La investigación cuantitativa del plasma de chispas en los parámetros de la piel con elasticidad, grosor, densidad y características biométricas de la piel.

Scientific Reports volumen 13, Número de artículo: 7738 (2023) Citar este artículo

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El plasma atmosférico frío se ha desarrollado y utilizado como una técnica novedosa para el rejuvenecimiento de la piel debido a sus diversos efectos sobre las células y los seres vivos. Este estudio investigó la precisión de esta afirmación y los posibles efectos secundarios del uso de chispas de plasma para rejuvenecer la piel. El presente trabajo es la primera investigación cuantitativa utilizando modelos animales. Se dividieron 12 ratas Wistar en dos grupos para esta investigación. Para comparar el proceso natural de la piel con la piel tratada, el primer grupo se sometió a una sola sesión de terapia de plasma, mientras que el segundo grupo sirvió como grupo de control. La parte posterior del cuello de las muestras se rasuró 20 cm. Antes de comenzar el tratamiento, se utilizó el probador de piel multifuncional MPA9 para determinar el índice de melanina, el índice de eritema y la pérdida de agua transepidérmica (TEWL). El grosor y la densidad de la piel se evaluaron mediante ecografía y su índice de elasticidad se calculó mediante un cutómetro. Las muestras se expusieron a radiación de plasma en el área designada (en un patrón triangular). Los signos mencionados anteriormente se examinaron inmediatamente después de la siguiente terapia y en la cita semanal 2 a 4 semanas después. También se utilizó espectroscopia óptica para demostrar la presencia de especies activas. En este estudio, encontramos que una sesión de terapia de chispas de plasma aumenta significativamente la elasticidad de la piel, y los resultados del ultrasonido revelaron un aumento significativo del grosor y la densidad de la piel. El plasma aumentó la cantidad de evaporación superficial de la piel, eritema y melanina inmediatamente después del tratamiento. Sin embargo, 4 semanas después, se recuperó a su estado anterior y no difería significativamente de antes de la terapia.

Personas de todos los ámbitos de la vida quieren vivir un estilo de vida saludable y parecer más jóvenes en el siglo XXI a medida que la población mundial envejece1. El envejecimiento es un proceso natural que afecta a todos los sistemas del cuerpo2. El envejecimiento de la piel está influenciado por factores internos como la edad cronológica y factores externos como el tabaquismo y la exposición prolongada a los rayos UV. Varias características, como la firmeza de la piel, la elasticidad y la pérdida de humedad, están relacionadas con el envejecimiento de la piel. La pérdida de elasticidad es el primer signo del envejecimiento de la piel, por lo que mantener la elasticidad debe ser el primer paso en el tratamiento del envejecimiento de la piel3,4.

La variedad de opciones modernas para el cuidado de la piel incluye tratamientos tanto físicos como químicos. Si bien las esteticistas autorizadas suelen proporcionar tratamientos de exfoliación de la piel, las cremas, los sueros y los aceites se utilizan comúnmente como tratamientos cosméticos en el hogar. Aunque algunos equipos se pueden comprar para uso personal, los salones de belleza aún brindan terapias físicas 1. Las luces LED y los láseres, por ejemplo, se usan con frecuencia para el rejuvenecimiento. Al destruir físicamente las capas externas de la piel (regeneración), estas fuentes de luz estimulan la renovación de la piel activando el metabolismo celular de la piel 5,6.

Aunque los láseres ablativos se han utilizado con éxito en la última década para reducir muchos síntomas de piel dañada, el eritema, la picazón y las espinillas parecidas al acné son efectos secundarios transitorios de los láseres. Los láseres no ablativos, por otro lado, tienen pocos efectos secundarios pero son menos efectivos en entornos clínicos5,6.

