://www.researchgate.net/publication/272479380_CAPITULO_10_MODIFI CACION_SUPERFICIAL_POR_PLASMA_APLICADA_A_BIOMATERIALES. Fecha de consulta: 5 de enero 2024
Cuéllar-Gaona, C. G., Ibarra-Alonso, M. C., Sáenz-Galindo, A., Téllez-Rosas, M. M., & Narro-Céspedes, R. I. (2021). Obtención de hidrogeles de quitosano/Rosmarinus officinalis modificados con plasma. Pädi Boletín Científico De Ciencias Básicas E Ingenierías Del ICBI. Volumen 9: 86-89. https://doi.org/10.29057/icbi.v9iEspecial2.8002
Díaz Blanco, C., Ortner, A., Dimitrov, R., Navarro, A., Mendoza, E., & Tzanov, T. (2014). Building an antifouling zwitterionic coating on urinary catheters using an enzymatically triggered bottom-up approach. ACS Applied Materials and Interfaces, 6(14): 11385–11393. https://doi.org/10.1021/am501961b
Artem M. Dmitriev, N.A. Babinov, A.N. Bazhenov, I.M. Bukreev, D.I. Elets, V.V. Filimonov, A.N. Koval, G.S. Kueskiev, A.E. Litvinov, E.E. Mikhin, A.G. Razdobarin, D.S. Samsonov, V.A. Senitchenkov, V.A. Solovei, I.B. Terechenko,
S. Yu. Tolstyakov, L.A. Varshavchik, P.V. Chernakov, Al.P. Chernakov, An.P. Chernakov, S.N. Tugarionov, P.A. Shigin, F. Leipold, R. Reichle, M. Walsh, A. Pflug. (2019). RF plasma cleaning of water-cooled mirror equipped with notch filter based on shorted λ/4 line. Fusion Engineering and Design., 146 (Part A): 1390-1393. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2019.02.090
Dowling, D. P., Maher, S., Law, V. J., Ardhaoui, M., Stallard, C., & Keenan, A. (2016). Modified drug release using atmospheric pressure plasma deposited siloxane
coatings. Journal of Physics D: Applied Physics, 49(36): 364005. DOI:10.1088/0022-3727/49/36/364005
Dubuc, A., Monsarrat, P., Virard, F., Merbahi, N., Sarrette, J.-P., Laurencin- Dalicieux, S., & Cousty, S. (2018). Use of cold-atmospheric plasma in oncology: a concise systematic review. Therapeutic Advances in Medical Oncology, 20(10): 1758835918786475. https://doi.org/10.1177/1758835918786475
Fuster Solis E. (2016). Aplicación de plasma atmosférico en tratamiento superficial de metales para utilización de adhesivos estructurales. Tesis de maestría. Universidad Politécnica de Valencia. [En línea]. Disponible en: https://riunet.upv.es/handle/10251/73111?show=full
García, E. S., Fernando, T., Elías, A., & Marcos, G. (2013). ANTI-FRICTION COATINGS OVER TPE USING ATMOSPHERIC PLASMA. 17th International
Congress on Project Management and Engineering. [En línea]. Disponible en: https://www.aeipro.com/files/congresos/2013logronio/CIDIP2013_1574_1584. 4074.pdf
García T., Montero J., Calle W., Quinde M., & Sarmiento P. (2010). Plasma: una tecnología de gran potencial para la industria y la ciencia. Ingenius. Revista de Ciencia y Tecnología (4): 66-72. https://doi.org/10.17163/ings.n4.2010.07
Gaur, N., Patenall, B. L., Ghimire, B., Thet, N. T., Gardiner, J. E., Le Doare, K. E., Ramage, G., Short, B., Heylen, R. A., Williams, C., Short, R. D., & Jenkins, T.
