Kaltplasma
PLASMA
Plasma aus dem Weltall – ein reaktionsfreudiges Energiebündel.
Kaltplasma
PLASMA
Plasma gezähmt zu kaltem atmosphärischen Plasma für den Einsatz in der Medizin.
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Was ist kaltes atmosphärisches Plasma?

Kaltes atmosphärisches Plasma ist ein teilionisierte Gas.

Fest, flüssig, gasförmig – das sind die allgemein bekannten Aggregatzustände.

Beim Erhitzen von Eis und Wasser ändern diese ihren Aggregatzustand: Eis schmilzt und Wasser verdampft. Auf ähnliche Art und Weise ändert so gut wie jede Materie ihren Aggregatzustand, wenn genug Energie zugeführt wird.
Führt man einem Gas zusätzlich Energie zu, entsteht Plasma. Dieser Prozess führt  zu einer Ionisierung der Moleküle. Plasma ist somit ein ionisiertes Gas.

Als Plasma wird ein vierter Aggregatzustand bezeichnet, der durch die Zufuhr von Energie zu einem Gas entsteht.

Natürliches Plasma entsteht bei Phänomenen wie Blitzen oder Nordlichtern, d.h. das in der Natur vorkommende Plasma ist viel zu heiß, um es direkt an Lebewesen anzuwenden. Erst durch die technische Entwicklung von kaltem atmosphärischem Plasma, d.h. Plasma bei Raumtemperatur und unter atmosphärischem Druck, wurde die Anwendung auf der menschlichen Haut möglich.

Aber wie wird aus einem extrem heißen Gasgemisch kaltes Plasma? Zur Gewinnung von Kaltplasma wird einem Gas genau so viel Energie zugeführt, dass dieses nur teilweise ionisiert wird (ein Teilchen aus 10⁹ ist ionisiert). Hierdurch kann die Temperatur kontrolliert werden, so dass sie unter 40°C bleibt.

Dieser Prozess triggert eine Kaskade an chemischen Reaktionen, die einen sogenannten Plasmacocktail herstellen, der aus Licht, Wärme, etwas ultravioletter Strahlung, elektromagnetischen Feldern, freien Elektronen, Ionen und angeregten Molekülen – den sogenannten reaktiven Spezies – besteht. Dieser Cocktail ist Gift für Bakterien, inklusive multiresistente Erreger, und stimuliert bei gesunden menschlichen Zellen die Zellteilung.

Kaltplasma für medizinische Zwecke ist bewusst „designt“. Das heißt, der Anteil an reaktiven Spezies wird besonders hochgehalten, denn diese stellen den medizinisch wirksamen Teil des Plasmacocktails dar. Auf der anderen Seite wird der Anteil an sichtbarem Licht, UV- und Wärmestrahlung minimiert.

Wie wirkt KAP ?

Kaltplasma deaktiviert Bakterien, Keime, Pilze und auch multiresistente Erreger. Es aktiviert das Zellwachstum, die Durchblutung und den Zellstoffwechsel und regt damit die Wundheilung an.

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Wie wird das Kaltsplasma der plasma care®-Produktserie erzeugt?

Sicherheit der Kaltplasmatherapie mit dem plasma care®

Trifft der vorher beschriebene Plasmacocktail mit einem hohen Anteil an reaktiven Spezies auf Bakterien oder auch multiresistente Erreger (kurz: MRE), dann werden bei diesen die zellulären Strukturen einschließlich der DNA zerstört. Ist die DNA zerstört, können sich diese Mikroorganismen nicht weiter vermehren - das gilt erfreulicherweise auch für antibiotikaresistente Bakterien. Selbst Allergien und Unverträglichkeiten  spielen bei der Behandlung keine Rolle. Eine ähnlich gute Wirkung des Kaltplasmas konnte auch bei vielen Pilzen und Viren nachgewiesen werden.

Bei der Kaltplasma-Anwendung mit dem plasma care laufen in der Behandlungszeit von 60 sec. mehr als 600 Reaktionen ab. Alle sind wichtig für den Behandlung von Wunden.

Die wichtigsten Prozesse in der Zelle im Überblick

Die meisten Pilzinfektionen sind nur schwer zu behandeln, da Pilze und Sporen sehr widerstandsfähige Strukturen aufweisen.