Se debe elegir un tratamiento óptimo en función de los objetivos del paciente y el análisis preoperatorio (normalización de las alteraciones tisulares y pigmentarias, aumento del colágeno de la piel y volumen atrófico de los tejidos blandos) para maximizar la eficacia clínica en un período de recuperación corto y minimizar los efectos secundarios significativos9,10. Por otro lado, la necesidad de superar las limitaciones y dificultades que plantean los láseres ha llevado a la búsqueda de métodos y herramientas alternativas que puedan emplear mecanismos distintos a la tecnología láser. Un enfoque propuesto para lograr este objetivo es la regeneración de la piel con plasma (PSR), que utiliza plasma para transferir energía. Hadian et al.10. El plasma frío es tan efectivo y seguro como el tratamiento con láser Nd:YAG de pulso largo pero con menos molestias y sequedad. Potter et al. 8. Descubrí que seis meses después del tratamiento con plasma, las líneas finas y las arrugas se redujeron en un 24 %. El "cuarto estado de la materia", el plasma, se produce cuando se ionizan gases atmosféricos neutros 7. El gas atmosférico entre el electrodo del dispositivo médico y la piel se ioniza para producir energía de plasma. Este gas ionizado contiene iones, electrones, especies de oxígeno activo (OH, H2O2,…), especies de nitrógeno activo (NO, NO2,…), un campo eléctrico, calor y otros elementos8,9.

El plasma frío tiene un enorme potencial en el campo médico10,11. El uso de plasma frío a presión atmosférica (PAC) en cirugía y tratamiento del cáncer es solo un ejemplo de sus múltiples usos médicos8,10,11,12. Además, funciona bien para el cuidado de la piel12,13, la esterilización11 y la odontología7,14. La entrada de hoy de CAP en la industria cosmética crea un nuevo desafío. Los CAP pueden ser una alternativa prometedora en el tratamiento no invasivo de la piel debido a su capacidad única para producir una composición química compleja y propiedades físicas1.

En numerosos estudios se ha demostrado que el uso de plasma atmosférico frío (CAP) mejora la oxigenación del tejido subyacente1,9. El aumento de la temperatura (entre 30 y 40 °C) y el NO producido directa o indirectamente por la PAC pueden ser los culpables9.

Esta técnica se puede utilizar en diversas condiciones de energía para lograr múltiples efectos, que van desde efectos epidérmicos superficiales comparables a la microdermoabrasión hasta un calentamiento más profundo de la piel similar al dióxido de carbono15.

Los dispositivos médicos de chispa generan energía de plasma al ionizar el gas atmosférico entre el dispositivo y la piel. La chispa de plasma resultante sublima las capas superficiales, transfiere instantáneamente la energía térmica almacenada a la superficie de la piel y la calienta uniformemente 26,27. La energía de radiofrecuencia de plasma (P-RF) genera chispas de microplasma en el aire entre la punta del dispositivo y la superficie de la piel, lo que provoca una erosión epidérmica leve y una perforación dérmica superficial con una mancha de 1 mm de diámetro. La sublimación epidérmica suave preserva la epidermis y previene el daño a las capas más profundas de la piel. Además de un efecto mecánico que moldea la superficie sobre la que impacta, los puntos desprendidos de la técnica de sublimación inducen un efecto térmico que favorece la regeneración de la piel y la remodelación extensa de los fibroblastos dérmicos, incluyendo la síntesis y depósito de nuevo colágeno, al mismo tiempo que estimula la rápida reepitelización28 . Los golpes de calor pueden causar un aumento en la expresión de procolágeno tipo I y procolágeno tipo II13. Como resultado, pueden estimular las células para que produzcan más colágeno.

Este estudio tuvo como objetivo investigar los efectos cuantitativos del plasma Spark en parámetros de la piel como la firmeza y elasticidad de la piel, el grosor y la densidad de las capas de la piel, el índice de melanina, el índice de eritema, la hidratación del estrato córneo y la pérdida de agua epidérmica. El uso de dispositivos de análisis de la piel como Cutometer, Skin ultrasonography, Tewameter y Mexameter en las áreas tratadas proporciona las circunstancias ideales para aumentar el atractivo de los pacientes que buscan el rejuvenecimiento de la piel. Todos los factores enumerados anteriormente se estudiaron cuantitativa y estadísticamente para establecer los beneficios y los inconvenientes de utilizar este procedimiento en el rejuvenecimiento de la piel.

