Sicher auf die sanfte Tour: Maßgeschneiderte Plasmen gegen hartnäckige Keime

Wie Forscher Plasmasterilisation zur Marktreife bringen

22.11.2007

Ein einziger Fall der Creuzfeld-Jakob-Erkrankung ließ eine kanadische Klinik gleich sämtliche 20 000 medizinischen Instrumente vernichten. Bis heute gibt es kein Verfahren, das die verseuchten Scheren, Pinzetten oder Skalpelle zuverlässig sterilisieren könnte. Erste Erfolge selbst gegen die äußerst resistenten Prionen erzielen jetzt Forscher des europäischen Projekts BIODECON mit der Plasmasterilisation. Das vom Center for Plasma Science and Technology (CPST) der Ruhr-Universität koordinierte Projekt (Prof. Dr. Achim von Keudell, Experimentalphysik) fertigt Plasmareaktoren, entwickelt und charakterisiert Plasmaprozesse für neue Sterilisationsverfahren, die Biomoleküle und Bakterien vernichten und die empfindlichen Instrumente schonen sollen.

Mit minimalinvasiven Operationstechniken, teuren empfindlichen Instrumenten oder neuen biokompatiblen Kunststoffen steigen die Ansprüche an die Sterilisationsverfahren. Konventionelle Verfahren stoßen schnell an ihre Grenzen: Extrem hohe Temperaturen schädigen moderne Kunststoffe und Chemikalien greifen die Oberflächen an. Im Plasmarektor - ein Behälter, in dem ein Gas durch Energie-Zufuhr elektrisch angeregt und in seine Bestandteile/Teilchen zerlegt wird - ist die Wärmebelastung gering. Die auf die Instrumente auftreffenden Teilchen reagieren mit den Keimen und inaktivieren sie. Durch die Art und Weise der Plasmaerzeugung und das ausgewählte Gas können die Forscher Plasmen je nach Verwendungszweck quasi maßschneidern.

Die extreme Resistenz von Prionen gegenüber allen herkömmlichen Sterilisationsverfahren fordert die Wissenschaft besonders heraus. BIODECON-Forscher (Decontamination of biological systems using plasma discharges) konnten jetzt mit der Plasmasterilisation in Laborversuchen erste Erfolge erzielen: Bereits nach einer Behandlungsdauer von zehn Minuten war ein spezifischer Marker (PrPres), der im infizierten Gewebe nachweisbar ist und daher ans "Anzeiger" für eine Prionen-Infektion genutzt wird, nicht mehr vorhanden. Die Wirkung des Sterilisationsverfahrens wird derzeit unter natürlichen Bedingungen überprüft.

Einen wesentlichen Teil des Projektes nimmt die Identifizierung der Wirkmechanismen der Plasmasterilisation ein, die Voraussetzung dafür ist, dass die Methode durch die entsprechende Zulassungsbehörde validiert werden kann. Denn erst wenn nachgewiesen ist, welcher reaktive Bestandteil des Plasmas für die konkrete Inaktivierung anhaftender Keime (DNA-Strang-Brüche bis vollständige chemische Umwandlung des Pathogens) verantwortlich ist, kann das Verfahren zum Einsatz kommen. Dabei unterscheiden die Forscher je nach biologischem System für das die Plasmasterilisation zum Einsatz kommen soll: von Bakterien über fieberauslösende Biomoleküle (Pyrogene) bis hin zu den Prionen.

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