Neben der bakteriziden Wirkung von KAP, multiresistente Bakterien eingeschlossen, können auch Pilze durch die Anwendung von kaltem Plasma inaktiviert werden. Pilze sind Eukaryoten, was bedeutet, dass sie einen Zellkern besitzen, welcher ihre DNA beinhaltet.

Durch die Behandlung mit KAP werden die Sporen von Pilzen verformt, was zum Aufbrechen, zur Abflachung und Schrumpfung derselbigen führt. Ebenso kann die DNA innerhalb der Sporen zerstört werden. Reaktive Sauerstoffspezies (ROS) lösen in Pilzen verschiedene Reaktionen aus. Diese können je nach Dosis zur Oxidation intrazellulärer Membranen und Proteinen bis hin zu strukturellen Veränderungen im Innern der Zellen und im weiteren Verlauf zur Apoptose (programmierter Zelltod) führen.  

Ganz anders stellt sich die Wirkung bei gesunden menschlichen Zellen dar. Diese Zellen sind durch ihren Zellverbund deutlich besser geschützt als Bakterien. In ihnen werden durch die reaktiven Spezies Überlebensmechanismen stimuliert und die Zellteilung angeregt. Für die Wundheilung heißt das konkret: Die Ausschüttung von Wachstumsfaktoren fördert die Zellerneuerung. Die Anregung der Angiogenese führt zu einer besseren Durchblutung und fördert zusammen mit dem verbesserten Zellstoffwechsel den Wundverschluss bzw. die Heilung der Haut. Dabei hat kaltes Plasma keine schädigende Wirkung auf gesunde Zellen und verändert das Erbgut nicht.

Diverse in-vitro- und in-vivo-Studien belegen, dass kalte atmosphärische Plasmen hocheffizient  Bakterien (auch multiresistenter Keime)  ohne Nebenwirkungen inaktivieren. Eukaryotisches (menschliches) Gewebe wird nicht geschädigt.

Das plasma care® arbeitet mit „gebändigter“ Hochspannung, um das Kaltplasma aus der Umgebungsluft zu generieren – das heißt natürlich auch, dass die Sicherheit bei uns besondere Priorität hat:

Sicherheit durch das Design des Plasma Cocktails

Die Produktion des Kaltplasmas wird von uns so beeinflusst, das die UV-Strahlung und der Ozongehalt im Plasmacocktail sehr gering gehalten wird.

Sicherheit durch Untersuchung

Das Kaltplasma des plasma care® wurde in mehrjährigen präklinischen und klinischen Untersuchungen getestet und für effektiv und sicher befunden.

Sicherheit durch niedrige Temperatur

Das vom plasma care® erzeugte Gasgemisch hat Zimmertemperatur.

Sicherheit durch Abstand

Es fließt kein Strom durch die Haut. Die Hochspannung, die für die Kaltplasmagewinnung benötigt wird, ist nur im Gerät. Zusätzlich stellt der Spacer einen definierten Abstand zur Hautoberfläche her.

Unterhalb der Grenzwerte

Die Zusammensetzung des Kaltplasmas liegt unterhalb der gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwerte.

1. Zimmermann, J. L. et al. Test for bacterial resistance build-up against plasma treatment. New J. Phys. 14, 073037 (2012).
2. Maisch, T. et al. Decolonisation of MRSA, S. aureus and E. coli by cold-atmospheric plasma using a porcine skin model in vitro. PloS One 7, e34610 (2012).
3. Heinlin, J. et al. Contact-free inactivation of Trichophyton rubrum and Microsporum canis by cold atmospheric plasma treatment. Future Microbiol. 8, 1097–1106 (2013).
4. Daeschlein, G. et al. Skin and wound decontamination of multidrug-resistant bacteria by cold atmospheric plasma coagulation. J. Dtsch. Dermatol. Ges. J. Ger. Soc. Dermatol. JDDG 13, 143–150 (2015).
5. Bunz, O. et al. Cold atmospheric plasma as antiviral therapy – effect on human herpes simplex virus type 1. J. Gen. Virol. 101, 208–215 (2020).
6. Isbary, G. et al. Randomized placebo-controlled clinical trial showed cold atmospheric argon plasma relieved acute pain and accelerated healing in herpes zoster. Clin. Plasma Med. 2, 50–55 (2014).
7. Lee, J. et al. Fast and easy disinfection of coronavirus-contaminated face masks using ozone gas produced by a dielectric barrier discharge plasma generator. http://medrxiv.org/lookup/doi/10.1101/2020.04.26.20080317 (2020) doi:10.1101/2020.04.26.20080317.
8. Arndt, S., Unger, P., Berneburg, M., Bosserhoff, A.-K. & Karrer, S. Cold atmospheric plasma (CAP) activates angiogenesis-related molecules in skin keratinocytes, fibroblasts and endothelial cells and improves wound angiogenesis in an autocrine and paracrine mode. J. Dermatol. Sci. 89, 181–190 (2018).
9. Maisch, T. et al. Investigation of toxicity and mutagenicity of cold atmospheric argon plasma. Environ. Mol. Mutagen. 58, 172–177 (2017).
10. Boxhammer, V. et al. Investigation of the mutagenic potential of cold atmospheric plasma at bactericidal dosages. Mutat. Res. 753, 23–28 (2013).
11. Isbary, G. et al. Cold atmospheric argon plasma treatment may accelerate wound healing in chronic wounds: Results of an open retrospective randomized controlled study in vivo. Clin. Plasma Med. 1, 25–30 (2013).
12. Heinlin, J. et al. Randomized placebo-controlled human pilot study of cold atmospheric argon plasma on skin graft donor sites. Wound Repair Regen. Off. Publ. Wound Heal. Soc. Eur. Tissue Repair Soc. 21, 800–807 (2013).