La figura 1.a muestra la evolución del proceso de plasma durante 4 semanas. La primera fila trata sobre el procesamiento de plasma y la segunda representa el grupo de control. La piel cambió notablemente después de la terapia, como ilustra la Fig. 1a. El efecto inmediato del plasma, que hizo que la piel se contrajera en el sitio de procesamiento, fue considerable en muestras animales. Se decidió utilizar pruebas cuantitativas para evaluar la efectividad para una evaluación más precisa. Vale la pena señalar que las áreas quemadas desaparecieron después de dos semanas, sin dejar cicatrices visibles. El acortamiento del vello superficial de la piel provoca pequeñas manchas rojas. En dos semanas, todos los efectos secundarios menores y transitorios habían disminuido. La Figura 1b también muestra que la piel se contrajo de 3,90 a 3,30 mm (reducción del 15,38 %) en el modo de plasma destinado al tratamiento, lo que demuestra que el estiramiento de la piel y la eliminación de arrugas son posibles con la aplicación de chispa de plasma16,17.

Evaluación visual del rendimiento del plasma en ratas (a) durante 4 semanas. (b) Tasa de contracción de la piel inmediatamente después del tratamiento.

Según la Fig. 2a, el valor medio del parámetro R2, que representa la resistencia a la fuerza mecánica frente a la capacidad de recuperación, fue de 0,5467 antes del procesamiento, pero aumentó a 0,6173 inmediatamente después, muy probablemente debido a la contracción de la piel. A las dos semanas aumentó significativamente en comparación con antes del tratamiento y alcanzó un valor de 0,6929, y finalmente, en la cuarta semana de seguimiento, mantuvo este crecimiento lineal. Obtuvo un valor de 0,7458 en comparación con antes del tratamiento. Este patrón de crecimiento indica que la tolerancia de la piel ha aumentado después del tratamiento con plasma.

Comparación de los parámetros de elasticidad de la piel en ratas después de recibir plasma y una muestra de control durante 4 semanas (a) parámetro R2 del grupo de plasma, (b) parámetro R2 del grupo de control, (c) parámetro R5 del grupo de plasma, (d) Parámetro R5 del grupo control. [*p < 0,05, **p < 0,01, una diferencia significativa desde antes de que comenzara el experimento].

Por el contrario, el valor medio de R2 en el grupo de control fue de 0,7265 al comienzo del experimento. Aun así, cayó a 0,6454 en la segunda semana de seguimiento ya 0,5930 en la cuarta semana. La Figura 2b revela que el valor promedio de R2 del grupo de control no fue significativamente diferente.

Además, como se muestra en la Fig. 2c, el valor promedio de R5, que representa la parte elástica de la fase de succión frente a la recuperación inmediata en la fase de relajación, aumentó gradualmente después de una sesión de procesamiento de plasma en el grupo de tratamiento. El valor medio ha aumentado de 0,4627 a 0,6596 inmediatamente después del tratamiento. Aumentó significativamente en la segunda semana de seguimiento, alcanzando una media de 0,6890. Además, mantuvo un aumento significativo en la cuarta semana de seguimiento, alcanzando una media de 0,6235. Las Figuras 2a y c brindan evidencia adicional que respalda la hipótesis de que el plasma no daña la elasticidad de la piel, sino que la aumenta.

Sin embargo, el valor promedio del parámetro R5 en el grupo control fue de 0.5842 antes del inicio del experimento, 0.5307 durante la segunda semana de seguimiento y finalmente 0.4986 durante la cuarta, como se muestra en la Figura 2b, d, lo que indica que no hubo cambios significativos. diferencia en el grupo de control.

