ColdPlasma in der Medizin: Wirkung, Technologie und Anwendungsgebiete einfach erklärt

Was ist ColdPlasma?

ColdPlasma ist ein teilweise ionisiertes Gas, das bei vergleichsweise niedriger Gastemperatur erzeugt wird und biologisch aktive Teilchen und Moleküle enthält. In der Medizin wird insbesondere kaltes atmosphärisches Plasma (Cold Atmospheric Plasma, CAP) eingesetzt.

Um die Technologie zu verstehen, lohnt sich ein kurzer Blick auf die Physik.

Wir kennen drei klassische Aggregatzustände der Materie:

• Fest – beispielsweise Eis
• Flüssig – beispielsweise Wasser
• Gasförmig – beispielsweise Wasserdampf

Wird einem Gas ausreichend Energie zugeführt, können Elektronen aus Atomen oder Molekülen herausgelöst werden. Es entsteht ein Gemisch aus geladenen und ungeladenen Teilchen: Plasma.

Deshalb wird Plasma häufig als vierter Aggregatzustand der Materie bezeichnet.

Plasma ist keineswegs selten. Tatsächlich besteht ein Großteil der sichtbaren Materie im Universum aus Plasma. Die Sonne und andere Sterne sind bekannte Beispiele. Auch Blitze und Polarlichter entstehen durch Plasmaprozesse.

Warum ist ColdPlasma kalt?

Bei einem heißen Plasma besitzen Elektronen und schwere Teilchen hohe thermische Energien. Solche Plasmen können Temperaturen von mehreren Tausend Grad Celsius erreichen.

Bei ColdPlasma ist das anders.

Hier werden vor allem die Elektronen stark beschleunigt, während die schweren Gasteilchen vergleichsweise kühl bleiben. Physikalisch spricht man von einem Nichtgleichgewichtsplasma.

Dadurch können Plasmen erzeugt werden, deren Gastemperatur im medizinisch nutzbaren Bereich liegt.

Das Besondere: ColdPlasma ermöglicht hochreaktive chemische Prozesse, ohne dass dafür das behandelte Gewebe stark erhitzt werden muss.

Die tatsächliche Temperatur und Gewebeverträglichkeit hängen allerdings vom jeweiligen Gerät und seinen Betriebsparametern ab.

Wie wirkt ColdPlasma in der Medizin?

Die medizinische Wirkung von ColdPlasma beruht wesentlich auf der Entstehung reaktiver Sauerstoff- und Stickstoffspezies.

Diese werden international als ROS (Reactive Oxygen Species) und RNS (Reactive Nitrogen Species) bezeichnet. Zusammen spricht man von RONS.

Zu diesen Molekülen und reaktiven Teilchen gehören unter anderem:

• Wasserstoffperoxid (H₂O₂)
• Hydroxylradikale (•OH)
• Singulett-Sauerstoff (¹O₂)
• Stickstoffmonoxid (NO)
• Weitere reaktive Sauerstoff- und Stickstoffverbindungen

Zusätzlich entstehen je nach Verfahren elektrische Felder, geladene Teilchen und ultraviolette Strahlung.

Die Zusammensetzung unterscheidet sich abhängig vom eingesetzten Gas, der Plasmaquelle und den Betriebsparametern.

Besonders interessant ist, dass diese physikalisch-chemischen Prozesse zwei medizinisch relevante Wirkungsbereiche eröffnen:

1. Keimreduktion: Die Inaktivierung von Bakterien, Pilzen und anderen Mikroorganismen.

2. Regeneration: Die Beeinflussung zellulärer Prozesse, die an Entzündungsregulation, Gewebereparatur und Wundheilung beteiligt sind.

Beide Wirkmechanismen werden seit Jahren intensiv wissenschaftlich untersucht. [1, 2, 3]

Wirkmechanismus 1: Keimreduktion durch ColdPlasma

Eine wesentliche Herausforderung bei der Behandlung infizierter oder schlecht heilender Wunden ist die mikrobielle Belastung.

Bakterien und Pilze können die Wundheilung beeinträchtigen, Entzündungen aufrechterhalten und die Regeneration des Gewebes verzögern.

ColdPlasma kann Mikroorganismen durch mehrere gleichzeitig ablaufende Prozesse schädigen.

Schädigung der Zellmembran

Reaktive Sauerstoff- und Stickstoffspezies reagieren mit Bestandteilen der mikrobiellen Zellhülle.

Dabei können insbesondere Membranlipide oxidiert werden. Dieser Prozess wird als Lipidperoxidation bezeichnet.

Die Folge: Die Zellmembran verliert ihre Integrität, wichtige Zellfunktionen werden gestört und Mikroorganismen können inaktiviert werden.

Schädigung von Proteinen und Erbmaterial

Die reaktiven Moleküle können außerdem mikrobielle Proteine und Nukleinsäuren verändern.

Dadurch werden lebenswichtige Prozesse der Mikroorganismen beeinträchtigt.

Anders als ein Antibiotikum, das häufig einen bestimmten molekularen Angriffspunkt besitzt, kann ColdPlasma mehrere Zellstrukturen gleichzeitig beeinflussen.

Das macht die Technologie auch im Zusammenhang mit antimikrobiellen Resistenzen interessant. Allerdings bedeutet dies nicht, dass eine Resistenzentwicklung grundsätzlich ausgeschlossen ist.

Wirkung auf Biofilme

Viele chronische Infektionen werden durch sogenannte Biofilme erschwert.

Dabei organisieren sich Mikroorganismen in Gemeinschaften, die von einer schützenden Matrix umgeben sind.

