Aus Astronomie und Grundlagenphysik bekannt erreicht kaltes atmosphärisches Plasma (KAP) die Medizin

Fest, flüssig, gasförmig- das sind die drei Aggregatzustände, die wir aus dem Physikunterricht kennen. Dass es auch einen vierten Aggregatzustand gibt, ist aus Astronomie und Grundlagenphysik mittlerweile ebenfalls bekannt: Das Plasma.

Dieser vierte, hochenergetische Aggregatzustand entsteht, wenn einem Gas weitere Energie zugeführt wird.
Wird das beispielsweise unserer Atemluft Umgebungsluft als Gasgemisch im geringen Maße Energie zugeführt durchgeführt, entsteht dabei kaltes atmosphärisches Plasma (KAP), welches sich aus freien Elektronen und Radikalen, Ionen und angeregten Molekülen besteht. Außerdem wird bei der Generierung von KAP ein elektromagnetisches Feld, Strahlung in Form von sichtbarem und UV-Licht, sowie Wärme produziert.

Dieser gasförmige „Materiecocktail" hat spezielle Eigenschaften, die sich u.a. die Medizin zunutze macht. Die in kaltem Plasma erzeugten Wirkstoffe (reaktive Spezies) können auf verschiedene Arten mit Zellen wechselwirken. Die Effekte sind physikalisch (z.B. Rekombination oder Abregung angeregter Moleküle/Atome an der Oberfläche) oder chemisch (z.B. Wasserstoff-Denaturierung durch Wechselwirkung von Hydroxyl-Radikalen). Bei prokaryotischen Zellen erfolgt dadurch direkt eine Zerstörung zellulärer Makromoleküle einschließlich der DNA und das Bakterium wird inaktiviert. Im Gegensatz dazu sind menschliche eukaryotische Zellen deutlich besser geschützt und werden somit nach bisherigen Erkenntnissen durch die Behandlung mit dem KAP nicht geschädigt.

So verursacht das KAP sowohl bei pro- als auch bei eukaryotischen Zellen lokale und vorübergehende Mikroporen in der Zellmembran - so können reaktive Spezies in die Zellen eindringen und die in den Bakterien freivorliegende DNA zerstören. Menschliche (eukaryotische) Zellen sind vor der Zerstörung sicher, weil hier die DNA durch die Zellkernmembran zusätzlich geschützt ist. Riesiger Pluspunkt: Antibiotika- und andere Resistenzen spielen hierbei keine Rolle, da die Inaktivierung der Bakterien durch DNA-Oxidation und damit einhergehenden Doppelstrangbrüchen der Bakterien-DNA bedingt ist.
Diese Eigenschaften nutzt die Medizin, in dem das KAP in der Wundheilung eingesetzt wird, um zum einen chronische Wunden, wie Ulcus cruris, Dekubitus oder Pyoderma gangrenosum, aber auch akute, offene Wunden, wie Schürfwunden, Riss- und Bisswunden, Verbrennungen oder Operationswunden erfolgreich zu behandeln. In allen Fällen kann die Therapie sowohl bei bereits infizierten Wunden als auch prophylaktisch als auch bei nicht-infizierten Wunden bereits bestehendem Bakterienbefall erfolgen - und damit die Wundheilung sichtlich verbessern.

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