La Tabla 1 muestra que la densidad media de la piel del grupo de tratamiento se redujo de 13,46 a 10,68 inmediatamente después del tratamiento con plasma. Sin embargo, luego de completar el procedimiento de reparación de la piel, la densidad promedio de la piel aumentó a 14,54 en la segunda semana de seguimiento y luego significativamente a 19,71 en la cuarta semana. Los resultados del ultrasonido de la piel revelaron capas más densas en la dermis y la epidermis, lo que indica que el plasma afecta la densidad de la piel. Las densidades promedio de la epidermis y la dermis fueron 42,08 y 7,878 por ciento, respectivamente, antes del procesamiento con plasma. Después del procesamiento, estos valores cayeron a 32,29 y 4,973 por ciento, respectivamente, pero durante el seguimiento de la segunda semana, las densidades promedio de la epidermis y la dermis aumentaron a 38,74 y 9,437 por ciento, respectivamente. Finalmente, lograron una densidad promedio de 52,22 y 13,1 por ciento en la cuarta semana de seguimiento, una mejora significativa con respecto a la línea de base. En el grupo de control, sin embargo, la densidad media de la piel al comienzo del experimento fue del 14,44 por ciento. Este valor disminuyó al nivel de referencia en la segunda semana de seguimiento y alcanzó un promedio de 12,11, pero casi volvió al nivel de referencia en la cuarta semana (Tabla 1).

La Tabla 1 también muestra un aumento significativo en el grosor promedio de la piel. El grosor medio de la piel del grupo de tratamiento disminuyó de 810,5 a 801 µm inmediatamente después del tratamiento con plasma. La Tabla 1 muestra que inmediatamente después del tratamiento, el plasma cambió el grosor de la piel en el sitio de tratamiento en 9,5 µm. Sin embargo, tras la finalización del proceso de reparación de la piel, el grosor medio de la piel aumentó a 880,3 µm en la segunda semana de seguimiento y luego aumentó drásticamente a 1019 µm en la cuarta semana de seguimiento.

Como se muestra en la Tabla 1, el grosor promedio de la epidermis y la dermis disminuyó inicialmente después del tratamiento con plasma. Aún así, aumentó significativamente en la cuarta semana de seguimiento en comparación con la línea de base. De acuerdo con la Tabla 1, el grosor promedio de la piel en el grupo de control fue de 882,5 µm antes de que comenzara el experimento, 908,2 µm en la segunda semana y 852,6 µm en la cuarta semana, lo que indica que no hubo diferencias significativas en el grosor de la piel en el grupo de control. La figura 3 también muestra imágenes de ultrasonido de una muestra del grupo de tratamiento y una muestra del grupo de control, que demuestran los cambios en el grosor de la dermis y la epidermis durante la investigación.

El grosor y la densidad de la piel se obtuvieron mediante ultrasonido. La dermis se muestra de una línea vertical roja a una amarilla, y la epidermis se indica de una línea vertical verde a una roja. Grupo de plasma: (a) antes, (b) inmediatamente después del tratamiento, (c) 2 semanas después, (d) 4 semanas después. Grupo de control: (e) antes del experimento, (f) después de 2 semanas, (g) después de 4 semanas.

Ye et al. 37 demostraron que el grosor y la densidad de la piel cambian como consecuencia de las quemaduras. Dado que la Tabla 1 respalda este hallazgo, la diferencia en la densidad y el grosor de la piel después del tratamiento probablemente se deba a la transferencia de calor y las quemaduras parciales.

El análisis simultáneo de la Fig. 2 y la Tabla 1 respalda la afirmación de que el plasma puede ser una de las técnicas más efectivas para el rejuvenecimiento de la piel porque el plasma aumenta significativamente la elasticidad de la piel al engrosarla y densificarla significativamente. Por el contrario, no hubo diferencia perceptible en el grupo de control.

