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Hygiene & Medizin 5/2013

Aktuell

  • Die hygienische Händedesinfektion
  • Warum sterben Bakterien auf Kupferoberflächen?
  • Fidaxomicin bei Clostridium difficile-Infektion: Zusatznutzen nicht belegt
  • RAL-Gütezeichen 992/4 für Bewohnerwäsche aus Pflegeeinrichtungen
  • Impfung gegen Borreliose

Übersicht

  • Plasmamedizin – medizinische Anwendung von physikalischem Plasma

    Thomas von Woedtke, Klaus-Dieter Weltmann

    HygMed 2013; 38 [5]: 180–185

    Plasmamedizin ist ein neues Forschungsgebiet an der Schnittstelle von Physik, Lebenswissenschaften und Medizin, das gegenwärtig einen immensen internationalen Aufschwung erfährt. Im Zentrum des Interesses steht dabei die Anwendung von kalten Atmosphärendruckplasmen in der medizinischen Therapie. Die plasmamedizinische Grundlagenforschung konzentriert sich auf die Aufklärung von Mechanismen der Plasmawirkung auf lebende Zellen und Gewebe, wobei in die flüssige Zellumgebung eingetragene oder dort gebildete reaktive Sauerstoff- und Stickstoffspezies eine zentrale Rolle spielen. Der Fokus klinischer Forschung liegt derzeit auf der Plasmaanwendung zur Unterstützung von Wundheilungsprozessen sowie zur Behandlung infektiöser und entzündlicher Hauterkrankungen. Weitere Anwendungsmöglichkeiten in der Zahnmedizin und der Onkologie sind abzusehen.

  • Physikalisches kaltes Atmosphärendruckplasma als aussichtsreiche Option zur Behandlung chronischer Wunden

    Axel Kramer, Claudia Bender, Ojan Assadian, Axel Ekkernkamp, Bernd Hartmann, Claus-Dieter Heidecke, Peter Hinz, Ina Koban, Kai Masur, Rutger Matthes, Hans-Robert Metelmann, Lars I. Partecke, Stephan Reuter, Axel Sckell et al.

    HygMed 2013; 38 [5]: 186–191

    Physikalisches kaltes Atmosphärendruckplasma wurde in einer abgestuften Testhier-archie auf seine Eignung zur Behandlung chronischer Wunden untersucht. Dem lag folgende Arbeitshypothese zugrunde:

    I. Jeder Heilungsprozess verbraucht Energie. II. Eine Wunde heilt nicht, solange sie infiziert ist. III. Als weitere Voraussetzung für den Heilungsprozess muss nekrotisches avitales Gewebe entfernt werden. IV. Schließlich sollte die chronische Wunde aus ihrer Heilungsstagnation, z. B. durch inflammatorische und proliferationsfördernde Reize, in die Phase der akuten Wundheilung überführt werden. Zunächst wurde die Wirksamkeit von durch Jet-Plasmen, betrieben mit dem Arbeitsgas Argon (kINPen09 und kINPenMedTM) generierten Plasmen gegen bakterielle Biofilme in vitro und die antiseptische Wirksamkeit an der Haut nachgewiesen. Parallel wurde die Verträglichkeit in der Monolayer- und 3 D-Zellkultur ermittelt. An der Chorioallantoismembran des Hühnereis, am Schweineauge, im Tierversuch und an menschlicher Haut konnte die Gewebeverträglichkeit bestätigt werden. Dabei war der Nachweis einer milden Aktivierung von Entzündungsprozessen in der Chorioallantoismembran des Hühnereis eine wichtige Erkenntnis für die Abschätzung der Erfolgsaussichten zur Behandlung chronischer Wunden. Erste Behandlungserfolge mit dem kINPen09 (neoplas GmbH, Greifswald) bei konventionell erfolglos behandelten chronischen Wunden bei Haustieren und erste Befunde mit dem kINPenMedTM (neoplas tools GmbH, Greifswald) an Patienten erlauben die Schlussfolgerung, dass physikalisches kaltes Plasma eine neue aussichtsreiche Option für die Behandlung chronischer Wunden darstellt

  • Physikalische Plasmaprozesse zur Oberflächen- Funktionalisierung von Implantaten für die Orthopädische Chirurgie

