Низкотемпературная плазменная струя для разработки подходов противоопухолевой терапии

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 19-19-00255

НазваниеНизкотемпературная плазменная струя для разработки подходов противоопухолевой терапии

Руководитель Швейгерт Ирина Вячеславовна, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук , Новосибирская обл

Конкурс №35 - Конкурс 2019 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-105 - Газо- и гидродинамика технических и природных систем

Ключевые слова Низкотемпературная плазменная струя, катодонаправленный стример, плазмохимия, воздействие стримера на раковые клетки, активные формы кислорода, аквапарины

Код ГРНТИ43.00.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект направлен на развитие противоопухолевой терапии с использованием холодной плазменной струи при атмосферном давлении. Ключевым достоинством проекта является объединение усилий физиков, исследующих процессы генерации плазменной струи, и биологов, изучающих механизмы гибели раковых клеток при воздействии плазменной струей. Прогресс в развитии новой антираковой терапии будет обусловлен интерактивным обменом полученной информации об индукции специфических процессов в раковых клетках и участии различных молекулярных ансамблей при варьировании электрических, геометрических и плазмохимических параметров плазменного устройства, генерирующего последовательность стримеров. Оптимизация характеристик плазменной струи поможет усилить прямое (при контакте с биологической тканью) и опосредованное (с использованием химически активированной физиологической жидкости) воздействие на пораженные ткани. Достоинством новой терапии с использованием плазменной струи является: а) селективное воздействие на биологическию ткань, вызывающее апоптоз раковых клеток без повреждения здоровых клеток; б) комнатная температура в области контакта плазма-биоткань (повышение температуры не превышает 0.1 градуса С) и в) простота и портативность устройства, генерирующего плазменную струю, а также небольшие рабочие напряжения (2-4 кВ). Актуальность исследования связана с угрожающе растущим числом онкологическими заболеваниями, в частности кожным раком. Начиная с 2014 года, число научных публикаций об эффективном воздействии холодной плазменной струи на злокачественные опухоли различного типа постоянно растет. Научная новизна предлагаемых исследований связана с развитием новых подходов противоопухолевой терапии, основанных на новых биофизических методах воздействия на объекты, в частности, воздействия плазменной струи на раковые клетки, механизм которого в настоящее время остаются неизвестными.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Швейгерт И.В., Закревский Д.Э., Гугин П.П., Елак Е.В., Голубицкая Е.А., Троицкая О.С., Коваль О.А. Interaction of cold atmospheric argon and helium plasma jets with bio target with grounded substrate beneath Applied Sciences, том 9, выпуск 21, стр. 4528 (год публикации - 2019)
10.3390/app9214528

2. Швейгерт И.В., Вагапов С.А., Лин Л., Кейдар М. Enhancement of atmospheric plasma jet-target interaction with an external ring electrode Journal of Physics D: Applied Physics, том 52, выпуск 29, стр. 295201 (год публикации - 2019)
10.1088/1361-6463/ab1319

3. Голубицкая Е.А., Троицкая О.С., Елак Е.В., Гугин П.П., Рихтер В.А., Швейгерт И.В., Закревский Д.Э., Коваль О.А. Cold Physical Plasma Decreases the Viability of Lung Adenocarcinoma Cells Acta Naturae, том 11, выпуск 3(42), стр. 16-19 (год публикации - 2019)
10.32607/20758251-2019-11-3-16-19

4. Закревский Д.Э., Елак Е.В., Гугин П.П., Голубицкая Е.А., Троицкая О.С., Коваль О.А., Вагапов С.А., Швейгерт И.В. Interaction of cold atmospheric plasma jet with bio targets: different sensitivities of human cell lines Journal of Physics: Conference Series, том 1393, стр.012153 (год публикации - 2019)
10.1088/1742-6596/1393/1/012153

5. Швейгерт И.В., Вагапов С.А., Лин Л., Кейдар М. Increase of electric field on streamer/surfaces contact area with using external electrode Journal of Physics: Conference Series, том 1394 стр. 012005 (год публикации - 2019)
10.1088/1742-6596/1394/1/012005

6. Вагапов С.А., Швейгерт И.В. Numerical modelling of plasma chemistry induced by cold atmospheric plasma jet near surface Journal of Physics: Conference Series, том 1404, стр 012047 (год публикации - 2019)
10.1088/1742-6596/1404/1/012047

7. Александров А.Л., Швейгерт И.В., Закревский Д.Э. Simulation of linearly extended streamer with planar geometry at atmospheric pressure Journal of Physics: Conference Series, том 1404, стр. 012106 (год публикации - 2019)
10.1088/1742-6596/1404/1/012106

