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Forschung

Mit Plasma Wunden heilen

Plasmastift soll Krankheitserreger abtöten und Regeneration der Haut beschleunigen

Die Doktorandin Kati Landberg untersucht einige Hautproben mit einem MikroskopKati Landberg, Doktorandin am INP Greifswald beim Mikroskopieren von Hautzellen
(Fotograf: Volker Schrader)

Der Stift, den Plasmaphysiker Klaus-Dieter Weltmann in der Hand hält, ist gerade mal so dick wie ein Filzmarker. Aus der Spitze kommt leise zischend ein blau leuchtender Strahl, fein wie eine Nadel und etwa einen Zentimeter lang. "Der Strahl besteht aus ionisiertem Gas, Plasma genannt", sagt Weltmann, der das Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V. (INP) in Greifswald leitet. Plasma bildet - neben fest, flüssig und gasförmig - den vierten Aggregatzustand, den Materie annehmen kann. Bislang werden solche ionisierten Gase zur Beschichtung von Oberflächen (z.B. Implantaten, Getriebeteilen, Plastikfolien) aber auch in Schneidbrennern, Energiesparlampen, Luftfiltern, Halbleiterherstellung und Plasmafernsehern genutzt.

Seit Mitte letzten Jahres testen Physiker, Dermatologen, Unfallchirurgen, Zahnmediziner, Hygieniker und Ingenieure aus Greifswald, Rostock, Stralsund, Neubrandenburg und Berlin gemeinsam im Rahmen des vom Bund mit 7,5 Millionen Euro geförderten Forschungsprojektes Campus PlasmaMed, wie sich Plasma künftig auch für medizinische - insbesondere therapeutische - Zwecke nutzen lässt, etwa um Hautkrankheiten zu lindern oder die Heilung von Wunden zu beschleunigen.

Der Plasmastift wird über eine Hand geführt. Dadurch soll bewiesen werden, dass der Plasmastrahl auf eine für die Haut verträgliche Temperatur gesenkt werden kann.Zukunftsvision Plasmamedizin: Therapeutische Anwendung von kalten Atmosphärendruckplasmen, z.B. zur
Behandlung von Hauterkrankungen und Wunden
(Fotograf: Manuela Glawe)

Bis vor wenigen Jahren ließen sich nur sehr heiße Plasmen erzeugen; die menschliche Haut würde sofort verbrennen, brächte man sie in ihre Nähe. Doch mit einigen technischen Tricks lässt sich die Temperatur auf weniger als vierzig Grad Celsius senken. Durch eine gepulste Energiezufuhr gelangt  nicht so viel Energie ins Gas und das Plasma wird weniger heiß. Zum Beweis, dass das funktioniert, führt Weltmann den Plasmastift dicht über die Hand. Man spürt nichts als einen schwachen, lauwarmen Luftstrom, als würde man sacht auf den Handrücken pusten.

Was man spürt, ist das Edelgas Argon, das aus einer feinen Düse des Plasmastiftes ausströmt und sich mit der Luft vermischt. Wenn das Gasgemisch von der hohen Spannung ionisiert wird, entsteht ein Plasmacocktail aus geladenen Teilchen, UV-Strahlung, elektromagnetischen Felder sowie freien Radikalen - also Molekülen, die besonders gern mit anderen reagieren. In Teamarbeit entfalten die Bestandteile ihre biologische Wirkung. Die freien Radikale töten gemeinsam mit der UV-Strahlung die Keime in der Wunde ab, sodass diese sich nicht mehr entzünden kann. Und Stoffe wie Stickstoffmonoxid, zu dem sich der Stickstoff und der Sauerstoff in der Luft in dem Plasma verbinden, reagieren chemisch mit dem Körpergewebe und unterstützen so die Reparaturmechanismen der Zelle.

Kalte Plasmaquellen dienen bislang vor allem dazu, hitzeempfindliche Materialien, etwa bestimmte Kunststoffe, zu bearbeiten und zu reinigen. "Es gibt aber auch Untersuchungen, insbesondere aus den USA, bei denen man eine Plasmaquelle auf eine Wunde gerichtet und festgestellt hat, dass die Wundheilung dadurch schneller abläuft", berichtet Weltmann.

"Solange eine Wunde infiziert ist, kann sie nicht heilen", sagt Axel Kramer, Mediziner und Hygieniker an der Universität Greifswald. Die Plasmabehandlung eröffne daher völlig neuartige Therapieoptionen, weil die sanfte Flamme offenbar die Zellreparatur anrege und die Heilung beschleunige.

Mit dem Plasmastift wird die Wirkung auf verschiedene Bakterien in einer Petrischale getestetAtmosphärendruck-Plasmajet und in-Vitro-Kultur
Die antimikrobielle Wirksamkeit von Plasma ist eine wichtige Grundlage für
biomedizinische Anwendungen
(Fotograf: Manuela Glawe)

"Noch verstehen wir nicht, wie das im Detail funktioniert", sagt Weltmanns Kollege Thomas von Woedtke. Daher untersucht der Wissenschaftler in seinem Labor am INP unterschiedliche Zell- und Bakterienkulturen, um ihre Reaktion auf Plasma zu testen. Das geladene Gas kommt dabei nicht aus einem Stift, sondern von einer runden Kupferelektrode, die als Deckel auf die Petrischalen gesetzt wird, in denen von Woedtke die Kulturen züchtet. "Sobald wir eine hohe Spannung anlegen, bildet sich an der Oberfläche der Elektrode ein Plasma, das auf die Zellen oder Mikroben am Boden der Petrischale wirkt", erläutert von Woedtke. Zwischen einer halben Minute und fünf Minuten behandelt  der Pharmazeut die Zellkulturen mit dem Plasma. Der Kontakt mit den freien Radikalen reicht, um Krankheitserregern, etwa Staphylokokken, den Garaus zu machen. "Bevor Plasmastifte in Kliniken eingesetzt werden können, müssen wir jedoch ein Plasmagemisch finden, das Krankheitserreger tötet, aber gesunden Hautzellen möglichst wenig schadet." Nur dann sei es möglich, eine Wunde schonend zu sterilisieren. "Wenn uns das gelingt, sind auch viele weitere Anwendungen denkbar - etwa die Beseitigung schädlicher Biofilme, die im Mund Parodontitis auslösen", sagt Klaus-Dieter Weltmann. Eine Art Plasmabürste könnte in Zukunft eine wirkungsvolle Prophylaxe bieten. Auch für die Behandlung von Krebszellen, Pilzerkrankungen oder Schuppenflechte kommt die Therapieform Weltmann zufolge in Frage. Dazu bedürfe es jedoch noch zahlreicher klinischer Studien. Weltmann: "Bis ein Plasmastift tatsächlich in einer Arztpraxis eingesetzt werden kann, müssen noch einige Jahre vergehen."

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    (URL: http://www.bmbf.de/de/3597.php)
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  • Von der Idee zum Produkt ID = 1054

    Titelbild der Publikation

    Erfolge der Projektförderung II

    2009, 56 Seiten

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Hier finden Sie die lieferbaren Materialien.
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