Для чего применяется плазма
Вездесущая плазма
Что такое четвертое состояние вещества, чем оно отличается от трех других и как заставить его служить человеку.
Полтораста лет назад почти все химики и многие физики считали, что материя состоит лишь из атомов и молекул, которые объединяются в более-менее упорядоченные или же совсем неупорядоченные комбинации. Мало кто сомневался, что все или почти все вещества способны существовать в трех разных фазах — твердой, жидкой и газообразной, которые они принимают в зависимости от внешних условий. Но гипотезы о возможности других состояний вещества уже высказывались.
Эту универсальную модель подтверждали и научные наблюдения, и тысячелетия опыта обыденной жизни. В конце концов, каждый знает, что вода при охлаждении превращается в лед, а при нагревании закипает и испаряется. Свинец и железо тоже можно перевести и в жидкость, и в газ, их надо лишь нагреть посильнее. С конца XVIII века исследователи замораживали газы в жидкости, и выглядело вполне правдоподобным, что любой сжиженный газ в принципе можно заставить затвердеть. В общем, простая и понятная картина трех состояний вещества вроде бы не требовала ни поправок, ни дополнений.
Ученые того времени немало удивились бы, узнав, что твердое, жидкое и газообразное состояния атомно-молекулярного вещества сохраняются лишь при относительно низких температурах, не превышающих 10000°, да и в этой зоне не исчерпывают всех возможных структур (пример — жидкие кристаллы). Нелегко было бы и поверить, что на их долю приходится не больше 0,01% от общей массы нынешней Вселенной. Сейчас-то мы знаем, что материя реализует себя во множестве экзотических форм. Некоторые из них (например, вырожденный электронный газ и нейтронное вещество) существуют лишь внутри сверхплотных космических тел (белых карликов и нейтронных звезд), а некоторые (такие как кварк-глюонная жидкость) родились и исчезли в краткий миг вскоре после Большого взрыва. Однако интересно, что предположение о существовании первого из состояний, выходящих за рамки классической триады, было высказано все в том же ХIХ столетии, причем в самом его начале. В предмет научного исследования оно превратилось много позже, в 1920-х. Тогда же и получило свое название — плазма.
Во второй половине 70-х годов XIX века член Лондонского королевского общества Уильям Крукс, весьма успешный метеоролог и химик (он открыл таллий и чрезвычайно точно определил его атомный вес), заинтересовался газовыми разрядами в вакуумных трубках. К тому времени было известно, что отрицательный электрод испускает эманацию неизвестной природы, которую немецкий физик Ойген Голдштейн в 1876 году назвал катодными лучами. После множества опытов Крукс решил, что эти лучи есть не что иное, как частицы газа, которые после столкновения с катодом приобрели отрицательный заряд и стали двигаться в направлении анода. Эти заряженные частицы он назвал «лучистой материей», radiant matter.
Следует признать, что в таком объяснении природы катодных лучей Крукс не был оригинален. Еще в 1871 году сходную гипотезу высказал крупный британский инженер-электротехник Кромвелл Флитвуд Варли, один из руководителей работ по прокладке первого трансатлантического телеграфного кабеля. Однако результаты экспериментов с катодными лучами привели Крукса к очень глубокой мысли: среда, в которой они распространяются, – это уже не газ, а нечто совершенно иное. 22 августа 1879 года на сессии Британской ассоциации в поддержку науки Крукс заявил, что разряды в разреженных газах «так непохожи на все происходящее в воздухе или любом газе при обычном давлении, что в этом случае мы имеем дело с веществом в четвертом состоянии, которое по свойствам отличается от обычного газа в такой же степени, что и газ от жидкости».
Нередко пишут, что именно Крукс первым додумался до четвертого состояния вещества. В действительности эта мысль гораздо раньше осенила Майкла Фарадея. В 1819 году, за 60 лет до Крукса, Фарадей предположил, что вещество может пребывать в твердом, жидком, газообразном и лучистом состояниях, radiant state of matter. В своем докладе Крукс прямо сказал, что пользуется терминами, заимствованными у Фарадея, но потомки об этом почему-то забыли. Однако фарадеевская идея была все-таки умозрительной гипотезой, а Крукс обосновал ее экспериментальными данными.