La Figura 4 demuestra que la superficie de la piel del grupo de tratamiento experimentó un aumento significativo en la tasa de evaporación (g/h/m2) debido a la transferencia de calor a la piel, lo que indica que la piel ha perdido su efecto de barrera. La tasa promedio de evaporación aumentó de 13,22 a 109. Sin embargo, disminuyó y llegó a 12,62 en la segunda semana de seguimiento, lo que indica que es muy probable que el proceso de reparación de la piel esté completo. La media finalmente cayó por debajo de la línea de base en la cuarta semana del estudio, registrando un valor de 10,62. Esto demuestra que después de 4 semanas, el plasma no tiene efecto sobre la barrera cutánea y no tiene efecto secante sobre la piel 18. Además, se puede decir que cumple con las pautas fundamentales para la protección de la piel humana.

Cambios en el parámetro Tewameter de la piel del ratón durante cuatro semanas después del procesamiento del plasma [****p < 0.01, una diferencia significativa desde antes de que comenzara el experimento].

Mexámetro. La Figura 5a muestra que en el siguiente tratamiento, los niveles de melanina y la cantidad de pigmentos de la piel aumentaron significativamente de 75,28 a 121,5, muy probablemente debido al hollín negro de quemaduras menores en la piel (Fig. 2a). La melanina promedio descendió a 79,67 en la cuarta semana de seguimiento, que no fue estadísticamente diferente de antes del inicio del tratamiento. Además, según la Fig. 5b, la cantidad de eritema en la piel en el grupo de tratamiento aumentó significativamente de 167,5 a 262,9 inmediatamente después del tratamiento, lo que indica inflamación. Aún así, en la segunda semana de seguimiento, el promedio disminuyó a 148,3, lo que indica que la inflamación había disminuido. Finalmente, cuatro semanas después, aumentó a una media de 174,9, sin cambios significativos con respecto a los niveles previos al tratamiento. Esta teoría, que sostiene que el plasma no necesita interactuar con el cromóforo9,19, está respaldada por la figura 5.

Comparación de los parámetros del mexámetro de piel de ratón durante cuatro semanas después del procesamiento del plasma: (a) Melanina; (b) Eritema [*p < 0,05, ****p < 0,0001, una diferencia significativa desde antes de que comenzara el experimento].

la investigación indica que el NO tiene un impacto significativo en la piel, particularmente en el crecimiento de queratinocitos y fibroblastos9,20,21. El plasma frío puede causar un engrosamiento de la epidermis, muy probablemente debido a la proliferación de queratinocitos9,20. Esto podría deberse a los efectos de las especies de nitrógeno activo y oxígeno reactivo sobre citoquinas específicas y el posterior crecimiento celular en las áreas tratadas9,22. Suschek descubrió que el efecto vasodilatador del NO en el plasma podría aumentar la microcirculación de la piel sin causar ningún efecto secundario 22. A medida que aumenta el flujo sanguíneo de la piel, las células inflamatorias invaden, sintetizan varios factores de crecimiento y citocinas y estimulan la proliferación celular, incluidos los fibroblastos. Además, el NO puede promover la síntesis de colágeno IV y activar la adhesión de las células endoteliales1,23. Tanto en modelos in vitro como in vivo, Duchenne et al. 24 demostraron que el tratamiento con CAP estimula la síntesis de NO endógeno.

Después de la exposición al plasma, el estrato córneo humano observó una pérdida transitoria de agua in vivo 25. La epidermis no seca protege las capas dañadas térmicamente durante la recuperación, un efecto deseable del rejuvenecimiento de la piel con plasma26. Debido a que los CAP pueden depositar cargas en la superficie tratada, la piel puede absorber más moléculas de agua después del tratamiento con plasma. En los primeros segundos del tratamiento con plasma, la humectabilidad del estrato córneo humano aumenta rápidamente27. También se observó una mayor hidrofilia en las uñas, donde el tratamiento con plasma mejoró la adherencia del esmalte de uñas28.