Quelle Wirkweise Pilze:
1. Maisch, T. et al. Decolonisation of MRSA, S. aureus and E. coli by cold-atmospheric plasma using a porcine skin model in vitro. PloS One 7, e34610 (2012).
2. Becker, S. et al. Effects of cold atmospheric plasma (CAP) on bacteria and mucosa of the upper aerodigestive tract. Auris. Nasus. Larynx 46, 294–301 (2019).
3. Isbary, G. et al. A first prospective randomized controlled trial to decrease bacterial load using cold atmospheric argon plasma on chronic wounds in patients. Br. J. Dermatol. 163, 78–82 (2010).
4. Zimmermann, J. L. et al. Test for bacterial resistance build-up against plasma treatment. New J. Phys. 14, 073037 (2012).
5. Heinlin, J. et al. Contact-free inactivation of Trichophyton rubrum and Microsporum canis by cold atmospheric plasma treatment. Future Microbiol. 8, 1097–1106 (2013).
6. Shapourzadeh, A. et al. Inhibitory effects of cold atmospheric plasma on the growth, ergosterol biosynthesis, and keratinase activity in Trichophyton rubrum. Arch. Biochem. Biophys. 608, 27–33 (2016).
7. Daeschlein, G. et al. In Vitro Killing of Clinical Fungal Strains by Low-Temperature Atmospheric-Pressure Plasma Jet. IEEE Trans. Plasma Sci. 39, 815–821 (2011).
8. Kaloriti, D. et al. Mechanisms Underlying the Exquisite Sensitivity of Candida albicans to Combinatorial Cationic and Oxidative Stress That Enhances the Potent Fungicidal Activity of Phagocytes. mBio (2014) doi:10.1128/mBio.01334-14.
9. Misra, N. N., Yadav, B., Roopesh, M. S. & Jo, C. Cold Plasma for Effective Fungal and Mycotoxin Control in Foods: Mechanisms, Inactivation Effects, and Applications: Cold plasma for effective fungal…. Compr. Rev. Food Sci. Food Saf. 18, 106–120 (2019).
10. Arndt, S., Unger, P., Berneburg, M., Bosserhoff, A.-K. & Karrer, S. Cold atmospheric plasma (CAP) activates angiogenesis-related molecules in skin keratinocytes, fibroblasts and endothelial cells and improves wound angiogenesis in an autocrine and paracrine mode. J. Dermatol. Sci. 89, 181–190 (2018).
11. Hasse, S. et al. Induction of proliferation of basal epidermal keratinocytes by cold atmospheric-pressure plasma. Clin. Exp. Dermatol. 41, 202–209 (2016).
12. Arndt, S. et al. Cold atmospheric plasma (CAP) changes gene expression of key molecules of the wound healing machinery and improves wound healing in vitro and in vivo. PloS One 8, e79325 (2013).

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Bei Fragen zur Kaltplasma­therapie

Es gibt viele Fragen rund um die Kaltplasmatherapie: Auf welche Bakterien wirkt Kaltplasma? Wie lange dauert die Therapie? …. Wir haben hier die häufigsten Fragen und Antworten für Sie zusammen gestellt. Sie können uns auch gerne direkt kontaktieren.