Plasmamedizin: Neue Ansätze gegen Krebs und resistente Keime

Antibakterielle Wirkung und potenzielle Anwendungsgebiete der Plasmabehandlung

Die Plasmamedizin umfasst neuartige Behandlungsmethoden, die beispielsweise gegen Krebs, resistente Bakterien oder zur Heilung chronischer Wunden eingesetzt werden können. Ein internationales Forschungsteam entwickelte kürzlich ein einzigartiges Verfahren, um Plasma direkt in Flüssigkeiten zu erzeugen. Dadurch schreitet die Plasmamedzin einen großen Schritt in der Anwendbarkeit voran.

Ein Forschungsteam des Penn State’s College of Engineering, des College of Agricultural Sciences und des College of Medicine stellt ein neues Verfahren der Plasmamedizin vor, das in vielfältiger Weise in der Gesundheitsbranche genutzt werden könnte. Durch die Verwendung von Niedertemperaturplasma können zum Beispiel resistente Bakterien in Flüssigkeiten abgetötet werden. Die Forschungsergebnisse wurde kürzliche in dem renommierten Fachjournal „Scientific Reports“ vorgestellt.

Plasma – der vierte Aggregatzustand

Neben fest, flüssig und gasförmig wird der Plasmazustand als vierter Aggregatzustand bezeichnet, da Plasma spezifische Eigenschaften besitzt, die Stoffe in den anderen drei Aggregatzuständen nicht haben. In der Regel ist Plasma sehr heiß – Tausende bis Millionen von Grad. Die Forschenden zeigten, das mithilfe eines speziellem Niedertemperaturplasmas, Moleküle und Atome mit antibakterieller Wirkung erzeugt werden können. Da die so erzeugten reaktiven Teilchen so vielfältig sind, ist die Wahrscheinlichkeit äußert gering, dass Bakterien eine Resistenz gegen die Behandlung entwickeln können.

Hergestellt wird das kalte Plasma mit einem Plasmastrahl unter atmosphärischem Druck bei Raumtemperatur. Auf diese Weise können reaktive Sauerstoffspezies oder reaktiver Partikel aus Molekülen in der Luft, aus Wasserdampf oder sonstigen Molekülen herausgelöst werden, die Sauerstoffatome enthalten. Bakterien wie beispielsweise E. coli und Staph. aureus können über mehrere Generationen hinweg durch die reaktiven Partikel abgetötet werden.

Plasmabehandlung statt Antibiotika

„Im Laufe von vier Bakteriengenerationen erwarben diese Bakterien keine Form von Resistenz gegen die Plasmabehandlung“, berichtet Professor Sean Knecht aus dem Forschungsteam. Da bestimmte Bakterien immer mehr dahingehend mutieren, dass sie gegen Antibiotika zunehmend resistent werden, könne eine Plasmabehandlung zu einer wichtigen Alternative werden.

Menschliche Zellen bleiben unverletzt

Die Forschungsergebnisse des Teams zeigen, dass die Plasmabehandlung verschiedene reaktive Sauerstoffspezies in einer Konzentration erzeugen kann, die hoch genug ist, um Bakterien abzutöten, aber niedrig genug, um keine negativen Auswirkungen auf menschliche Zellen zu haben. Im Gegensatz zu Antibiotika greifen die Sauerstoffspezies schnell so gut wie jeden Teil der Bakterien an, einschließlich Proteine, Lipide und Nukleinsäuren.

Mit dem Vorschlaghammer gegen Bakterien

„Man kann es einen Vorschlaghammer-Ansatz nennen“, betont Professor Girish Kirimanjeswara aus dem Forschungsteam. Es sei für die Bakterien praktisch nicht möglich eine Resistenz gegen diese Behandlung zu entwickeln, da es gleich einen Haufen von Mutationen bräuchte, um sich den vielfältigen Angriffen zu widersetzen.

Verschiedene Einsatzgebiete der Plasmabehandlung

Das Plasma kann direkt in Flüssigkeiten erzeugt werden, wie beispielsweise im Blut. Die Forschenden wollen auf diese Weise eine Behandlung gegen kardiovaskuläre Infektionen entwickeln, bei der die Keime direkt an der Quelle bekämpft werden.

Gegenwärtiges Haupteinsatzgebiet der Plasmamedizin ist die Behandlung von chronischen Wunden und erregerbedingten Hauterkrankungen. Durch die Stimulation der Gewebeneubildung kann auch die natürliche Wundheilung beschleunigt und gleichzeitig eine Vielzahl von Krankheitserregern abgetötet werden. Weitere Einsatzgebiete der Plasmamedizin ist die Desinfektion von lebenden Gewebe, wie beispielsweise Körperoberflächen, Beeinflussung der Blutgerinnung und der Geweberegeneration. Es wird auch nach Methoden geforscht, die Plasmamedizin als Krebsbehandlung einzusetzen. (vb)