Катодные лучи интенсивно изучали и после Крукса. В 1895 году эти эксперименты привели Вильяма Рёнтгена к открытию нового вида электромагнитного излучения, а в начале ХХ века обернулись изобретением первых радиоламп. Но круксовская гипотеза четвертого состояния вещества не вызвала интереса у физиков — скорее всего потому, что в 1897 году Джозеф Джон Томсон доказал, что катодные лучи представляют собой не заряженные атомы газа, а очень легкие частицы, которые он назвал электронами. Это открытие, казалось, сделало гипотезу Крукса ненужной.
Однако она возродилась, как феникс из пепла. Во второй половине 1920-х будущий нобелевский лауреат по химии Ирвинг Ленгмюр, работавший в лаборатории корпорации General Electric, вплотную занялся исследованием газовых разрядов. Тогда уже знали, что в пространстве между анодом и катодом атомы газа теряют электроны и превращаются в положительно заряженные ионы. Осознав, что подобный газ имеет множество особых свойств, Ленгмюр решил наделить его собственным именем. По какой-то странной ассоциации он выбрал слово «плазма», которое до этого использовали лишь в минералогии (это еще одно название зеленого халцедона) и в биологии (жидкая основа крови, а также молочная сыворотка). В своем новом качестве термин «плазма» впервые появился в статье Ленгмюра «Колебания в ионизованных газах», опубликованной в 1928 году. Лет тридцать этим термином мало кто пользовался, но потом он прочно вошел в научный обиход.
Классическая плазма — это ионно-электронный газ, возможно, разбавленный нейтральными частицами (строго говоря, там всегда присутствуют фотоны, но при умеренных температурах их можно не учитывать). Если степень ионизации не слишком мала (как правило, вполне достаточно одного процента), этот газ демонстрирует множество специфических качеств, которыми не обладают обычные газы. Впрочем, можно изготовить плазму, в которой свободных электронов не будет вовсе, а их обязанности возьмут на себя отрицательные ионы.
Для простоты рассмотрим лишь электронно-ионную плазму. Ее частицы притягиваются или отталкиваются в соответствии с законом Кулона, причем это взаимодействие проявляется на больших расстояниях. Именно этим они отличаются от атомов и молекул нейтрального газа, которые чувствуют друг друга лишь на очень малых дистанциях. Поскольку плазменные частицы пребывают в свободном полете, они легко смещаются под действием электрических сил. Для того чтобы плазма находилась в состоянии равновесия, необходимо, чтобы пространственные заряды электронов и ионов полностью компенсировали друг друга. Если это условие не выполняется, в плазме возникают электрические токи, которые восстанавливают равновесие (например, если в какой-то области образуется избыток положительных ионов, туда мгновенно устремятся электроны). Поэтому в равновесной плазме плотности частиц разных знаков практически одинаковы. Это важнейшее свойство называется квазинейтральностью.
Практически всегда атомы или молекулы обычного газа участвуют только в парных взаимодействиях — сталкиваются друг с другом и разлетаются в стороны. Иное дело плазма. Поскольку ее частицы связаны дальнодействующими кулоновскими силами, каждая из них находится в поле ближних и дальних соседей. Это означает, что взаимодействие между частицами плазмы не парное, а множественное — как говорят физики, коллективное. Отсюда следует стандартное определение плазмы — квазинейтральная система большого числа разноименных заряженных частиц, демонстрирующих коллективное поведение.
Плазма отличается от нейтрального газа и реакцией на внешние электрические и магнитные поля (обычный газ их практически не замечает). Частицы плазмы, напротив, чувствуют сколь угодно слабые поля и немедленно приходят в движение, порождая объемные заряды и электрические токи. Еще одна важнейшая особенность равновесной плазмы — зарядовое экранирование. Возьмем частицу плазмы, скажем, положительный ион. Он притягивает электроны, которые формируют облако отрицательного заряда. Поле такого иона ведет себя в соответствии с законом Кулона лишь в его окрестности, а на расстояниях, превышающих определенную критическую величину, очень быстро стремится к нулю. Этот параметр называется дебаевским радиусом экранирования — в честь голландского физика Питера Дебая, который описал этот механизм в 1923 году.
