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Fragestellung: Nicht-thermische Plasmaquellen unter Atmosphärendruck ermöglichen eine Behandlung menschlichen Gewebes. Die erzeugten Gasplasmen bestehen aus reaktiven Molekülen (u. a. Stickstoffmonoxid, Stickstoffdioxid, Ozon) sowie Ionen, Elektronen und UV-Strahlung. Das Stickstoffmonoxid (NO) besitzt eine Schlüsselfunktion in der Wundheilung d.h. eine verminderte NO-Produktion ist mit einer gestörten Wundheilung assoziiert. Auch das im Plasma gebildete Stickstoffdioxidradikal NO2 könnte neben NO wundheilungsrelevante Mechanismen beeinflussen. Die Wechselwirkung von Plasmas mit humanem Gewebe kann zur Bildung und Anreicherung unterschiedlicher wundheilungsrelevanter NO-Derivate (Nitrit und S-Nitrosoverbindungen) im behandelten Gewebe führen. Vorklinische Studien zur Nutzung von exogen applizierten NO/NO-Derivate zur Wundbehandlung zeigten bereits vielversprechende Ergebnisse.Daher haben wir in einer experimentellen Studie den möglichen Einsatz NO-haltiger Atmosphärendruckplasmen in der Wundbehandlung untersucht.

Methodik: NO und NO-Derivate wurden mittels Chemiluminseszenz-Detektion quantifiziert.

Die Penetration von NO durch Spalthaut bzw. Dermis wurde in Franz-Kammerversuchen bestimmt. Mögliche Toxizität bzw. DNA-Schäden wurden MTT und TUNEL-Assays an Hautpräparaten und einem 3D-Hautersatzmodel untersucht.

Mittels eines O2C-Geräts wurde der Einfluss einer Plasmabehandlung auf die dermale Mikrozirkulation am Probanden untersucht.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Im Kaltplasma einer definierten DBD-Plasmaquelle (Dielectric Barrier Discharge) konnten wir eine Generierung relevanter Konzentrationen von NO (400 ppb) und NO2 (100 ppm) nachweisen. Auch nach längeren Plasmabehandlungen konnte keine Toxizität oder DNA-Schäden in humanen Voll-, Spalt- und Dermispräparaten sowie einem 3D-Hautersatzmodel nachgewiesen werden. Daher kann eine Gefährdung des Patienten durch eine Behandlung mit dieser Plasmaquelle als unbedenklich eingeschätzt werden. Plasmaexpositon führte zu einer transepidermalen Penetration von NO (max. 162±49 nmol/cm²) und zu einer Anreicherung mit NO-Derivaten in der Epidermis sowie der unterliegenden Dermis (2,4±0,3 nmol/mg). Der Haut oder Blutserum pH-Wert konnte in vitro durch Plasmaexposition gesenkt werden (bis zu -0.3±0.5). In vivo konnte eine Erhöhung der lokalen Mikrozirkulation der plasmabehandelten Haut gesehen werden (124±43%). Die dermale Penetration von NO und Anreicherung des Gewebes mit NO-Derivaten weisen auf eine Anwendungsrelevanz der verwendeten Plasmaquellen für den klinischen Einsatz hin. Insbesondere wegen der beschriebenen antibakteriellen Wirkung, der positiven Beeinflussung der lokalen Mikrozirkulation über NO sowie einer möglichen Ansäuerung der Wunde könnte der Heilungsverlauf moduliert und positiv beeinflusst werden. Daher stellen nicht-thermische Plasmaquellen bzw. NO-haltige Atmosphärendruckplasmen vielversprechende und preiswerte Therapiealternativen in der Behandlung und Vorbeugung von infizierten und chronischen Wunden dar.