پلاسما روشی متفاوت در دندانپزشکی ترمیمی نوین(قسمت اول)

پلاسما

پلاسما گاز شبه خنثایی از ذرات باردار و خنثی است که رفتار جمعی از خود ارائه می دهد. به عبارت دیگر می توان گفت که واژه پلاسما به گاز یونیزه شده ای اطلاق می شود که همه یا بخش قابل توجهی از اتم های آن یک یا چند الکترون از دست داده و به یون های مثبت تبدیل شده باشند. در تعریفی دیگر به گاز به شدت یونیزه شده ای که تعداد الکترون های آزاد آن تقریبا برابر با تعداد یون های مثبت آن باشد، پلاسما گفته می شود.

به طور کلی برای مواد سه حالت جامد ، مایع و گاز در نظر گرفته می شود. اما در مباحث علمی معمولا یک حالت چهارم نیز برای ماده فرض می شود. شکل گیری طبیعی پلاسما در دماهای بالا ، سبب بروز عنوان چهارمین حالت ماده به آن شده است. یک نمونه بسیار طبیعی از پلاسما آتش است ، بنابراین خورشید نمونه ای از پلاسمای داغ بزرگ است.

گازهای پلاسما:

اغلب گفته می شود که ۹۹% ماده موجود در جهان در حالت پلاسماست؛ یعنی به شکل گاز الکتریسته داریست که اتم هایش به یون های مثبت و الکترون منفی تجزیه شده باشد. این تخمین هر چند ممکن است خیلی دقیق نباشد ولی تخمین معقولی است از این واقعیت که درون ستارگان و جو آن ها ، ابرهای گازی و اغلب هیدروژن فضای بین ستارگان به صورت پلاسماست. در نزدیکی خود ما وقتی که جو زمین را ترک می کنیم بلافاصله با پلاسمایی مواجه می شویم که شامل کمربندهای تشعشعی و بادهای خورشیدی است.

در زندگی روزمره

در زندگی روزمره نیز با چند نمونه محدود از پلاسما مواجه می شویم. جرقه رعد و برق ، تابش ملایم شفق قطبی ، گازهای داخل یک لامپ فلورسانس یا لامپ نئون و یونیزاسیون  مختصری که در گازهای خروجی یک موشک دیده می شود. بنابراین می توان گفت که ما در یک درصدی از عالم زندگی می کنیم که در آن پلاسما به طور طبیعی یافت نمی شود.

دما در پلاسما

مانند تمام گازها ، دما در پلاسما به وسیله متوسط انرژی های ذرات پلاسما (خنثی و باردار) و میزان آزادی آن ها (انتقالی ، چرخشی ، ارتعاشی و مرتبط با تحریک الکتریکی) تعیین می شود. بنابراین پلاسماها دماهای چندگانه ای نشان می دهند. در روش شایع تولید پلاسما در لابراتوار ابتدا انرژی در میدان الکتریکی به وسیله الکترون ها حین برخورد تجمع می یابد و سپس از الکترون ها به ذرات سنگین منتقل می شود. الکترون ها انرژی را از میدان الکتریکی در هنگام طی مسیر آزاد و در طول برخورد با ذرات سنگین دریافت می کنند و فقط قسمت کوچکی از آن انرژی را از دست می دهند؛ چون الکترون ها سبک تر از یون هامی باشند(سبک ترین یون تقریبا ۱۸۰۰ بار سنگین تر از الکترون است). به همین دلیل دمای الکترون ها در پلاسما در ابتدا بالا تر از ذرات سنگین است که همین برخورد الکترون ها با ذرات سنگین باعث متعادل شدن دمای آن ها می گردد. البته زمان یا انرژی برای تعادل دما کافی نبوده و یک مکانیسم سرد کننده مانند تهویه های فشار کم برای جلوگیری از گرم شدن گاز لازم است.

پلاسما از نظر حرارتی

پلاسما از لحاظ حرارتی به دو گروه حرارتی(با دمای بالا) و غیر حرارتی(با دمای پایین) تقسیم بندی می شود. در دندانپزشکی فقط از پلاسمای غیر حرارتی ( با دمای پایین) استفاده می شود. در این سیستم دما همان دمای یون ها بوده و تقریبا معادل دمای محیط و یا حداکثر چند درجه بالاتر می باشد. در  این سیستم میزان یونیزاسیون در حد ۳-۲ درصد می باشد.

یونیزاسیون و مراحل شیمیایی در پلاسما

یونیزاسیون و مراحل شیمیایی در پلاسما به وسیله دما ( و غیر مستقیم به وسیله میدان الکتریکی) تعیین می شود. این نوع از پلاسمای شبه متعادل را معمولا پلاسمای حرارتی می نامند که در طبیعت به وسیله solar plasma مشخص می شود. یونیزاسیون و مراحل شیمیایی در پلاسماهای غیر متعادل مستقیما به وسیله دمای الکترون تعیین می شود و به دمای گاز حساس نیستند. پلاسمای نا متعادل را پلاسمای غیر حرارتی می نامند.

