Plasma Terionisasi Bisa Menjadi Bahan Sterilisasi yang Ampuh

Debit plasma telah digunakan sejak tahun 1800-an untuk menghasilkan ozon sebagai pemurni air, dan beberapa rumah sakit menggunakan plasma bertekanan rendah sebagai penghasil hidrogen peroksida untuk dekontaminasi instrumen bedah.

Para ilmuwan University of California, Berkeley,telah menunjukkan bahwa plasma terionisasi, seperti yang ada pada lampu neon dan TV plasma, tidak hanya dapat mensterilkan air, tapi juga bisa menjadi antimikroba – mampu membunuh bakteri – selama seminggu setelah penggunaan.

Perangkat yang menghasilkan plasma berbilang murah, artinya bisa menjadi penghemat di negara-negara berkembang, kawasan bencana atau di medan perang di mana air steril digunakan untuk keperluan medis – entah itu untuk persalinan maupun operasi besar.

“Kita tahu plasma akan membunuh bakteri dalam air, namun ada begitu banyak kemungkinan aplikasi lain, seperti mensterilkan peralatan medis atau penyembuhan luka,” kata insinyur kimia David Graves. “Kita bisa membuatkan perangkatnya agar bisa digunakan di rumah atau di kawasan terpencil untuk menggantikan antibiotik pemutih atau bedah.”

Plasma bersuhu rendah sebagai disinfektan adalah “sebuah inovasi yang luar biasa dengan potensi yang hebat untuk meningkatkan perawatan kesehatan dalam kawasan berkembang dan yang tertimpa bencana,” kata Phillip Denny, yang membantu pendanaan bagi penelitian Graves dan memiliki misi menangani kebutuhan di seluruh dunia miskin.

“Salah satu masalah yang paling sulit yang berhubungan dengan fasilitas medis di negara bersumber daya rendah adalah kontrol infeksi,” tambah Graves. “Diperkirakan bahwa infeksi di negara-negara ini adalah faktor yang tiga hingga lima kali lipat lebih luas daripada di negara maju.”

Percikan singkat di udara menghasilkan plasma bersuhu rendah terionisasi dan memisahkan oksigen dan nitrogen yang akan berdifusi ke dalam cairan di dekatnya atau kulit, di mana mereka dapat membunuh mikroba, mirip dengan cara beberapa obat dan sel-sel kekebalan tubuh dalam membunuh mikroba dengan menghasilkan bahan kimia reaktif yang sama atau identik. (Kredit: Steve Graves)

Graves dan para koleganya di UC Berkeley mempublikasikan makalah dalam edisi November Journal of Physics D: Applied Physics, melaporkan bahwa air yang diolah dengan plasma pada dasarnya membunuh semua bakteri E. coli dalam waktu beberapa jam dan masih terus membunuh 99,9 persen bakteri tambahan selama tujuh hari. Strain mutan E. coli telah menyebabkan wabah penyakit pencernaan dan bahkan kematian ketika mengkontaminasi daging, keju dan sayuran.

Berdasarkan eksperimen lain, Graves dan rekan-rekannya dari University of Maryland di College Park melaporkan pada tanggal 31 Oktober dalam pertemuan tahunan American Vacuum Society, bahwa plasma juga dapat “membunuh” protein dan lipid yang berbahaya – termasuk prion, agen infeksi yang menyebabkan penyakit sapi gila.

Pada tahun 2009, salah seorang kolaborator Graves dari Institut Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics membangun sebuah perangkat yang mampu secara aman mensterilkan kulit manusia yang terinfeksi dalam hitungan detik, bahkan membunuh bakteri yang resistan terhadap obat.

“Bidang plasma bersuhu rendah adalah booming, dan ini bukan omong kosong. Ini nyata!” kata Graves.

Dalam penelitian yang dipublikasikan bulan ini, Graves bersama rekan-rekannya di UC Berkeley menunjukkan bahwa plasma yang dihasilkan oleh percikan singkat ke udara di samping wadah air mengubah air menjadi kira-kira seasam cuka dan menciptakan campuran yang sangat reaktif, molekul terionisasi – molekul yang telah kehilangan salah satu atau lebih elektron dan dengan demikian sangat bereaksi dengan molekul lainnya. Mereka mengidentifikasi molekul reaktif ini sebagai hidrogen peroksida dan berbagai nitrat dan nitrit, semuanya diketahui sebagai antimikroba. Nitrat dan nitrit telah digunakan selama ribuan tahun untuk memulihkan daging, misalnya.

Bagaimanapun juga, Graves bertanya-tanya saat melihat bahwa air itu masih menjadi antimikroba seminggu kemudian, meskipun konsentrasi peroksida dan nitrit turun menjadi nihil. Hal ini menunjukkan bahwa beberapa bahan kimia reaktif lainnya – mungkin nitrat – tetap terkandung di dalam air untuk membunuh mikroba, katanya.

Debit plasma telah digunakan sejak tahun 1800-an untuk menghasilkan ozon sebagai pemurni air, dan beberapa rumah sakit menggunakan plasma bertekanan rendah sebagai penghasil hidrogen peroksida untuk dekontaminasi instrumen bedah. Perangkat plasma juga digunakan sebagai instrumen bedah untuk mengangkat jaringan atau darah kental. Namun, hanya baru-baru ini plasma bersuhu rendah digunakan sebagai disinfektan dan untuk terapi medis langsung, kata Graves, yang mulai memfokuskan diri pada aplikasi plasma untuk medis setelah bekerja selama lebih dari 20 tahun pada jenis plasma bersuhu rendah yang digunakan untuk semikonduktor etsa.

“Saya adalah seorang insinyur kimia yang menerapkan fisika dan kimia untuk memahami plasma,” kata Graves. “Ini menarik untuk mulai mencari cara menerapkan plasma dalam kedokteran.”