Легко понять, что плазма сохраняет квазинейтральность, лишь если ее линейные размеры по всем измерениям сильно превышают дебаевский радиус. Стоит отметить, что этот параметр возрастает при нагреве плазмы и падает по мере увеличения ее плотности. В плазме газовых разрядов по порядку величины он равен 0,1 мм, в земной ионосфере — 1 мм, в солнечном ядре — 0,01 нм.
В наши дни плазма используется в великом множестве технологий. Одни из них известны каждому (газосветные лампы, плазменные дисплеи), другие представляют интерес для узких специалистов (производство сверхпрочных защитных пленочных покрытий, изготовление микрочипов, дезинфекция). Однако наибольшие надежды на плазму возлагают в связи с работами по осуществлению управляемых термоядерных реакций. Это и понятно. Чтобы ядра водорода слились в ядра гелия, их надо сблизить на расстояние порядка одной стомиллиардной доли сантиметра — а там уже заработают ядерные силы. Такое сближение возможно лишь при температурах в десятки и сотни миллионов градусов — в этом случае кинетической энергии положительно заряженных ядер хватит для преодоления электростатического отталкивания. Поэтому для управляемого термоядерного синтеза необходима высокотемпературная водородная плазма.
Правда, плазма на основе обычного водорода здесь не поможет. Такие реакции происходят в недрах звезд, но для земной энергетики они бесполезны, поскольку слишком мала интенсивность энерговыделения. Лучше всего использовать плазму из смеси тяжелых изотопов водорода дейтерия и трития в пропорции 1:1 (чисто дейтериевая плазма тоже приемлема, хотя даст меньше энергии и потребует более высоких температур для поджига).
Однако для запуска реакции одного нагрева маловато. Во-первых, плазма обязана быть достаточно плотной; во-вторых, попавшие в зону реакции частицы не должны покидать ее слишком быстро — иначе потеря энергии превысит ее выделение. Эти требования можно представить в виде критерия, который в 1955 году предложил английский физик Джон Лоусон. В соответствии с этой формулой произведение плотности плазмы на среднее время удержания частиц должно быть выше некоторой величины, определяемой температурой, составом термоядерного топлива и ожидаемым коэффициентом полезного действия реактора.
Легко увидеть, что существуют два пути выполнения критерия Лоусона. Можно сократить время удержания до наносекунд за счет сжатия плазмы, скажем, до 100–200 г/см 3 (поскольку плазма при этом не успевает разлететься, этот метод удержания называют инерционным). Физики отрабатывают эту стратегию с середины 1960-х годов; сейчас ее наиболее совершенной версией занимается Ливерморская национальная лаборатория. В этом году там начнут эксперименты по компрессии миниатюрных капсул из бериллия (диаметр 1,8 мм), заполненных дейтериево-тритиевой смесью, с помощью 192 ультрафиолетовых лазерных пучков. Руководители проекта полагают, что не позднее 2012 года они смогут не только поджечь термоядерную реакцию, но и получить положительный выход энергии. Возможно, аналогичная программа в рамках проекта HiPER (High Power Laser Energy Research) в ближайшие годы будет запущена и в Европе. Однако даже если эксперименты в Ливерморе полностью оправдают возлагаемые на них ожидания, дистанция до создания настоящего термоядерного реактора с инерционным удержанием плазмы все равно останется очень большой. Дело в том, что для создания прототипа электростанции необходима очень скорострельная система сверхмощных лазеров. Она должна обеспечить такую частоту вспышек, зажигающих дейтериево-тритиевые мишени, которая в тысячи раз превысит возможности ливерморской системы, делающей не более 5–10 выстрелов в секунду. Сейчас активно обсуждаются различные возможности создания таких лазерных пушек, но до их практической реализации еще очень далеко.
