Zum Inhalt springen

Plasmamedizin

Die Plasmamedizin ist ein junges, innovatives Forschungsfeld an der Schnittstelle zwischen Physik und Lebenswissenschaften, das seit einigen Jahren einen immensen internationalen Aufschwung erfährt. So genannte kalte Atmosphärendruckplasmen werden mit Hilfe spezieller Plasmageräte erzeugt, um direkt am oder im Patienten medizinische Effekte zu erzielen. Gegenwärtiges Haupteinsatzgebiet ist die Behandlung von chronischen, infizierten Wunden und erregerbedingten Hauterkrankungen.

Mit Hilfe von Plasmen können viele Arten von Mikroorganismen einschließlich multiresistente Bakterien, wie z.B. MRSA, inaktiviert werden. Darüber hinaus belegen wissenschaftliche Studien, dass Plasma auch die natürliche Wundheilung durch Stimulation der Gewebeneubildung unterstützt. Neueste Forschungsergebnisse deuten auf eine mögliche Inaktivierung von Tumorzellen hin. Dies lässt auf neue Perspektiven in der Krebsbehandlung hoffen. Die zu­grun­de­lie­gen­den zell- und molekularbiologischen Me­cha­nis­men der Wechselwirkungen zwi­schen Plasma und lebenden Zel­len oder Gewebe und deren Beeinflussung durch Modifikation von Plasmaparametern wer­den am INP Greifswald durch in­ter­dis­zi­plinäre Teams un­ter­sucht. Wesentliches Ziel dieser Arbeiten ist die immer bessere Charakterisierung und Steuerung der physikalischen Eigenschaften kalter Atmosphärendruckplasmen in Wechselwirkung mit lebenden Systemen, um Plasmageräte für medizinische Anwendungen neu zu konzipieren, zu optimieren und damit neue Anwendungsgebiete zu erschließen.

Die ersten Kaltplasmageräte haben bereits Marktzulassung erhalten. Der am INP entwickelte Atmosphärendruck-Plasmajet kINPen® MED (2013 als Medizinprodukt Klasse IIa CE-zertifiziert) wird erfolgreich u. a. bei Behandlungen in der Dermatologie eingesetzt.


Anwendungsfelder

Zu den medizinischen Anwendungsgebieten kalter Atmosphärendruckplasmaquellen gehören neben der Desinfektion von Körperoberflächen und von lebendem Gewebe insbesondere die Beeinflussung der Wundheilung, der Blutgerinnung und der Geweberegeneration. Einsatzgebiete für derartige Plasmageräte liegen insbesondere in der Dermatologie, der plastischen und ästhetischen Chirurgie, der Allgemein- und Unfallchirurgie sowie in der Zahnheilkunde.

Im Zusammenhang mit der Grundlagenforschung zu Mechanismen biologischer Plasmaeffekte wurde unter anderem gezeigt, dass biologische Plasmaeffekte insbesondere über Veränderungen der flüssigen Zellumgebung vermittelt werden. Dabei wurde auch deutlich, dass eine Plasmabehandlung von Flüssigkeiten dazu führt, dass diese vorüberhegend selbst biologisch wirksam werden können. Forschungen zu diesen sogenannten „plasmabehandelten Flüssigkeiten“ betreffen deren Einsatz als Desinfektionsmittel und Antiseptika ebenso wie spezielle Anwendungsmöglichkeiten in der Onkologie. Diese Arbeiten befinden sich gegenwärtig im Stadium der Grundlagenforschung.


Projektthemen

Das 2009 gestartete Zentrum für Innovationskompetenz (ZIK) „plasmatis – Plasma plus Zelle“ steht für eine einzigartige Kombination der Expertisen von Biochemikern, Pharmazeuten, Biologen und Physikern innerhalb des neuen Forschungsgebietes Plasmamedizin. In den vergangenen Jahren hat sich das ZIK plasmatis zu einem internationalen Themenführer auf diesem Gebiet mit dem Fokus der Erforschung der Plasmaanwendung zur Wundheilung entwickelt.