8. Голубицкая Е.А., Троицкая О.С., Нуштаева А.А., Закревский Д.Э., Рихтер В.А., Швейгерт И.В., Коваль О.А. Влияние холодной плазменной струи на раковые клетки Биотехнология – медицине будущего. Материалы всероссийской мультиконференции с международным участием. Новосибирск, 29 июня-2 июля 2019 г. – Новосибирск. ООО «Офсет-ТМ». 2019, стр. 159 (год публикации - 2019)

9. Голубицкая Е.А., Коваль О.А., Троицкая О.С., Елак Е.В., Вагапов С.А., Рихтер В.А., Швейгерт И.В., Закревский Д.Э. Selective cancer cell death induced by cold atmospheric plasma irradiation 27th Conference of the European Cell Death Organization "Cell death and Regeneration" (Dresden, Germany, 24-27 September 2019). Abstract book, стр. 130 (год публикации - 2019)

10. Коваль О.А., Голубицкая Е.А., Троицкая О.С., Елак Е.В., Вагапов С.А., Семенов Д.Д., Рихтер В.А., Швейгерт И.В., Закревский Д.Э. Определение условий селективного воздействия холодной плазменной струи на опухолевые клетки человека in vitro II Объединенный Научный Форум - VI Съезд физиологов СНГ - VI Съезд биохимиков России - IX Российский Симпозиум "Белки и Пептиды" (Сочи, Дагомыс, 1-6 октября 2019). Научные труды. Том 2. - Москва: Издательство "Перо", 2019., стр. 218 (год публикации - 2019)

11. Голубицкая Е.А., Гугин П.П., Коваль О.А., Рихтер В.А., Троицкая О.С., Елак Е.В., Закревский Д.Э. Effect of cold plasma jet of atmosphere pressure inhelium on lung human adenocarcinoma cells 14th International Conference "Gas Discharge Plasmas and Their Applications" GDP 2019 (15-20 September 2019): Abstracts. – Tomsk : TPU Publishing House, 2019, стр. 309 (год публикации - 2019)

12. Швейгерт И.В., Закревский Д.Э., Бондарь А.А. Interaction of cold atmospheric plasma jets with dielectric target 14th International Conference "Gas Discharge Plasmas and Their Applications" GDP 2019 (15-20 September 2019): Abstracts. – Tomsk : TPU Publishing House, 2019, стр. 9 (год публикации - 2019)

13. Троицкая О. С., Голубицкая Е. А., Бирюков М. М., Варламов М. Е., Гугин П. П., Милахина Е. В., Рихтер В. А., Швейгерт И. В., Закревский Д. Э., Коваль О. А. Non-thermal plasma application in tumor-bearing mice induces increase of serum HMGB1 International Journal of Molecular Sciences, том 21 стр 05128 (год публикации - 2020)
10.3390/ijms21145128

14. Швейгерт И. В., Закревский Д. Э., Гугин П. П., Елак(Милахина) Е. В., Голубицкая Е. А., Троицкая О. С., Коваль О. А. Interaction of Cold Atmospheric Argon and Helium Plasma Jets with Bio-Target with Grounded Substrate Beneath book "Plasma Technology for Biomedical Applications" (MDPI Books, Basel, Switzerland), стр. 7-21 (год публикации - 2020)
10.3390/books978-3-03928-737-6

15. Швейгерт И. В., Александров А. Л., Закревский Д. Э. Self-organization of touching-target current with ac voltage in atmospheric pressure plasma jet for medical application parameters Plasma Sources Science and Technology (год публикации - 2020)
10.1088/1361-6595/abc93f

16. Швейгерт И. В., Закревский Д. Э., Гугин П. П., Милахина Е. В., Голубицкая Е. А., Троицкая О. С., Коваль О. А. Development of cold atmospheric plasma jet therapy for tumor treatment AIP Conference Proceedings, том 2288 стр.030087 (год публикации - 2020)
10.1063/5.0028837

17. Бирюков М. М., Патракова Е. А., Коваль О. А., Троицкая О. С., Закревский Д. Е. Холодная плазменная струя как новый противоопухолевый подход VII Международная конференция молодых ученых: биофизиков, биотехнологов, молекулярных биологов и вирусологов - 2020: cборник тезисов / АНО "Иннов. центр Кольцово". - Новосибирск : ИПЦ НГУ, 2020. - 642 с., стр 204-206 (год публикации - 2020)

18. Швейгерт И. В., Александров А. Л., Закревский Д. Э., Гугин П. П., Милахина Е. В., Голубицкая Е. А., Троицкая О. С., Бирюков М. М., Коваль О. А. Analysis of grounded sbstrate effects on cold atmospheric plasma jet irradiation of cellular and animal models Journal of Physics: Conference Series (год публикации - 2021)