    Barbara Nebe, Birgit Finke, Rainer Hippler, Jürgen Meichsner, Andreas Podbielski, Michael Schlosser, Rainer Bader

    HygMed 2013; 38 [5]: 192–197

    Implantate in der Orthopädischen Chirurgie dienen vor allem der Versorgung von Frakturen, Knochendefekten und degenerativ veränderten Gelenken. Die Implantate verbleiben abhängig vom Einsatzzweck temporär oder permanent im Körper. Bei permanenten Implantaten wie dem künstlichen Gelenkersatz ist eine dauerhafte Integration im Knochen erforderlich. Dazu ist eine Adhäsion und Anwachsen von Knochenzellen an die entsprechend gestaltete Implantatoberfläche erforderlich. Dies kann durch eine entsprechende Funktionalisierung der Oberfläche begünstigt werden. Von außen eingebrachte oder endogen verschleppte Bakterien können Knochenimplantate besiedeln. Dadurch kann es zu einer bakteriellen Biofilmbildung am Implantat und einer Infektion im Gewebe um das Implantat kommen. Dies hat meist zur Folge, dass das Implantat wegen einer Einschränkung seiner Funktion oder einfach als Infektionsherd operativ entfernt werden muss – für den betroffenen Menschen stellt dies eine erhebliche Belastung dar. Um eine bakterielle Besiedlung des Implantats auszuschließen, werden antibakteriell wirkende Implantat-Beschichtungen, wie z. B. mit Antibiotika, Silber und Kupfer, derzeit erforscht. Im Verbundprojekt PlasmaImp des Campus PlasmaMed ist es gelungen, mittels Plasmatechniken positiv geladene Polymerschichten im Nanometerbereich (plasmapolymerisiertes Allylamin sowie Ethylendiamin) auf die Implantatoberfläche aufzutragen und damit das Anwachsen von Knochenzellen zu beschleunigen. Zudem wurden Plasmabeschichtungs-Prozesse realisiert, mit denen Kupfer in verschiedenen Mengen geordnet, gleichmäßig und temporär auf Implantatoberflächen aufgetragen werden kann. Diese Beschichtungen können die Besiedlung der Oberfläche durch gefährliche bakterielle Infektionserreger verhindern.

  • Biologische Effekte von kaltem Atmosphären- druck-Plasma auf humane HaCaT-Keratinozyten

    Beate Haertel, Susanne Straßenburg, Manuela Harms, Kristian Wende, Ulrike Lindequist, Thomas von Woedtke

    HygMed 2013; 38 [5]: 198–205

    Kalte Atmosphärendruck-Plasmen eröffnen Anwendungen an sensiblen Materialien, wie Geweben oder Zellen. Sie sind für die Medizin von großem Interesse, da sie Mikroorganismen inaktivieren und zelluläre Prozesse stimulieren können. Ein Einsatzgebiet könnte die Behandlung chronisch infizierter Wunden sein. Vor medizinischen Anwendungen sind grundlegende Aspekte der Plasma-Zell-Wechselwirkungen abzuklären. Im vorliegenden Artikel werden biologische Effekte von kaltem Atmosphärendruck-Plasma auf humane HaCaT-Keratinozyten beschrieben. Die Behandlung der HaCaT-Keratinozyten erfolgte mit einer Plasmaquelle nach dem Prinzip der dielektrisch behinderten Oberflächen-Entladung (Oberflächen-DBE) direkt, indirekt (Zugabe von plasmabehandeltem Medium) oder direkt mit Austausch des Mediums unmittelbar nach Behandlung. Vitalität, Apoptose, intrazelluläre Sauerstoffspezies (ROS), DNA und Zelloberflächenmoleküle wurden nach Plasmabehandlung untersucht. Die Vitalität ist von der Behandlungszeit, dem Prozessgas, dem Behandlungsregime und dem Zustand der Zellen bei Behandlung (Suspensionszellen oder adhärente Zellen) abhängig. Nach kürzeren Behandlungszeiten ist der Zelluntergang überwiegend durch Induktion von Apoptose zu erklären. Nach längerer Plasma-Einwirkungszeit erhöht sich der Anteil nekrotischer Zellen. Mit zunehmender Plasmabehandlungszeit sind neben der Induktion intrazellulärer ROS auch DNA-Schäden nachweisbar. In Abhängigkeit von der Behandlungszeit sind die Veränderungen reversibel. Direkt DBE/Luft-behandelte Zellen arretieren in der G2/M-Phase des Zellzyklus, um Reparaturmechanismen zu ermöglichen. Zelloberflächenmoleküle waren insbesondere nach Behandlung von Suspensionszellen vermindert. Alle Veränderungen sind von der Behandlungszeit, dem Prozessgas, dem Behandlungsregime und dem Zustand der Zellen bei Behandlung abhängig. Reaktive Sauerstoffspezies spielen im Geschehen eine besondere Rolle. Veränderungen nach kürzeren Behandlungszeiten sind reversibel, so dass Plasma, ohne gravierende Schädigungen an Keratinozyten zu verursachen, angewendet werden kann.