Die beiden ursprünglichen Nachwuchsgruppen "Extrazelluläre Effekte" und  "Zelluläre Effekte" wurden als Forschergruppen "Plasmaquellen-Konzepte" und "Plasma-Wundheilung" am INP mittlerweile verstetigt. Zwei neue Nachwuchsgruppen "Plasma-Flüssigkeits-Effekte" und "Plasma-Redox-Effekte" erforschen im Rahmen des ZIK plasmatis Mechanismen von Plasma-Flüssigkeits-Wechselwirkungen sowie die Beeinflussung von zellulären Redoxprozessen mit Hilfe kalter Plasmen mit besonderer Berücksichtigung der plasmabasierten Inaktivierung von Tumorzellen. Dank der Unterstützung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) stehen dem ZIK plasmatis modernste Methoden und ein weltweit einzigartiges Equipment zur Verfügung, um die interdisziplinäre Grundlagenforschung auf dem Gebiet der Plasmamedizin am Standort Greifswald weiter zu vertiefen und auf neue klinische Themengebiete zu übertragen.

Projektleiter:
Dr. Sander Bekeschus
Telefon: +49 3834 - 554 3948
bekeschus@inp-greifswald.de

Das Applied Plasma Medicine Center ist ein Verbundprojekt des Leibniz-Instituts für Plasmaforschung und Technologie (INP Greifswald) und dem koreanischen Plasma Bioscience Research Center (PBRC) der Kwangwoon University in Seoul.

Ziel dieses Verbundprojektes ist es, die internationale Zusammenarbeit in der Grundlagen- und anwendungsorientierten Forschung im Bereich der Plasmamedizin zu verbessern und neue Anwendungsmöglichkeiten für kaltes Atmosphärendruckplasma in der Wundheilung und der Behandlung menschlicher Haut zu entwickeln.

Als erster Meilenstein der Kooperation soll der kINPen Med, welcher in Deutschland als erster medizinisch verwendeter Atmosphärendruck-Plasmajet zur Behandlung von chronischen Wunden und erregerbedingen Erkrankungen der Haut zugelassen ist, auch in Korea zertifiziert werden. Der kINPen Med wurde am INP Greifswald entwickelt und wird seither von der INP-Ausgründung neoplas tools GmbH vertrieben. Sobald die Zertifizierung des kINPen Med in Korea erfolgt ist, sollen auch in den koreanischen Krankenhäusern klinische Studien zur Behandlung chronischer Wunden mit kaltem Plasma als Teil einer multizentrischen Studie durchgeführt werden.

Basierend auf den Erkenntnissen, welche die koreanischen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler durch die Kooperation mit den INP-Wissenschaftlern und während ihrer Arbeit mit dem kINPen Med gewinnen, wollen diese eigene Plasmaquellen und Konzepte für zukünftige medizinische Anwendungen von kaltem Atmosphärendruckplasma (z. B. in der Zahnmedizin oder für kosmetische/chirurgische Anwendungen) entwickeln. Ein zentrales Hauptanliegen des APMC stellt die Übernahme der deutschen DINspec 91315 („Basic requirements for plasma sources in medicine”) für Plasmaquellen dar, welche die Erarbeitung gemeinsamer Standards für Plasmaquellen sowie die Etablierung routinierter Analysen und einheitlicher Evaluationsprozesse umfasst. Eine solche Standardisierung ermöglicht nicht nur eine bessere Vergleichbarkeit und Reproduzierbarkeit der Plasmaquellen und Studienergebnisse, sondern gewährleistet außerdem die schnelle und sichere Entwicklung von Kaltplasmaquellen im medizinischen Kontext und damit vor allem ihre sichere Anwendung am Menschen.

Projektleiter:
Dr. Kai Masur
Tel.: +49(0) 3834 554 3322
kai.masurinp-greifswaldde

In der Arbeitsgruppe „PLASMA-re-SURG“ bearbeitet das INP Greifswald gemeinsam mit der Universitätsmedizin Greifswald translationale Forschungsthemen zur therapeutischen Wirkung von kalten Atmosphärendruckplasmen insbesondere auf gastrointestinale Tumoren, vor allem Pankreaskarzinom und Kolonkarzinom. Es werden molekulare Mechanismen der Plasma-Zell-Interaktion untersucht, um das therapeutische Potential dieser neuen Technologie zu erforschen sowie potentielle Risiken zu erkennen. Das Ziel ist die klinische Anwendung von kalten physikalischen Plasmen als neue nebenwirkungsarme Therapieoption in der Behandlung fortgeschrittener gastrointestinaler Tumore.