19. Гугин П. П., Закревский Д. Э., Милахина Е. В. Design of a cold atmospheric plasma jet generator 7th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects (EFRE-2020 online): Abstracts. - Tomsk: Publishing House of IAO SB RAS, 2020. - 635 pp., стр. 231 (год публикации - 2020)

20. Александров А. Л., Швейгерт И. В. Simulation of two-dimensional streamer in application to cold atmospheric plasma jet generation International Conference on the Methods of Aerophysical Research, Novosibirsk, Russia, November, 1 - 7, 2020: Abstracts, Part I (Edited by A.N. Shiplyuk) Novosibirsk, Parallel, 2020, 233 p., Часть 1, стр. 10-11 (год публикации - 2020)

21. Швейгерт И. В., Вагапов С. А., Закревский Д. Э., Гугин П. П., Милахина Е. В., Голубицкая Е. А., Троицкая О. С., Коваль О. А. Enhancement of impact of atmospheric plasma jet on cancer cells with external electrode International Conference on the Methods of Aerophysical Research, Novosibirsk, Russia, November, 1 - 7, 2020: Abstracts, Part II (Edited by A.N. Shiplyuk) Novosibirsk, Parallel, 2020, 250 p., Часть 2, стр 166-167 (год публикации - 2020)

22. Патракова Е. А.. Бирюков М. М., Швейгерт И. В., Закревский Д. Э., Троицкая О. С., Гугин П. П., Милахина Е. В., Коваль О. А. The autophagy contribution into the cells killing by cold atmospheric plasma irradiation Международная конференция "Molecular mechanisms of autophagy in diseases", 30-31 октября 2020 года, Санкт-Петербург - сборник тезисов - СПБ: 2020 -48 стр., стр. 34 (год публикации - 2020)

23. Гугин П.П., Закревский Д.Э., Милахина Е.В. Электрофизические и тепловые параметры плазменной струи атмосферного давления в гелии при возбуждении синусоидальным и импульсным напряжением Письма в ЖТФ, том 47, выпуск 22, стр. 41-44 (год публикации - 2021)
10.21883/PJTF.2021.22.51726.18977

24. Гугин П.П., Закревский Д.Э., Милахина Е.В. Investigation of a cold atmospheric plasma jet generation in single and multichannel planar devices Journal of Physics: Conference Series, том 2064, стр. 012127 (год публикации - 2021)
10.1088/1742-6596/2064/1/012127

25. Троицкая О.С., Новак Д.Д., Рихтер В.А., Коваль О.А. Иммуногенная гибель опухолевых клеток в терапии онкологических заболеваний Acta Naturae (год публикации - 2022)

26. Коваль О.А. Novel therapeutic approaches based on cold atmospheric argon and helium plasma irradiation of biotarget Materials of the 6th International Symposium on Radiation Education 7-8 aug 2021 Taipei City, Taiwan, page 42 (год публикации - 2021)

27. Патракова Е.А., Троицкая О.С., Бирюков М.М., Закревский Д.Э., Швейгерт И.В., Рихтер В.А., Коваль О.А. Effects of cold atmospheric plasma on cancer and normal cells in vitro FEBS open bio, Volume 11, page 299 (год публикации - 2021)
10.1002/2211-5463.13205

28. Бирюков М.М., Патракова Е.А. Исследование противоопухолевых эффектов холодной плазмы МНСК-2021. Биология. Материалы 59-й Международной научной студенческой конференции, Новосибирск, ИПЦ НГУ, стр. 62 (год публикации - 2021)

29. Гугин П.П., Закревский Д.Э., Милахина Е.В. Dynamics of the target temperature change under direct impact of a cold atmospheric plasma jet Abstracts of the 15th International Conference "Gas Discharge Plasmas and Their Applications" GDP 2021 (Ekaterinburg, September 5–10, 2021). – Ekaterinburg: IEP UB RAS, стр 246 (год публикации - 2021)

30. Гугин П.П., Закревский Д.Э., Милахина Е.В. Generation of a cold atmospheric plasma jet in a planar multichannel device Abstracts of the 15th International Conference "Gas Discharge Plasmas and Their Applications" GDP 2021 (Ekaterinburg, September 5-10, 2021) - Ekaterinburg: IEP UB RAS,, стр. 239 (год публикации - 2021)

31. Швейгерт И.В., Александров А.Л., Закревский Д.Э., Милахина Е.В., Патракова Е.А., Троицкая О.С., Бирюков М.М., Коваль О.А. Mismatch of frequencies of AC voltage and streamers propagation in cold atmospheric plasma jet for typical regimes of cancer cell treatment Journal of Physics: Conference Series, том 2100, стр. 012020 (год публикации - 2021)
10.1088/1742-6596/2100/1/012020

Публикации