Además, la corriente eléctrica transmitida por CAP, que penetra en las capas de la piel, puede ser beneficiosa. Desde principios del siglo XX, la electroterapia de alta frecuencia se ha utilizado para tratar diversas enfermedades de la piel y de otro tipo29. Se ha demostrado que una estimulación eléctrica específica acelera la cicatrización de heridas al aumentar la motilidad de los fibroblastos dérmicos. Además, se ha demostrado que las corrientes directas y pulsadas estimulan la diferenciación de queratinocitos, la proliferación epidérmica, la vascularización y la formación de nuevo colágeno30,31,32,33,34,35,36,37. Como resultado, muchos factores físicos relacionados con el plasma frío pueden afectar la actividad celular y el microambiente de la piel, ya sea por separado o en combinación1. Todo esto enfatiza el papel beneficioso de CAP en la biología de la piel y ofrece justificaciones apropiadas a favor del uso de plasma frío para restaurar la barrera funcional de la piel y mejorar así su salud. Además, no se requiere que el plasma interactúe con el cromóforo9,19. La epidermis de la piel está formada por dos tipos de células: los queratinocitos, que abundan en todas las capas de la epidermis y generan queratina para proteger las células epiteliales de las agresiones mecánicas y no mecánicas, y los melanocitos, que abundan en la capa basal de la epidermis. y crear el pigmento protector melanin38. En este estudio se descubrió que 4 semanas después del tratamiento con plasma, no hay una diferencia significativa en la melanina y el eritema de la piel, lo que es consistente con el hallazgo de que el plasma no requiere interacción con el cromóforo. Como resultado, produce resultados más consistentes que los láseres ablativos9,26. La alteración de la pigmentación es uno de los efectos secundarios más frecuentes del rejuvenecimiento con láser. Con frecuencia es transitorio, aparece dentro de las tres semanas y dura un año o menos6. En los casos tratados con láser de CO2, la hiperpigmentación puede llegar hasta el 46%32. Aunque menos común (4 por ciento de los casos tratados con Er:YAG), la hipopigmentación es un efecto secundario significativamente más fuerte y potencialmente permanente de la terapia con láser en todos los tipos de piel6. Según Costa et al., los láseres fraccionados pueden ser dañinos. Dichos efectos secundarios se caracterizan como recientes (que ocurren durante los primeros siete días de tratamiento) o tardíos (que ocurren alrededor de la segunda semana)33. En este estudio no se observaron alteraciones pigmentarias en la última fase de seguimiento. Esto podría deberse a que el plasma no tiene que interactuar con los cromóforos.

Una de las principales ventajas de esta tecnología sobre los láseres fragmentados que actúan uniformemente en toda la región tratada es la capacidad de personalizar el tratamiento milímetro a milímetro. Además, la falta de efectos adversos asociados a la falta de fuente de luz y la capacidad del plasma para ajustar la transmisión de calor y disminuir el impacto inflamatorio promueve una buena estimulación cutánea34. Este método tiene varias ventajas, incluida la ausencia de contraindicaciones absolutas, dolor mínimo durante la cirugía, cicatrización rápida, formación rápida de una capa protectora después de la cirugía, cicatrización rápida de la superficie de la herida, retorno inmediato a la actividad normal y resultados óptimos en el aumento de la elasticidad de la piel. . Finalmente, el bajo costo de los equipos en comparación con los dispositivos láser aporta valor a favor del operador y del paciente. Ahora tienen acceso a un tratamiento eficaz a un costo sustancialmente menor que el tratamiento con láser.

Mantener la elasticidad debe ser el primer paso en el tratamiento del envejecimiento de la piel porque la pérdida de elasticidad es el indicador más temprano del envejecimiento de la piel 3,4. Finalmente, este artículo demostró que Plasma Spark podría mejorar el grosor y la densidad de la piel y, por lo tanto, la elasticidad de la piel, muy probablemente debido al aumento de queratinocitos y fibroblastos 9,13.