Альтернативно можно работать с разреженной плазмой (плотностью в нанограммы на кубический сантиметр), удерживая ее в зоне реакции не менее нескольких секунд. В таких экспериментах вот уже более полувека применяют различные магнитные ловушки, которые удерживают плазму в заданном объеме за счет наложения нескольких магнитных полей. Самыми перспективными считают токамаки — замкнутые магнитные ловушки в форме тора, впервые предложенные А. Д. Сахаровым и И. Е. Таммом в 1950 году. В настоящее время в различных странах работает с дюжину таких установок, крупнейшие из которых позволили приблизиться к выполнению критерия Лоусона. Международный экспериментальный термоядерный реактор, знаменитый ITER, который построят в поселке Кадараш неподалеку от французского города Экс-ан-Прованс, — тоже токамак. Если все пойдет по плану, ITER позволит впервые получить плазму, удовлетворяющую лоусоновскому критерию, и поджечь в ней термоядерную реакцию.
«За последние два десятка лет мы добились огромного прогресса в понимании процессов, которые происходят внутри магнитных плазменных ловушек, в частности — токамаков. В целом мы уже знаем, как движутся частицы плазмы, как возникают неустойчивые состояния плазменных потоков и до какой степени увеличивать давление плазмы, чтобы ее все-таки можно было удержать магнитным полем. Были также созданы новые высокоточные методы плазменной диагностики, то есть измерения различных параметров плазмы, — рассказал «ПМ» профессор ядерной физики и ядерных технологий Массачусетского технологического института Йен Хатчинсон, который свыше 30 лет занимается токамаками. — К настоящему времени в крупнейших токамаках достигнуты мощности выделения тепловой энергии в дейтериево-тритиевой плазме порядка 10 мегаватт на протяжении одной-двух секунд. ITER превзойдет эти показатели на пару порядков. Если мы не ошибаемся в расчетах, он сможет выдавать не менее 500 мегаватт в течение нескольких минут. Если уж совсем повезет, энергия будет генерироваться вообще без ограничения времени, в стабильном режиме».
Волны в плазме
Коллективный характер внутриплазменных явлений приводит к тому, что эта среда гораздо более склонна к возбуждению различных волн, нежели нейтральный газ. Простейшие из них изучали еще Ленгмюр с его коллегой Леви Тонксом (более того, анализ этих колебаний сильно укрепил Ленгмюра в мысли, что он имеет дело с новым состоянием вещества). Пусть в каком-то участке равновесной плазмы немного изменилась электронная плотность — иначе говоря, группа соседних электронов сдвинулась из прежнего положения. Тут же возникнут электрические силы, возвращающие удравшие электроны в начальную позицию, которую те по инерции чуть-чуть проскочат. В итоге появится очаг колебаний, которые станут распространяться по плазме в виде продольных волн (в очень холодной плазме они могут быть и стоячими). Эти волны так и называются — ленгмюровскими.
Открытые Ленгмюром колебания накладывают ограничение на частоту электромагнитных волн, которые могут проходить через плазму. Она должна превышать ленгмюровскую частоту, в противном случае электромагнитная волна затухнет в плазме или же отразится, как свет от зеркала. Это и происходит с радиоволнами с длиной волны свыше примерно 20 м, которые не проходят сквозь земную ионосферу.
В намагниченной плазме могут рождаться и поперечные волны. Впервые их существование в 1942 году предсказал шведский астрофизик Ханнес Альфвен (в эксперименте их обнаружили 17 годами позже). Альфвеновские волны распространяются вдоль силовых линий внешнего магнитного поля, которые вибрируют, как натянутые струны (плазменные частицы, ионы и электроны, смещаются перпендикулярно этим линиям). Интересно, что скорость таких волн определяется только плотностью плазмы и напряженностью магнитного поля, однако не зависит от частоты. Волны Альфвена исполняют немалую роль в космических плазменных процессах — считается, например, что именно они обеспечивают аномальный нагрев солнечной короны, которая в сотни раз горячее солнечной атмосферы. Им сродни и свистящие атмосферики, волновые хвосты грозовых разрядов, которые создают радиопомехи. В плазме возникают и волны более сложной структуры, обладающие как продольными, так и поперечными компонентами.