امروزه پلاسمای غیر حرارتی در پزشکی کاربردهای فراوانی یافته است. این گونه پلاسما را از آن جهت غیر حرارتی می نامند که دما پلاسما و یون ها در محدوده دمای اتاق است در حالی که دمای الکترون ها بالا می باشد. پلاسما در بیولوژی و بیومدیسین برای غیر فعال کردن باکتری ها و استریلیزاسیون بافت ، انعقاد خون، التیام زخم، درمان عفونت های Corneal ، درمان کنسر و دندانپزشکی کاربرد دارد.

پلاسما روشی نوین جهت سفید کردن (Bleaching) دندان ها:

استفاده از پلاسما جهت سفید کردن دندان ها مورد توجه قرار گرفته است. مزیت این روش نسبت به روش های معمول این است که در این روش از ژل Bleaching استفاده نمی شود و این رادیکال های آزاد هستند که می توانند مواد آلی را اکسید نموده و دندان را سفید نمایند ؛ در حالی که در سایر روش ها از جمله تکنیک کاربرد لیزر ، استفاده از ژل Bleaching الزامی می باشد.

یکی از روش هایی که ممکن است در روش های معمول Bleaching دندان ها مورد استفاده قرار گیرد ، استفاده از دستگاه با شدت بالای پلاسما آرک است که همراه با ژل می باشد. در این روش به دلیل غلظت بالای ژل و شدت بالای دستگاه احتمال حساس شدن دندان زیاد است؛ اما روشی که در این مقاله مورد بررسی قرار می گیرد بدون ژل Bleaching و به کمک گاز پلاسما می باشد. در این روش اثر سفید کردن دندان توسط(PMJ) plasma micro jet ارسالی توسط جریان مستقیم در فشار هوای جوی محلول سالین ۹/۰ درصد بررسی شده است.

دستگاه پلاسما

دستگاه پلاسما مورد استفاده در این مقاله شامل دو سیلندر هم محور بعنوان الکترود است که بوسیله یک لایه دی‌الکتریک به ضخامت mm 5/0 از هم جدا شده‌اند.

الکترود داخلی بوسیله یک منبع تغذیه DC با ولتاژ بالا تقویت می‌شود در حالی که الکترود داخلی به علت ملاحظات ایمنی به کار می‌رود. شکاف یا دریچه nozzle دستگاه پلاسما قطری در حدود mm8/0 دارد.

در این مطالعه هوای فشرده به عنوان گاز عامل به کار می رود و در میان الکترود داخلی تقویت می‌شود. ولتاژ پایدار پلاسما میکروجت در محدوده ۶۰۰-۴۰۰ ولت با جریان عامل mA 35-20 می باشد.

جهت این تحقیق.۳۰ دندان سالم عادی از پوسیدگی از میان پرمولرهای کشیده شده به دلایل ارتودنسی انتخاب گردید و در یک محلول تیمول ۱/۰ درصد نگهداری ‌شد. آن ها به صورت رندوم به ۳ گروه تقسیم شدند: گروه A ، گروه B ، گروهC .

گروه ها

در گروه A ، دندان به مدت ۲۰ دقیقه تحت جریان هوا و محلول سالین قرار گرفت.

در گروه B ، دندان ها به مدت ۲۰ دقیقه تحت پلاسما و محلول سالین قرار گرفتند(یک جریان A m 30). دندان در فاصله mm10 از nozzle خارجی دستگاه پلاسما میکروجت(PMJ) قرار می گرفت. در این مدت دما به وسیله یک Couple  حرارتی در محدوده تقریبی ^c ْ۴۰ اندازه گیری می‌شد. در این روش از ژل سفید کننده استفاده نشد.

در گروه c ، دندان ها تحت تاثیر ژل H₂O₂ 35 درصد در دمای اتاق به مدت ۲۰ دقیقه قرار گرفتند. در سطح دندان‌های گروه A وB برای جلوگیری از دهیدراته شدن محلول سالین هر s 30 یک بار به کار می‌رفت.

همانگونه که در تصاویر و نمودار مربوطه مشخص است روش پلاسما نتایج بهتری به همراه داشته است.

اگرچه مکانیسم اصلی آن کاملاً  شناخته نشده است اما گروه های اکسیژنی فعال که توسط سیستم پلاسما تولید می شود (ROS) برای پروسه سفید کردن دندان ها به کمک روش پلاسما ضروری است.

یون ها

باور بر این است که تشکیل یون های پرهیدروکسیل (HO₂^–) و OH ضروری است. کارایی PMJ در سفید کردن دندان ناشی از تولید ROS (گروه های اکسیژن فعال ) در اینترفیس دندان-مایع-پلاسما است که بسیار مشابه مکانیسم تولید اکسیژن نوزاد در حد فاصل دندان- ژل سفید کننده در درمان های Traditional است.

