Zur Startseite
Medizin
Ein Stoff, aus dem viele Träume sind
Kaltes Plasma aus der Raumfahrt-Forschung kann bei Wund-Behandlungen ein Durchbruch sein. Regensburg forscht an der Spitze.
Regensburg.Ein warmer Lufthauch. Ein leicht stechender Geruch. Ein violettes Licht. Mehr ist nicht wahrzunehmen. Doch was da in wenigen Sekunden in einem Behandlungszimmer der Klinik und Poliklinik für Dermatologie an der Universitätsklinik Regensburg passiert, ist ein Vorgang, der unser Leben entscheidend verändern kann. Verströmt wird kaltes Plasma. Ein Stoff, aus dem im Moment viele Träume sind.
Träume jedoch, die auf einer festen wissenschaftlichen Grundlage aufbauen – und in Regensburg wird daran mitgebaut. Professor Sigrid Karrer war an einer der weltweit ersten klinischen Studien am Menschen beteiligt. Untersucht wurde die Behandlung von chronisch infizierten Wunden mit kaltem Plasma. Für die Ergebnisse interessiert sich sogar die US-Weltraumbehörde Nasa. So sehr, dass ein Nasa-Team im Februar nach Regensburg kam, um für eine Fernsehdokumentation vor dem Hintergrund einer globalen Bedrohung durch multiresistente Keime und Antibiotikaresistenzen sowie der Fähigkeit von kaltem Plasma, alle Arten von Bakterien schnell und wirkungsvoll zu vernichten, ein Interview aufzunehmen.
Vierter Aggregatszustand
Kaltes Plasma ist eine Entdeckung aus der Raumfahrt. Gregor Morfill, Astrophysiker am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching, stieß 1993 auf ein seltsames Phänomen im Weltall. In den kalten, staubigen Saturnringen entdeckte er Plasmastrukturen, die erstaunlich regelmäßig waren. Morfill tüftelte im Labor solange weiter, bis er die Strukturen nachbilden konnte. Experimente an Bord der Internationalen Raumstation (ISS) belegten, dass seine Vorstellungen über die Entstehung von kaltem Plasma zutreffen. Plasma ist der vierte Aggregatszustand – nach fest, flüssig und gasförmig. Es entsteht, wenn einem Gas so lange weiter Energie zugeführt wird, bis sich Elektronen aus den Atomen lösen. 99 Prozent der sichtbaren Materie im Universum bestehen aus Plasmen.
Das Licht in Energiesparlampen
Natürlich vorkommende Plasmen sind außerordentlich heiß. Die Sonne etwa besteht größtenteils aus Plasma. Auf der Erde bringen die elektrisch geladenen Gasgemische Energiesparlampen zum Leuchten oder werden beim Lichtbogenschweißen eingesetzt. Die Plasmaforschung auf der ISS hilft auch dabei, Staubbildung beim Herstellungsprozess von Mikrochips zu kontrollieren.
Dank der Entdeckungen des Physikers Morfill gelang es, kalte Plasmen bei atmosphärischem Druck zu erzeugen. Niedertemperaturplasmen sind kalt – zumindest im Vergleich zu heißem Plasma –, weil das Trägergas – beispielsweise Argon, Helium oder die Umgebungsluft – nur ganz schwach ionisiert wird. So lässt sich die Temperatur des Plasmas auf Raumtemperatur einstellen. Dadurch, dass das Plasma derart unter Kontrolle gebracht werden kann, ergeben sich ganz neue Anwendungsfelder. Die Entdeckung, dass kalte Plasmen auch bei der Hygiene und in der Medizin von Nutzen sein können, etwa bei chronischen Wunden, war allerdings unerwartet. Kaltes Plasma vernichtet Viren, Bakterien und Pilze – und das sekundenschnell.