  • Plasmamedizin in der Zahnmedizin

    Lukasz Jablonowski, Ina Koban, Thomas Kocher

    HygMed 2013; 38 [5]: 206–211

    Die Anwendung von kalten Atmosphärendruckplasmen ist in der Zahnmedizin wenig untersucht. Die Plasmamedizin ist ein junges und interdisziplinäres Fach, das unter anderem die Möglichkeiten kalter Atmosphärendruckplasmen für medizinische Anwendungen untersucht. Plasma bietet ein breites Spektrum an Eigenschaften, die bei vielen Erkrankungen neue Behandlungsalternativen eröffnen könnten. Zahlreiche Erkrankungen in der Medizin und Zahnmedizin sind mit Bakterien assoziiert, die wiederum in Biofilmen organisiert und damit vor äußeren Einflüssen, wie Medikamenten oder Behandlungsmethoden geschützt sind. Die gute antimikrobielle Wirkung von Plasma auf Biofilme konnte bereits mehrfach demonstriert werden. Plasma eröffnet damit neue Wege insbesondere bei der Behandlung von Karies, Parodontitis oder bisher nicht therapierbarer Erkrankungen, wie beispielsweise der Periimplantitis. Plasma besitzt auch die Fähigkeit, Oberflächen zu modifizieren, was interessant sein könnte für neue Füllungstechniken oder Implantatwerkstoffe. Auf der Grundlage des aktuellen wissenschaftlichen Standes zur Anwendung kalter Atmosphärendruckplasmen werden die Möglichkeiten und Perspektiven der Plasmamedizin im Bereich der Zahnmedizin diskutiert.

Aus der Praxis

  • Plasmaquellen für biomedizinische Applikationen

    René Bussiahn, Norbert Lembke, Roland Gesche, Thomas von Woedtke, Klaus-Dieter Weltmann

    HygMed 2013; 38 [5]: 212–216

    Mit dem Einsatz physikalischer Plasmen eröffnen sich neue wissenschaftliche Fragestellungen und therapeutische Ansätze in der Medizin. Grundlegende, interdisziplinäre Forschung hat das Ziel, die Wechselwirkungen der verschiedenen Wirkmechanismen von Plasma mit lebendem Gewebe und Organismen aufzuklären. Von höchstem Interesse ist die direkte therapeutische Applikation von Plasmen am bzw. im menschlichen Körper. Neben zahnmedizinischen Einsatzmöglichkeiten konzentriert sich die Forschung auf Fragestellungen der Wundheilung und der Behandlung von Hauterkrankungen. Voraussetzung dafür ist die Verfügbarkeit kalter, gewebeverträglicher Plasmen. Mittlerweile sind eine Reihe sehr verschiedener Quellenkonzepte entwickelt und auf ihre Anwendbarkeit in der Plasmamedizin untersucht worden. Parallel zum Aufbau von Plasmaquellen stellt die grundlegende Charakterisierung der Plasmaquellen hinsichtlich elektrischer und thermischer Eigenschaften sowie der Emission von Strahlung und der Erzeugung chemisch reaktiver Spezies eine wichtige Aufgabe dar, um sicherheitsrelevante Fragestellungen zu beantworten und spätere Einsatzmöglichkeiten abzuschätzen. Zwei Beispiele für derartige Plasmaquellen werden im Folgenden vorgestellt.