Профессор Хатчинсон также подчеркнул, что ученые сейчас хорошо понимают характер процессов, которые должны происходить внутри этого огромного токамака: «Мы даже знаем условия, при которых плазма подавляет свои собственные турбулентности, а это очень важно для управления работой реактора. Конечно, необходимо решить множество технических задач — в частности, завершить разработку материалов для внутренней облицовки камеры, способных выдержать интенсивную нейтронную бомбардировку. Но с точки зрения физики плазмы картина достаточно ясна — во всяком случае мы так считаем. ITER должен подтвердить, что мы не ошибаемся. Если все так и будет, придет черед и токамаку следующего поколения, который станет прототипом промышленных термоядерных реакторов. Но сейчас об этом говорить еще рано. А пока мы рассчитываем, что ITER начнет работать в конце этого десятилетия. Скорее всего, он сможет генерировать горячую плазму никак не раньше 2018 года — во всяком случае по нашим ожиданиям». Так что с точки зрения науки и техники у проекта ITER неплохие перспективы.
Плазменные чудеса
Использование плазмы позволяет решать задачи, которые еще не так давно решению не поддавались. Возьмем, к примеру, переработку угля или биомассы в горючий газ, богатый водородом. Немецкие химики научились этому еще в середине 30-х годов прошлого века, что позволило Германии во время Второй мировой войны создать мощную индустрию по выпуску синтетического горючего. Однако это чрезвычайно затратная технология, и в мирное время она неконкурентоспособна.
По словам Александра Фридмана, в настоящее время уже созданы установки для генерации мощных разрядов холодной плазмы, в которой температура ионов не превышает сотен градусов. Они дают возможность дешево и эффективно получать из угля и биомассы водород для синтетического горючего или же заправки топливных элементов. Причем установки эти достаточно компактны, чтобы их можно было разместить на автомобиле (на стоянке, например, для работы кондиционера не нужно будет включать двигатель — энергию дадут топливные элементы). Отлично работают и полупромышленные пилотные установки для переработки угля в синтез-газ с помощью холодной плазмы.
«В упомянутых процессах углерод рано или поздно окисляется до двуокиси и моноокиси, — продолжает профессор Фридман. — А вот лошади получают энергию, перерабатывая овес и сено в навоз и выделяя лишь небольшое количество углекислого газа. В их пищеварительной системе углерод окисляется не полностью, а лишь до субоксидов, в основном до С3О2. Эти вещества лежат в основе полимеров, из которых состоит навоз. Конечно, в этом процессе выделяется приблизительно на 20% меньше химической энергии, чем при полном окислении, но зато практически отсутствуют парниковые газы. В нашем институте мы сделали экспериментальную установку, которая с помощью холодной плазмы как раз и способна перерабатывать бензин в такой вот продукт. Это настолько впечатлило большого поклонника автомобилей — принца Монако Альберта II, что он заказал нам автомобиль с такой силовой установкой. Правда, пока только игрушечный, которому к тому же нужно дополнительное питание — батарейки для конвертера. Такая машинка будет ездить, выбрасывая что-то вроде катышков сухого помета. Правда, для работы конвертера нужна батарейка, которая сама по себе гоняла бы игрушку несколько быстрее, но ведь, как говорится, лиха беда начало. Я могу себе представить, что лет через десять появятся настоящие автомобили с плазменными конверторами бензина, которые будут ездить, не загрязняя атмосферу».