La TEWL media aumentó inmediatamente después del tratamiento, lo que indica que el plasma aceleró la velocidad de evaporación del agua de la superficie de la piel; sin embargo, después de 4 semanas, la piel se había recuperado y el TEWL medio era más bajo que el valor original, lo que demuestra que el plasma no afecta al TEWL.

Además, el eritema promedio aumentó inmediatamente después del tratamiento, que puede haber sido causado por la transferencia de calor a la piel, disminuyó después de dos semanas y la piel no mostró efectos manifiestos en la cuarta semana. En conclusión, la chispa de plasma es un método novedoso y asequible para rejuvenecer la piel sin comprometer la barrera cutánea, lo que se puede inferir de este artículo.

En este experimento se utilizaron ratas Wistar macho (4 meses de edad) con un peso de 250 + 50 gr adquiridas del Instituto Pasteur (Teherán, Irán). Doce ratas se dividieron en dos grupos y se mantuvieron en jaulas separadas en entornos de laboratorio convencionales (temperatura ambiente, presión atmosférica, humedad 30 + 10 %, ciclo de luz/oscuridad de 12 h) con fácil acceso a agua y alimento. Después del experimento, todos los ratones fueron donados a la Facultad de Biología de la Universidad Shahid Beheshti para su supervivencia.

Los experimentos con animales se realizaron de acuerdo con las Directrices para el cuidado y uso de animales del Comité de la Universidad de Ciencias Médicas de Teherán. Todos los experimentos con animales descritos fueron aprobados por el Comité de Ética de Experimentación Animal de la Universidad de Ciencias Médicas de Teherán, IRÁN (IR.TUMS.MEDICINE.REC.1400.766). El estudio in vivo se informa de acuerdo con las pautas ARRIVE (Animal Research: Reporting of In Vivo Experiments) para informar experimentos 39,40.

El presente trabajo utilizó el sistema de plasma por chispa de la empresa Plasma Fanavar Jam (Plasma Beuty 100- Fig. 6a). Las propiedades eléctricas del dispositivo de plasma se probaron y demostraron utilizando un osciloscopio y una sonda de alto voltaje (Tekterorix, P6015A, 1:1000). Los cambios de voltaje son sinusoidales, como se ilustra en la Fig. 6b. El dispositivo tiene un voltaje pico a pico de 3,44 kV y una frecuencia de 62,5 kHz. La espectrometría de emisión óptica (OES; Avaspec3648USB2) se utilizó para investigar varias especies activas de especies de plasma frío. Los espectros OES se recolectaron en el rango de 250 a 800 nm a lo largo del eje del plasma. La espectroscopia de emisión óptica del dispositivo de plasma reveló la emisión de especies como OH (309 nm), NO (297 nm) y N2/N2+ (315, 337, 358, 375,4 y 380 nm) en la Fig. 6c9,35 .

Características del dispositivo de plasma frío. (a) dispositivo de plasma, (b) voltaje y frecuencia, (c) el espectro de emisión óptica del dispositivo de plasma y las especies excitadas producidas por él.

Las características biométricas de las muestras, incluido el índice de melanina, el índice de eritema, la hidratación del estrato córneo y la pérdida de agua epidérmica, se midieron con un probador de piel multifuncional (Courage + Khazaka Electronics, Colonia, Alemania). El índice de elasticidad se calculó utilizando un Dual Cutometer® Dual MPA 580 Courage + Khazaka electronic GmbH (Köln. ALEMANIA).

El cutómetro muestra la resistencia de la piel a la presión negativa (rigidez) y su capacidad para volver a su posición original (elasticidad) como una curva (profundidad de penetración en milímetros/tiempo) en tiempo real durante la medición. Examinamos el índice de tracción utilizando las métricas R2 y R5, R2 es la viscoelasticidad en porcentaje, que refleja la resistencia a la fuerza mecánica frente a la capacidad de recuperación, y R5 es la elasticidad neta en porcentaje, que representa la parte elástica de la fase de succión. vs recuperación inmediata durante la fase de relajación4,36.