مطالعه ای نشان داد که مقادیر ناچیزی ازون می‌تواند در قسمت پایین جریان PMJ یافت شود. اکسیژن اتمی و ازون تولید شده در محل تداخل آب و پلاسما؛ ^.O₂^– , ^.OH تولید می‌کند.  ^.OH , O₂^. و دیگر واسطه‌های ROS یا همان گروه های اکسیژن فعال در هم آمیخته می‌شوند.

کارایی بهبود یافته PMJ همراه با سالین در سفید کردن دندان ناشی از مکانیسم‌های زیر است:

• (^.OH ,O₂,^.O^–₂…) ROS ناشی از تداخلات آب –پلاسما که مستقیماً یا غیر مستقیم با مولکول های رنگدانه روی سطح دندان واکنش داده و باندهای زنجیره طویل کربنی را شکسته و در نتیجه اثر Whitening حاصل می‌شود.
• ROS تولید شده در حد فاصل مایع – پلاسما (گروه های اکسیژنی فعال) آسان تر و موثرتر از ژل H₂O₂ است.
• علیرغم عدم وجود در پلاسما و محیط آبی، مقادیر ناچیزی اسید نیتریک یافت شده است. در نتیجه ، Pickling موضعی اسید فوق بر روی سطح دندان باعث افزایش کارایی سفید شدن دندان می‌گردد.

PMJ با NacL    محلول سالین واکنش داده و یون ها و رادیکال های با بیس کلرین تولید می‌کند. هر چند چون غلظت NacL در محلول سالین خیلی پایین است (۹/۰ درصد) ، فقط مقادیر ناچیزی از یون ها و رادیکال های کلرین بیس تولید می‌شوند؛ بنابراین اثر سفید کنندگی قابل توجهی را باعث نمی‌شوند.

سطح مینای دندان های درمان شده

سطح مینای دندان های درمان شده توسط PMJ و محلول سالین در مقایسه با نمونه‌های کنترل اندکی خشن ترند؛ اما مشابه دندان های درمان شده با ژل H₂O₂هستند. سفید کردن دندان توسط H₂O₂ یا کاربامید پراکساید تغییرات اندکی را در مورفولوژی سطح مینا ایجاد می‌کند. که این میزان تغییرات در موفولوژی قابل قبول است.

در تحقیق دیگری از پلاسما به همراه H₂O₂ 35% در یک گروه و H₂O₂  ۳۵% به تنهایی در گروه دیگر استفاده شد. در گروهی که ازپلاسما استفاده شده بود ، تغییر رنگ ( ΔE) به میزان قابل ملاحظه ای بهبود یافته بود. در گروه پلاسما دمای اندازه گیری شده در سطح در حد ۳۷ درجه سانتی گراد بود و هیچ گونه افزایش دمایی دیده نشد.

تاثیر پلاسما

در مطالعه دیگری تاثیر پلاسما جهت Non Vital Bleaching دندان های روت کانال شده مورد ارزیابی قرار گرفت. در این تحقیق ۲۰ دندان تغییر رنگ یافته با هیدروژن پراکساید ۳۰% به مدت ۳۰ دقیقه Bleaching شدند و ۲۰ دندان دیگر با هیدروژن پراکساید ۳۰% به مدت ۳۰ دقیقه همراه با پلاسما تحت درمان قرار گرفتند.

در هر دو گروه دما در حد ۳۷ درجه اندازه گیری شد ؛ اما میزان Bleaching در گروه پلاسما به میزان قابل توجهی از لحاظ آماری از گروه اول بهتر بود. هر چند پلاسما خود رادیکال های آزاد تولید می کند ، اما حضور هیدروژن پراکساید رادیکال های آزاد OH بیشتری تولید می کند که تاثیر آن را به حداکثر می رساند. لازم به ذکر است که در این مطالعه از گاز هلیوم استفاده شده است.

هر چند پلاسماهای غیر گرمایی اثرات مضر شناخته شده کمی برای انسان دارند، اما یکسری نگرانی های ایمنی باید در مطالعات بعدی بررسی شود؛ به عنوان مثال ROS تولید شده در این سیستم یک نقش کلیدی در سفید کردن دندان دارد؛ اما اگر دوز آن به صورت صحیح کنترل نشود می‌توانند برای بافت های دهانی و سیستم تنفسی مضر باشند.

هر چند پلاسما توانسته در سفید کردن (Bleaching) دندان ها موثر باشد ، اما مطالعات بیشتری نیاز دارد تا دوام و ثبات آن مورد ارزیابی قرار گیرد.

این مقاله تقدیم به پیر و مرشد و مرادم ؛ دکتر مصطفی چمران که نه فقط از پیشگامان فیزیک پلاسما در دنیا بود؛ بلکه استاد اخلاق و عرفان بود و حجت را بر تمام آزادگان و رادمردان تمام کرد.

خدایا تو را سپاس که لذت آشنایی با اولیائت را به ما چشاندی.

دکتر کسری طبری – متخصص ترمیمی و زیبایی

دکتر فریبا ازوجی – رزیدنت ترمیمی و زیبایی

مصطفی عقیقی –  مهندس پلاسما