Одно из чрезвычайно перспективных применений холодной плазмы — в медицине. Давно известно, что холодная плазма порождает сильные окислители и поэтому отлично подходит для дезинфекции. Но для ее получения нужны напряжения в десятки киловольт, с ними лезть в человеческий организм опасно. Однако, если эти потенциалы генерируют токи небольшой силы, никакого вреда не будет. «Мы научились получать в холодной плазме очень слабые однородные разрядные токи под напряжением в 40 киловольт, — говорит профессор Фридман.– Оказалось, что такая плазма быстро заживляет раны и даже язвы. Сейчас этот эффект изучается десятками медицинских центров в различных странах. Уже выяснилось, что холодная плазма может превратиться в орудие борьбы с онкологическими заболеваниями — в частности, с опухолями кожи и мозга. Конечно, пока опыты производятся исключительно на животных, но в Германии и России уже получено разрешение на клинические испытания нового метода лечения, а в Голландии делают очень интересные эксперименты по плазменному лечению воспаления десен. Кроме того, около года назад мы смогли зажечь холодный разряд прямо в желудке живой мыши! При этом выяснилось, что он хорошо работает для лечения одной из тяжелейших патологий пищеварительного тракта — болезни Крона. Так что сейчас на наших глазах рождается плазменная медицина — совершенно новое медицинское направление».
Переливание плазмы крови: насколько эффективно при коронавирусе?
16 апреля 2020 года Городская больница №40 Курортного района начала принимать больных с новой коронавирусной инфекцией. Для этих целей перепрофилировали терапевтический корпус на 130 коек, к 100 из них подвели кислород и аппараты ИВЛ. Учитывая высокий уровень оснащения медучреждения, в стационар Сестрорецка стали доставлять самых тяжелых больных.
По мере получения информации о вирусе медики непрерывно разрабатывали методы лечения опасной инфекции. Для всех пациентов, поступающих в стационар с положительным тестом на КОВИД, стала доступна комплексная терапия, включающая использование интерлейкиновых препаратов, влияющих на воспалительный ответ, а также противовирусных средств и методов гравитационной хирургии. Однако настоящим прорывом в лечении коронавирусных больных стало переливание плазмы крови от людей, которые выздоровели.
Переливание плазмы
Способ лечения, при котором больному вводится плазма крови, взятая у переболевшего аналогичным вирусом человека, начали исследовать еще два века назад. В начале эффективность такой терапии проверяли на животных. В 1916 году этот способ впервые опробовали на человеке – 26 больным острым полиомиелитом дали сыворотку крови выздоровевших. С тех пор переливание плазмы стали использовать для лечения и профилактики многих инфекций.
Когда на фармацевтическом рынке появились антибиотики и вакцины, введение плазмы отошло на второй план. Однако в начале XXI века медикам вновь пришлось вспомнить об этом методе. Переливание плазмы успешно применялось при лечении эпидемии атипичной пневмонии, пандемического гриппа H1N1 и вспышек вируса Эбола. Сегодня таким образом лечат коронавирусных больных во многих странах мира.
Лечение плазмой крови
Заведующий отделением реанимации и интенсивной терапии Городской больницы №40 Дмитрий Ильин стал первым в Петербурге пациентом, которому перелили плазму крови от донора, переболевшего КОВИД. Изначально заболевание протекало в легкой форме, однако постепенно состояние врача ухудшилось, несмотря на то, что он принимал все необходимые препараты.
1 мая объем поражения легочной ткани был до 20%, это легкая степень по КТ. В дальнейшем через 5 дней на фоне выраженной интоксикации, количество поражения легочной ткани было уже больше 50.
Дмитрий Ильин, врач-анестезиолог-реаниматолог, заведующий отделением реанимации и интенсивной терапии СПБ ГБУЗ «Городская больница №40»
Когда болезнь стала представлять серьезную угрозу для жизни, Дмитрия Ильина госпитализировали в отделение реанимации инфекционного корпуса №3 40-й больницы. Перед тем, как перевести врача на аппарат искусственной вентиляции легких, на нем решили испробовать плазму.
Все очень переживали и надеялись, что данная методика, которая использовалась впервые, поможет мне выйти из этого состояния. После переливания плазмы, переливалась дважды плазма, состояние значительно улучшилось, интоксикация снизилась, ушла температура, наладилась сатурация. Дыхательная недостаточность стала постепенно улучшаться.