Se utilizó un dispositivo de imágenes ultrasónicas de la piel (Dub®SkinScanner Taberna pro medium) (Luneburg, ALEMANIA) para medir el grosor de las capas de la piel. Este dispositivo permite la visualización de estructuras hasta una profundidad máxima de 1 cm36. En este experimento se utilizó una sonda con una frecuencia de 75 MHz. Las muestras de piel se analizaron biométricamente antes e inmediatamente después del tratamiento a las 2 y 4 semanas. Todas las medidas se tomaron mientras se relajaba en un ambiente físico controlado (temperatura ambiente 23 °C y humedad 40%).

Se dividieron 12 ratas Wistar en dos grupos de seis para evaluar la eficacia del plasma Spark y sus posibles efectos en el rejuvenecimiento de la piel. El primer grupo recibió plasma, mientras que el segundo fue un grupo de control. Las ratas se anestesiaron con clorhidrato de ketamina (100 mg/kg) y clorhidrato de xilazina (10 mg/kg) antes del tratamiento con plasma. El área detrás del cuello de las ratas se cortó con tijeras, luego se afeitó por completo y se midió con una regla. Se limpió la piel del ratón y se aplicó una crema tópica Xyla-P para proporcionar anestesia local antes de la irradiación. Después de 20 min, el área se limpió y trató en un patrón triangular utilizando un dispositivo de plasma. Después del tratamiento, el área de la región tratada se midió nuevamente usando una regla y también se calculó la cantidad de contracción de la piel. Para informar los posibles efectos secundarios de este método y compararlo con el proceso normal de la piel de las muestras, se realizaron análisis de la piel y biometría antes e inmediatamente después del tratamiento, así como a las 2 y 4 semanas.

Los resultados se expresaron como media ± error estándar de la media (media ± SEM). El análisis de datos estadísticos se realizó mediante la aplicación de way-ANOVA para comparar los grupos utilizando el software Graph Pad Prism (9.0.0). El nivel de significación se consideró inferior a 0,05 (p < 0,05).

Los conjuntos de datos utilizados y analizados durante el estudio actual están disponibles del autor correspondiente previa solicitud razonable.

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Estos autores contribuyeron por igual: Erfan Ghasemi y Mohammad Ali Nilforoushzadeh.

Instituto de Investigación de Láser y Plasma, Universidad Shahid Beheshti, GC, PO Box, Teherán, 19839-6941, Irán

Erfan Ghasemi, Mohammadreza Khani, Parisa Charipoor, Mohammad Eftekhari y Babak Shokri

Centro de Investigación de Piel y Células Madre, Universidad de Ciencias Médicas de Teherán, Teherán, Irán

Mohammad Ali Nilforoushzadeh, Mohammad Amir Amirkhani, Maryam Nouri y Samira Izadpanah

Centro de Investigación de Reparación de la Piel, Centro de Dermatología y Trasplante de Cabello de Jordania, Teherán, Irán

Mohammad Ali Nilforoushzadeh

Departamento de Física de Shahid, Universidad Beheshti, GC, PO Box, Teherán, 19839-6941, Irán

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EG, MAN y MRK iniciaron la investigación y diseñaron los experimentos. MAN, MAA, BS y MRK realizaron todas las partes de los experimentos. EG, MN, PC y SI realizaron análisis biológicos, y EG, PC y ME llevaron a cabo el tratamiento y la caracterización del plasma y analizaron los datos. EG y MRK escribieron el manuscrito. Todos los autores discutieron el resultado y revisaron el manuscrito.

Correspondencia a Mohammadreza Khani o Mohammad Amir Amirkhani.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Ghasemi, E., Nilforoushzadeh, MA, Khani, M. et al. La investigación cuantitativa del plasma de chispa en los parámetros de la piel con elasticidad, grosor, densidad y características biométricas de la piel. Informe científico 13, 7738 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-34425-z

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Recibido: 15 Octubre 2022

Aceptado: 29 de abril de 2023

Publicado: 12 mayo 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-34425-z

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