In Deutschland leiden etwa fünf Millionen Menschen an chronischen Wunden, die trotz Therapie nach acht Wochen noch nicht abgeheilt sind. Ursachen gibt es viele. Die Dermatologin Karrer nennt venöse Abflussstörungen, arterielle Durchblutungsstörungen und Stoffwechselstörungen, wie sie bei Patienten mit Diabetes und Dekabitalulzera, also Wundliegegeschwüren, vorkommen. Außerdem siedeln sich in der Regel Bakterien in der Wunde an, wodurch die Heilung zusätzlich behindert wird. Karrer weist auf eine weitere Problematik hin: multiresistente Keime. Doch die erste große klinische Studie an Patienten gibt Grund zur Zuversicht. Wissenschaftler vom Klinikum Schwabing in München, der Uniklinik Regensburg und dem Garchinger Max-Planck Institut behandelten die chronischen Wunden von Patienten zusätzlich mit Plasma. Das Ergebnis: Die Zahl der krank machenden Keime konnte stark reduziert werden.
Viele Einsatzmöglichkeiten
Karrer führt aus, dass zudem beobachtet werden konnte, dass die Wundheilung gefördert wurde. Die Patienten hatten weder Schmerzen, noch traten Nebenwirkungen auf. Dass die Mikroben zwar abgetötet werden, die menschlichen Körperzellen aber nicht, erklärt Karrer mit den unterschiedlichen Zellwänden. Menschliche Zellen auf der Haut, seien widerstandsfähiger und böten weniger Angriffsfläche. Die Behandlung mit Plasma bietet zudem keinen Angriffspunkt für allergische Reaktionen und Hinweise, dass Bakterien Resistenzen bilden, gibt es ebenfalls nicht. Das sind eine Reihe von Vorteilen im Vergleich zum herkömmlichen Einsatz von Antiseptika oder Antibiotika. Es tun sich aber auch noch weitere Möglichkeiten auf. Verschiedene Studien haben gezeigt, dass Tumorzellen abgetötet werden können, wenn sie mit kaltem Plasma in Kontakt kommen. Wenige Sekunden reichen aus für diesen tödlichen Effekt, während Normalzellen unbeeinflusst bleiben.
Ein sehr realistischer Anwendungsbereich von kaltem Plasma ist der als Sterilisator für medizinische Geräte und Oberflächen. Auch die Nahrungsmittelindustrie ist interessiert, denn es bietet sich eine Möglichkeit, frische und hitzeempfindliche Lebensmittel zu entkeimen. Was noch fehlt sind umfassendere Studien in Bezug auf das Nebenwirkungspotenzial von Plasmabehandlungen.
Hohe Kosten, keine Kassenleistung
Inzwischen sind verschiedene zertifizierte Plasmageräte in Deutschland als Medizingeräte im Einsatz. Ein Hemmnis sind die hohen Kosten. Der MicroPlaSter, der bei der klinischen Studie an der Uniklinik Regensburg im Einsatz war, und nun unter dem Namen Adtec SteriPlas erhältlich ist, schlägt mit einer fünf- bis sechsstelligen Summe zu Buche. Er besitzt eine Plasmafackel mit sechs Elektroden. Die Öffnung der Plasmafackel hat einen Durchmesser von 3,5 Zentimetern und erlaubt eine Behandlungsfläche von vier bis fünf Quadratzentimetern. Sehr viel kleiner ist ein Plasmastift, den Wissenschaftler des Greifswalder Leibniz-Instituts für Plasmaforschung und Technologie zusammen mit Kollegen an der Charité Berlin und dem Universitätsklinikum Greifswald entwickelt haben. Die Regensburger Dermatologin Karrer vermutet, dass die Entwicklung dorthin geht, zu „kleineren Geräten für den Hausgebrauch“, die bezahlbar sind.
Die Krankenkassen kommen für die Kosten einer Plasmatherapie bislang nicht auf. Die entscheidende Frage ist, ob kaltes Plasma bisherigen medizinischen Standards überlegen ist. Das müsse durch kontrollierte klinische Studien noch gezeigt werden, erläutert Karrer. Sie selbst peilt an, den Erfolg einer Plasmatherapie bei Aknepatienten zu testen.
Lesen Sie weitere Nachrichten aus der Welt der Wissenschaft!