A. (2023). Cold Atmospheric Plasma-Activated Composite Hydrogel for an Enhanced and On-Demand Delivery of Antimicrobials. ACS Applied Materials and Interfaces, 15(16): 19989–19996. https://doi.org/10.1021/acsami.3c01208
Gordillo Vázquez, F. (2008). Plasmas fríos. Investigación y Ciencia. Plasma Science, 381: 70–79. [En línea]. Disponible en: https://www.trappa.iaa.es/plasma_science
Guzmán N. E. (2020). Desarrollo de nanocompuestos a base de ABS (Acrilonitrilo- Butadieno-Estireno) reforzados con nanocristales de celulosa modificados por plasma. Tesis de maestría. Centro de Investigación en Química Aplicada. [En línea]. Disponible en: https://ciqa.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1025/643
Hassani, F. O., Merbahi, N., Oushabi, A., Elfadili, M. H., Kammouni, A., & Oueldna,
N. (2020). Proceedings Effects of corona discharge treatment on surface and mechanical properties of Aloe Vera fibers. Materials Today: Proceedings, 24 (1): 46-51. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.07.527
Kim, H. H. (2004). Nonthermal plasma processing for air-pollution control: A historical review, current issues, and future prospects. Plasma Processes and Polymers, 1(2): 91–110. https://doi.org/10.1002/ppap.200400028
Labay, C., Buxadera-Palomero, J., Avilés, M., Canal, C., & Ginebra, M. P. (2016). Modulation of release kinetics by plasma polymerization of ampicillin-loaded β- TCP ceramics. Journal of Physics D: Applied Physics, 49(30): 304004. https://doi.org/10.1088/0022-3727/49/30/304004
Castillo Garza, E. L. (2004). Aplicación de Recubrimientos Vía Plasma en Superficies Metálicas. Tesis de especialidad. Centro de Investigación en Química Aplicada. [En línea]. Disponible en: https://ciqa.repositorioinstitucional.mx/jspui/bitstream/1025/453/1/Elda%20Lau ra%20Castillo%20Garza.pdf
Lee, K., Paek, K. H., Ju, W. T., & Lee, Y. (2006). Sterilization of bacteria, yeast, and bacterial endospores by atmospheric-pressure cold plasma using helium and oxygen. Journal of Microbiology, 44(3): 269–275. [En línea]. Disponible en: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16820756/
Li, Y., Chen, C., & Fang, H. (2019). Effects of a microwave-induced corona discharge plasma on premixed methaneair flames. Energy, 188: 116007. https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.116007
Mariotti, D., Belmonte, T., Benedikt, J., Velusamy, T., Jain, G., & Švrček, V. (2016). Low-Temperature Atmospheric Pressure Plasma Processes for “Green” Third Generation Photovoltaics. Plasma Processes and Polymers, 13(1): 70–
90. https://doi.org/10.1002/ppap.201500187
Minati, L., Migliaresi, C., Lunelli, L., Viero, G., Dalla Serra, M., & Speranza, G. (2017). Plasma assisted surface treatments of biomaterials. Biophysical Chemistry, 229: 151–164. https://doi.org/10.1016/j.bpc.2017.07.003
Nakagawa, T., Kondo, S.-I., Sasai, Y., & Kuzuya, M. (2006). Preparation of floating drug delivery system by plasma technique. Chemical and Pharmaceutical Bulletin, 54(4):514–518. https://doi.org/10.1248/cpb.54.514
Okyere, A. Y., Rajendran, S., & Annor, G. A. (2022). Cold plasma technologies: Their effect on starch properties and industrial scale-up for starch modification. Elsevier B.V. Current Research in Food Science, 5: 451–463. https://doi.org/10.1016/j.crfs.2022.02.007
Reséndiz, Y. (2005). Modificación superficial de materiales por plasma para aplicaciones médicas. Tesis de especialidad. Centro de Investigación en Química Aplicada. [En línea]. Disponible en: https://ciqa.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1025/418