Дмитрий Ильин, врач-анестезиолог-реаниматолог, заведующий отделением реанимации и интенсивной терапии СПБ ГБУЗ «Городская больница №40»
Восстановление Дмитрия заняло чуть больше двух месяцев. После реанимации была реабилитация, затем его отправили на амбулаторное лечение. Сегодня заведующий отделением полностью оправился после тяжелой болезни и вернулся к работе.
Еще одним пациентом, которому помогла плазма переболевших коронавирусом людей, также стал врач Городской больницы №40. Заведующий отделением реабилитации спинальных больных и черепно-мозговой травмы Анатолий Спирин рассказал о симптомах заболевания и лечении.
Был сильный кашель и насморк, болела голова. Я не могу сказать, что это что-то удивительное, но все-таки было чем-то навязчивым.
Анатолий Спирин, заведующий отделением реабилитации спинальных больных и черепно-мозговой травмы СПб ГБУЗ «Городская больница №40»
Ухудшение наступило на пятый день заболевания – подскочила температура и появились затруднения в дыхании.
Действительно была одышка, не хватало воздуха, приходилось дышать кислородом, все это нарастало. Но, к счастью, плазма сыграла решающую роль. Температура упала, я спал ночь, не захлебываясь. Утром проснулся не то, чтобы здоровым, но я понял, что-то изменилось в хорошую сторону.
Анатолий Спирин, заведующий отделением реабилитации спинальных больных и черепно-мозговой травмы СПб ГБУЗ «Городская больница №40»
Несмотря на строгое соблюдение мер профилактики и постоянную диагностику, заведующая бактериологической лабораторией 40-й больницы Лидия Липская все-таки заболела коронавирусом в августе. Состояние быстро ухудшалось – у женщины появилась отдышка, было тяжело подниматься по лестнице.
Все меры были приняты, меня положили под капельницу, взяли все показания. Понятно, что у меня был интерлейкиновый шторм. У меня был повышен C-реактивный белок – это два признака, на них ориентируются доктора. И мои коллеги сказали, Лидия Викторовна, давайте, мы вам все-таки сделаем плазму.
Лидия Липская, врач-бактериолог высшей категории, заведующая бактериологической лабораторией СПБ ГБУЗ «Городская больница №40»
При введении плазмы в первые (максимум третьи) сутки у человека наблюдается улучшение состояния: уменьшается лихорадка и одышка, снижаются лабораторные показатели, которые отображают проявление цитокинового шторма (неконтролируемое воспаление, которое приводит к повреждению собственных тканей организма).
Получается, что при введении плазмы мы обрываем переход от среднетяжелого течения в тяжелое, замедляем прогрессирование тяжелого течения и даем шанс на выживание пациентам с крайне тяжелым течением КОВИД.
Анна Анисенкова, заведующая инфекционным отделением СПБ ГБУЗ «Городская больница №40»
Плазма крови
После забора донорскую плазму, как правило, замораживают на полгода. По истечению этого срока донора проверяют повторно. В ситуации с коронавирусом счет идет на дни, часы и минуты. Поэтому на станции переливания крови используют другую технологию, так называемую патоген-редукцию. Ее принцип заключается в уничтожении всех теоретически возможных возбудителей гемотрансмиссивных инфекций в конкретном компоненте крови. На выходе получается иммунная плазма, содержащая антитела к SARS-CoV2 в активированном виде.
Попадая в организм реципиента, такие антитела дают немедленную реакцию на вирус – образование иммуноглобулинов. Эти белки изучают молекулы вируса и нейтрализуют их. Таким образом, введенная иммунная плазма не только противодействует вирусу, но и координирует собственные ресурсы организма.
На сегодняшний день мы уже шесть месяцев работаем с антиковидной плазмой. Есть некоторые итоги. В настоящий момент примерно 400 пациентов сдали кровь для производства антиковидной плазмы для нашего стационара, и в нашем стационаре 245 человек получили эту плазму.
