Messbar besser: Kalte Flammen helfen der Haut

Hauterkrankungen wie Schuppenflechte oder Akne könnten schon bald mit kalten Flammen behandelt werden. Wie erste biochemische Analysen an menschlichen Hautzellen der Heinrich-Heine-Universität in Düsseldorf gezeigt haben, konnte die positive medizinische Wirkung bei der Behandlung von Hautzellen mit Stickstoffmonoxid (NO) mit einer Mikrowellen-Plasmaquelle aus dem Ferdinand-Braun-Institut für Höchstfrequenz­technik (FBH) nachgewiesen werden.

„Die Ergebnisse zeigen, dass diese Plasmaquelle ein ideales Werkzeug ist, genau definierte Mengen NO in einem eng umgrenzten Gebiet zu applizieren, um gezielt Krankheitsgeschehen zu behandeln“, fasste Dr. Jörg Liebmann von der Immunbiologie der Uni Düsseldorf anlässlich eines BioLiP-Projekttreffens zusammen. In BioLiP werden die biologischen und gesundheitsfördernden Wirkungen von Licht- und Plasmaquellen erforscht; das Projekt wird vom BMBF gefördert und vereint Forschungseinrichtungen, Universitäten und Unternehmen, um den raschen Transfer von Forschungsergebnissen zu sichern.

Anwendungen bei der Behandlung von Hauterkrankungen, Wundheilungsstörungen oder aber auch bei der Entkeimung von Wunden seien laut Einschätzung von Liebmann denkbar. Insbesondere konnte gezeigt werden, dass NO bis in die Zellen vordringt und dort mit Proteinen interagiert, was entscheidend für die physiologische Wirkung von NO ist. Anhand von Kulturen menschlicher Hautzellen wurde die Mikrowellen-Plasmaquelle von der Uni Düsseldorf in medizinischer Hinsicht charakterisiert, um wichtige Parameter für die spätere Behandlung von Patienten festzulegen. Neuere medizinische Erkenntnisse haben nämlich ergeben, dass der Heilungsprozess durch Stickstoffmonoxid (NO) beeinflusst werden kann. NO zerfällt jedoch an der Luft. Mit der Atmosphären-Plasmaquelle aus dem Ferdinand-Braun-Institut ist es dagegen möglich, NO aus den Basisgasen Stickstoff und Sauerstoff direkt in einer kleinen Plasmaflamme herzustellen – es wirkt also, bevor es zerfallen kann. Auch die Haut verbrennt nicht, da die Flamme des Mikrowellen-Plasmas kalt ist.

Kompakte Plasmaquelle mit kalter Flamme und hohem Marktpotenzial

Die innovative Mikrowellen-Plasmaquelle funktioniert anders als herkömmliche Plasmaquellen bei Atmophärendruck, also an der normalen Umgebungsluft. Gase können damit bei normalem Luftdruck angeregt werden, eine kalte Flamme entsteht. Entscheidend für die unkomplizierte Nutzbarkeit ist, dass weder eine Unterdruckkammer noch Hochspannungsversorgung benötigt werden – das FBH-Gerät wird mit 24 Volt Niederspannung betrieben. Dies ermöglicht nicht nur völlig neue Anwendungen im medizinischen Bereich, sondern eröffnet vielfältige industrielle Einsatzmöglichkeiten, beispielsweise bei der Oberflächenbehandlung und -veredelung wie Kleben, Lackieren oder Bedrucken. Die Projektpartner aus der Industrie stehen jedenfalls bereit. „Gemeinsam mit dem FBH möchten wir die neuartigen voll integrierten Atmosphären-Plasmaquellen weiter entwickeln, da wir für diese Produkte ein großes Marktpotenzial in verschiedenen Anwendungsgebieten sehen“, zeigt sich Joachim Scherer, Geschäftsführer der Aurion Anlagentechnik und einer der industriellen Projektpartner, überzeugt. Das Ferdinand-Braun-Institut arbeitet bereits an der Weiterentwicklung des Prototyps, mit dem künftig die Behandlung größerer Hautflächen möglich sein soll.

Eine wichtige Voraussetzung für die spätere Nutzung in medizinischen Geräten ist die Bestimmung verschiedener Parameter, mit denen die Gase optimal dosiert werden können. Dazu wurde von der Ruhr-Universität Bochum die Strahlung der FBH-Quelle aus verschiedenen Plasmazonen gemessen, spektroskopisch zerlegt und mit plasma­physikalischen Modellen verglichen. Ergebnis der aufwändigen Prozedur ist die quantitative Bestimmung der Konzentration und Flussdichten der Teilchensorten, die im Plasma generiert werden und die auf dem zu behandelnden Substrat auftreten. Auf diese Weise kann die Quelle hinsichtlich verschiedener Teilchenflüsse etwa für die Stickstoff- oder Ozon-Therapie optimiert werden, um Behandlungen möglichst ideal zu gestalten. Bestimmte unerwünschte Eigenschaften können damit zugleich minimiert oder abgeschaltet werden, wie etwa die UV-C-Strahlung, die in geringen Dosen bereits toxisch wirkt.