Reyna-Martínez, R., Deniss, M. C., & Díaz-Blanco, I. (2021). Breve panorama sobre el estado actual de la tecnología de plasma frío como herramienta para el desarrollo de energías renovables: solar, eólica y biomasa. CienciAcierta. ISSN: 2683-1848
Narro-Cespedes, R., Reyna Martinez, R., Ibarra Alonso, M., Martínez-Luévanos, A., Zugasti-Cruz, A., Neira-Velazquez, M., Sanchez, S., Soria Arguello, G., & Reyes Acosta, Y. (2020). Effect of thermal and argon plasma treatment in SiO2 spheres, assessing the effectiveness in the elimination of organic waste. Revista Mexicana de Ingeniería Química. 19: 1071–1081. https://doi.org/10.24275/rmiq/Mat906
Saiful, M., Khan, I., & Kim, Y. (2020). Dielectric barrier discharge (DBD) plasma induced flavonoid degradation kinetics and mechanism in water. LWT - Food Science and Technology, 118. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2019.108777
Sainz-García, E., López, M., Múgica-Vidal, R., Rojo-Bezares, B., Lozano, C., González-Marcos, A., Toledano, P., Muro-Fraguas, I., Sainz-García, A., Sáenz, Y., & Alba-Elías, F. (2022). Promotion of biofilm production via atmospheric- pressure plasma-polymerization for biomedical applications. Applied Surface Science, 581: 152350. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.152350
Solé-Martí, X., Labay, C., Raymond, Y., Franch, J., Benitez, R., Ginebra, M. P., & Canal, C. (2023). Ceramic-hydrogel composite as carrier for cold-plasma reactive-species: Safety and osteogenic capacity in vivo. Plasma Processes and Polymers, 20(1): 2200155. https://doi.org/10.1002/ppap.202200155
Soloshenko, I. A., Tsiolko, V. V., Khomich, V. A., Shchedrin, A. I., Ryabtsev, A. V., Bazhenov, V. Y., & Mikhno, I. L. (2000). Sterilization of medical products in low- pressure glow discharges. Plasma Physics Reports, 26(9): 792–800. DOI:10.1134/1.1309476
Thallinger, B., Brandauer, M., Burger, P., Sygmund, C., Ludwig, R., Ivanova, K., Kun, J., Scaini, D., Burnet, M., Tzanov, T., Nyanhongo, G. S., & Guebitz, G. M. (2016). Cellobiose dehydrogenase functionalized urinary catheter as novel antibiofilm system. Journal of Biomedical Materials Research - Part B Applied Biomaterials, 104(7): 1448–1456. https://doi.org/10.1002/jbm.b.33491
Thirumdas, R., Sarangapani, C., & Annapure, U. S. (2014). Cold Plasma: A novel Non-Thermal Technology for Food Processing. Food Biophysics, 10(1): 1–11. DOI:10.1007/s11483-014-9382-z
Vasilev, K., Poulter, N., Martinek, P., & Griesser, H. J. (2011). Controlled release of levofloxacin sandwiched between two plasma polymerized layers on a solid carrier. ACS Applied Materials and Interfaces, 3(12): 4831–4836. https://doi.org/10.1021/am201320a
Xie, J., Michael, P. L., Zhong, S., Ma, B., MacEwan, M. R., & Lim, C. T. (2012). Mussel inspired protein-mediated surface modification to electrospun fibers and their potential biomedical applications. Journal of Biomedical Materials Research - Part A, 100 A: 928–938. https://doi.org/10.1002/jbm.a.34030
Zhang, H., Ma, D., Qiu, R., Tang, Y., & Du, C. (2017). Non-thermal plasma technology for organic contaminated soil remediation: A review. Chemical Engineering Journal, 313: 157–170. https://doi.org/10.1016/j.cej.2016.12.067
Zhang, W., Chu, P. K., Ji, J., Zhang, Y., Liu, X., Fu, R. K. Y., Ha, P. C. T., & Yan, Q.
(2006). Plasma surface modification of poly vinyl chloride for improvement of antibacterial properties. Biomaterials, 27: 44–51. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2005.05.067
Zille, A., Oliveira, F. R., & Souto, P. A. P. (2015). Plasma treatment in textile industry. Plasma Processes and Polymers, 12(2): 98–131. https://doi.org/10.1002/ppap.201400052