Евгений Гарбузов, заведующий отделением анестезиологии и реанимации СПБ ГБУЗ «Городская больница №40»
Доноры плазмы
Одними из первых доноров плазмы были врачи НИИ травматологии и ортопедии имени Вредена, которые оказались в заложниках у вируса в закрытом на карантин институте.
До реанимации, конечно, дело не дошло, но высоченная температура, сумасшедшая слабость, тяжелый грипп, умноженный в 5-6 раз. Почти на 20 дней пропал вкус, пропало обоняние. До сих пор остались многие проблемы с этим связанные.
Евгений Сорокин, донор плазмы крови
После выздоровления у Евгения оказался высокий титр нейтрализующих антител, и он решил помочь пациентам 40-й больницы.
Я поехал на станцию переливания крови на Московском, сдал плазму. Это не составило большого труда, хотя раньше я этого не делал в силу разных обстоятельств. И с тех пор я сдавал ее уже четыре раза.
Евгений Сорокин, донор плазмы крови
Переболевший коронавирусом Павел Коган также сдавал плазму четыре раза. Он на личном примере знает, насколько коварной может оказаться болезнь.
Если рассматривать это во временном промежутке, то ощущение болезни уходило около полутора месяцев. Самым неприятным помимо температуры, потери запаха и вкуса, стало катастрофическое чувство усталости. Такое ощущение, что ты только что вернулся с большого кросса, с большой пробежки. Прогулка из комнаты до кухни по ощущениям воспринималась как хорошая физическая тренировка.
Павел Коган, донор плазмы крови
Чтобы сдать плазму, потенциальному донору необходимо пройти бесплатное обследование на базе Городской больницы №40 Сестрорецка. Получив подтверждение о наличие антител и отсутствия противопоказаний, он может отправиться на станцию переливания крови.
Не надо ничего бояться, надо понимать, что это процедура нередка, это очень популярная процедура за рубежом, и в нашей стране это приобретает все больший охват. Хочется пожелать, чтобы вы понимали и ценили не только свое здоровье, но и пытались помочь окружающим вас людям и тем, кто в этом нуждается.
Павел Коган, донор плазмы крови
Когда все начиналось, никто не верил, что есть какой-то коронавирус, есть какие-то проблемы. Но, пережив это сам, я понял, что это гораздо хуже, чем мы все думаем. И неизвестно, сколько все это продлится, и если у людей есть возможность помочь другим – надо так делать.
Евгений Сорокин, донор плазмы крови
Врачи подчеркивают, что переливание плазмы крови переболевших КОВИД людей может быть эффективно в начале болезни. Процедура помогает пациентам с недостаточностью собственного иммунного ответа и препятствует переходу заболевания в тяжелую форму.
Плазма эффективна на ранних этапах развития заболевания, на 3, 5, 7 сутки от начала клинической картины, когда идет активная репликация вируса, когда пациент высоко лихорадит, когда объем поражения легких еще не достиг критических величин, когда он ограничивается КТ 2, КТ 3. В более поздние сроки развития заболевания эффективность плазмы, к сожалению, значительно снижается. Плазма – это пассивный иммунитет, то есть мы вводим готовые антитела в организм человека, которые и уничтожают вирус.
Евгений Гарбузов, заведующий отделением анестезиологии и реанимации СПБ ГБУЗ «Городская больница №40»
В период сезонного подъема заболеваемости Городская больница №40 остро нуждается в донорской плазме.
В нашем многомиллионном городе при наличии тенденции к увеличению заболеваемости только медики не справятся. Плазму невозможно синтезировать или произвести, как производятся другие фармпрепараты. Ее можно только сдать, поэтому у нас обращение ко всем петербуржцам. Мы с надеждой ждем вашего отклика и участия в процессе сдачи антиковидной плазмы, формирования банка этой плазмы для лечения, в том числе, и жителей Петербурга. Давайте лечить КОВИД вместе.
Анна Анисенкова, заведующая инфекционным отделением СПБ ГБУЗ «Городская больница №40»