Projektleiter:
Prof. Dr. Thomas von Woedtke
Tel.: + 49 3834 - 554 445
woedtke@inp-greifswald.de

Netzwerkinitiative für die Plasmamedizin in Mecklenburg-Vorpommern

Die Plasmamedizin hat sich in den letzten Jahren zu einer Kernkompetenz der Gesundheitswirtschaft Mecklenburg-Vorpommerns entwickelt. Die Netzwerkinitiative "PLASMA Wundzirkel", ausgezeichnet beim Ideenwettbewerb Gesundheitswirtschaft 2015, hat das Ziel, eine Plattform für einen landesweiten Anwenderkreis aus medizinischen Leistungserbringern (Dermatologen, Allgemeinmedizinern, Medizinischen Versorgungszentren, Kliniken, etc.), den Herstellern der Plasmageräte, den Kostenträgern sowie den Patienten(verbänden) für den Einsatz der Plasmatherapie zur Wundheilung zu entwickeln. Das Netzwerk soll dabei als meinungsbildendes Organ für die Etablierung der Plasmatherapie insbesondere bei der Behandlung von chronischen Wunden fungieren.

Die Initiative "PLASMA Wundzirkel" wird vom Ministerium für Wirtschaft, Bau und Tourismus des Landes Mecklenburg-Vorpommern für zwei Jahre mit knapp 200.000 Euro gefördert. Die Mittel stammen aus dem "Europäischen Fonds für regionale Entwicklung" (EFRE).

Projektleiterin:
Dr. Christine Zädow
Telefon: +49 3834 - 554 3914
christine.zaedow@inp-greifswald.de


Publikationen

Metelmann, H.-R.; von Woedtke, Th.; Weltmann, K.-D. (Hrsg.):
Plasmamedizin. Kaltplasma in der medizinischen Anwendung,
ISBN 978-3-662-52644-6, Springer-Verlag Berlin, Heidelberg (2016)

von Woedtke, Th.; Reuter, S.; Masur, K.; Weltmann, K.-D.:
Plasmas for medicine, Phys. Rep. 530 (2013), p. 291-320  

von Woedtke, Th.; Weltmann, K.-D.:
Grundlagen der Plasmamedizin, MKG-Chirurg 9 (2016), p. 246-254  

Weltmann, K.-D.; von Woedtke, Th.:
Plasma Medicine – current state of research and medical application,
Plasma Phys. Control. Fusion 59 (2017), p. 014031  

Bekeschus, S.; Schmidt, A.; Weltmann, K.-D.; von Woedtke, Th.:
The plasma jet kINPen – A powerful tool for wound healing,
Clin. Plasma Med. 4 (2016), p. 19-28      

von Woedtke, Th.; haertel, B.; Weltmann, K.-D.; Lindequist, U.:
Plasma pharmacy –physical plasma in pharmaceutical applications,
Pharmazie 68 (2013), p. 492-498

von Woedtke, Th.; Metelmann, H.-R.; Weltmann, K.-D.:
Clinical Plasma Medicine: State and Perspectives of in Vivo Application of Cold Atmospheric Plasma,
Contrib. Plasma Phys. 54 (2014), p. 104 – 117

Hänsch, M.; Mann, M.; Weltmann, K.-D.; von Woedtke, Th.:
Analysis of Antibacterial Efficacy of Plasma-Treated Sodium Chloride Solutions,
J. Phys D: Appl. Phys., 48 (2015), p. 454001  

Jablonowski, H.; von Woedtke, Th.:
Research on plasma medicine-relevant plasma–liquid interaction: What happened in the past five years?
Clin. Plasma Med. 3 (2015), p. 42-52

Wende, K.; Bekeschus, S.; Schmidt, A.; Jatsch, L.; Hasse, S.; Weltmann, K.-D.; Masur, K.; von Woedtke, Th.:
Risk assessment of a cold argon plasma jet in respect to its mutagenicity,
Mutation Research - Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis 798 (2016), p. 48-54

Schmidt, A.; Bekeschus, S.; Wende, K.; Vollmar, B.; von Woedtke, Th.:
A cold plasma jet accelerates wound healing in a murine model of full-thickness skin wounds,
Experimental Dermatology 26 (2017), p. 156–162  

Schmidt, A.; von Woedtke, Th.; Stenzel, J.; Lindner, T.; Polei, S.; Vollmar, B.; Bekeschus, S.:
One year follow up risk assessment in SKH-1 mice and wounds treated with an argon plasma jet,
Int. J. Mol. Sci. 18 (2017), p. 868

Kontakt

Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V.
Felix-Hausdorff-Str. 2
17489 Greifswald

Prof. Dr. Thomas von Woedtke
Forschungsschwerpunktleiter Plasmamedizin

Tel.: +49 3834 - 554 445
Fax: +49 3834 - 554 301

woedtkeinp-greifswaldde
www.leibniz-inp.de

thomas_von_woedtke.jpg
von_Woedtke.jpg