Wissenschaftler des NRNU MEPhI haben die Anwendung von Kaltplasma in der Biomedizin erforscht. Gemeinsam mit Kollegen anderer Forschungszentren untersuchen sie die Möglichkeiten, Kaltplasma zur Diagnose und Behandlung bakterieller und viraler Erkrankungen sowie zur Wundheilung einzusetzen. Diese Entwicklung bildet die Grundlage für die Herstellung innovativer, hochtechnologischer Medizingeräte. Kaltplasma besteht aus Ansammlungen oder Strömen geladener Teilchen, die im Allgemeinen elektrisch neutral sind und ausreichend niedrige atomare und ionische Temperaturen aufweisen, beispielsweise nahe Raumtemperatur. Die sogenannte Elektronentemperatur, die dem Anregungs- oder Ionisationsgrad der Plasmaspezies entspricht, kann hingegen mehrere tausend Grad erreichen.
Die Wirkung von Kaltplasma kann in der Medizin genutzt werden – als topisches Mittel ist es relativ sicher für den menschlichen Körper. Er merkte an, dass Kaltplasma bei Bedarf eine sehr starke lokale Oxidation, wie beispielsweise eine Kauterisation, bewirken und in anderen Anwendungsfällen regenerative Heilungsmechanismen auslösen kann. Chemische freie Radikale können direkt auf offene Hautoberflächen und Wunden einwirken, entweder durch Plasmastrahlen, die von speziell entwickelten, kompakten Plasmaröhren erzeugt werden, oder indirekt durch Anregung von Umgebungsmolekülen wie Luft. Der Plasmabrenner verwendet dabei zunächst einen schwachen Strom eines völlig unbedenklichen Inertgases.Helium or Argonund die erzeugte thermische Leistung kann von einer einzelnen Einheit bis zu mehreren zehn Watt geregelt werden.
Die Arbeit nutzte ein offenes Atmosphärendruckplasma, dessen Quelle Wissenschaftler in den letzten Jahren intensiv weiterentwickelt haben. Ein kontinuierlicher Gasstrom bei Atmosphärendruck kann ionisiert werden, wobei gleichzeitig sichergestellt wird, dass er auf die erforderliche Distanz – von wenigen Millimetern bis zu mehreren zehn Zentimetern – abgeführt wird, um das ionisierte neutrale Materievolumen in die gewünschte Tiefe zu einem Zielbereich (z. B. der Haut des Patienten) zu bringen.
Viktor Timoschenko betonte: „Wir verwendenHeliumHelium dient als Hauptgas, wodurch unerwünschte Oxidationsprozesse minimiert werden. Anders als bei vielen ähnlichen Entwicklungen in Russland und im Ausland entsteht bei den von uns verwendeten Plasmabrennern kein kaltes Heliumplasma, sondern es wird gleichzeitig eine ausgeprägte und kontrollierbare therapeutische Wirkung erzielt.“ Mit dieser neuen Methode wollen die Wissenschaftler vor allem bakterielle Erkrankungen behandeln. Laut ihren Angaben kann die Kaltplasmatherapie auch Virusinfektionen effektiv beseitigen und die Wundheilung beschleunigen. Man hofft, zukünftig mithilfe neuer Methoden auch Tumorerkrankungen behandeln zu können. „Aktuell sprechen wir nur von einer oberflächlichen Wirkung, von der topischen Anwendung. Zukünftig könnte die Technologie so weiterentwickelt werden, dass sie tiefer in den Körper eindringt, beispielsweise über die Atemwege. Bislang führen wir In-vitro-Tests durch, bei denen unser Plasmastrahl direkt mit kleinen Mengen Flüssigkeit oder anderen biologischen Modellobjekten interagiert“, so der Leiter des Forschungsteams.
Veröffentlichungsdatum: 26. Oktober 2022