Solche Strukturen können gegenüber klassischen antimikrobiellen Maßnahmen eine erhöhte Toleranz aufweisen.

Laboruntersuchungen zeigen, dass ColdPlasma die Mikroorganismen innerhalb von Biofilmen schädigen und deren Struktur beeinträchtigen kann.

Wie gut dies unter klinischen Bedingungen gelingt, hängt unter anderem von der Biofilmzusammensetzung, der Plasmaquelle und der Behandlungsdauer ab. [1, 2]

Warum ist das für die Medizin wichtig?

Die lokale Keimreduktion ist besonders dort interessant, wo eine hohe mikrobielle Belastung die Gewebeheilung beeinträchtigt.

ColdPlasma kann deshalb eine Ergänzung etablierter Behandlungskonzepte darstellen.

Die Perspektive: Krankheitserreger möglichst gezielt am Ort des Geschehens reduzieren, statt grundsätzlich auf eine systemische antimikrobielle Behandlung angewiesen zu sein.

Ob Antibiotika tatsächlich vermieden werden können, muss jedoch anhand der jeweiligen Infektion und ihrer Schwere entschieden werden. Bei systemischen oder tiefgreifenden Infektionen kann eine systemische Therapie weiterhin unverzichtbar sein.

Wirkmechanismus 2: Regeneration und Unterstützung der Wundheilung

Die medizinische Bedeutung von ColdPlasma beschränkt sich nicht auf die Keimreduktion.

Mindestens ebenso interessant ist die Fähigkeit, biologische Prozesse im behandelten Gewebe zu beeinflussen.

Der Schlüssel liegt erneut in den reaktiven Sauerstoff- und Stickstoffspezies.

Reaktive Moleküle sind nicht grundsätzlich schädlich

ROS und RNS werden häufig ausschließlich mit oxidativem Stress und Zellschädigung verbunden.

Tatsächlich produziert der Organismus solche Moleküle selbst. Sie übernehmen wichtige Funktionen als Signalmoleküle und beeinflussen unter anderem Immunreaktionen, Zellbewegungen und Gewebereparatur.

Entscheidend sind nicht nur die Konzentration, sondern auch die Dauer, Häufigkeit und Intensität der Einwirkung.

Eine dauerhaft erhöhte Belastung durch reaktive Sauerstoff- und Stickstoffspezies kann die körpereigenen Schutzmechanismen überfordern. Chronischer oxidativer beziehungsweise nitrosativer Stress kann dadurch Zellbestandteile schädigen, Entzündungsprozesse verstärken und die normale Gewebefunktion beeinträchtigen.

Eine zeitlich begrenzte, kontrolliert dosierte Einwirkung kann dagegen regenerative Signalwege aktivieren.

Dieses dosisabhängige Prinzip wird als Hormesis bezeichnet.

Genau hier setzt die medizinische ColdPlasma-Therapie an: Statt das Gewebe einer dauerhaft erhöhten RONS-Belastung auszusetzen, werden reaktive Moleküle während kurzer, gezielter Behandlungsintervalle lokal erzeugt.

Studien zeigen, dass solche Anwendungen bei geeigneter Dosierung die Migration und Proliferation von Zellen unterstützen können, die für die Wundheilung wichtig sind. Übermäßige oder zu lange Expositionen können hingegen gegenteilige Effekte hervorrufen.

Der wesentliche Unterschied liegt somit zwischen einer kontrollierten, zeitlich begrenzten therapeutischen Einwirkung und einer übermäßigen oder dauerhaft bestehenden oxidativen Belastung.

Die sichere Behandlungsdauer ist geräte- und indikationsabhängig. [1, 2, 3]

Stimulation von Fibroblasten und Keratinozyten

Zwei Zelltypen spielen bei der Wundheilung eine besonders wichtige Rolle.

Fibroblasten sind unter anderem an der Bildung und Organisation der extrazellulären Matrix beteiligt. Sie tragen damit zum Aufbau und zur Stabilisierung neuen Gewebes bei.

Keratinozyten sind die wichtigsten Zellen der Oberhaut. Ihre Migration und Vermehrung ermöglichen es, Hautdefekte wieder zu verschließen.

Experimentelle Untersuchungen zeigen, dass ColdPlasma bei geeigneter Dosierung die Aktivität, Migration und teilweise auch die Proliferation dieser Zellen fördern kann.

Damit können Prozesse unterstützt werden, die für den Verschluss von Wunden entscheidend sind. [1, 3]

Förderung der Mikrozirkulation und Gefäßneubildung

Eine funktionierende Durchblutung ist eine wichtige Voraussetzung für die Gewebereparatur.

Sie versorgt Zellen mit Sauerstoff und Nährstoffen und ermöglicht den Abtransport von Stoffwechselprodukten.

ColdPlasma kann Signalwege beeinflussen, die an der Regulation von Blutgefäßen beteiligt sind.

Besonders relevant sind dabei Stickstoffmonoxid (NO) sowie verschiedene Wachstumsfaktoren.

In experimentellen Untersuchungen wurden Effekte auf die Mikrozirkulation und die Angiogenese – also die Bildung neuer Blutgefäße – beobachtet. [1, 2]

Modulation von Entzündungsprozessen

Entzündungen sind zunächst ein notwendiger Bestandteil jeder Wundheilung.

Problematisch wird es, wenn die Entzündungsreaktion dauerhaft bestehen bleibt und das Gewebe nicht in die anschließende Reparaturphase übergehen kann.

ColdPlasma kann unterschiedliche entzündungsbezogene Signalwege beeinflussen.

Dazu gehören unter anderem Mechanismen der oxidativen Stressantwort sowie die Aktivität bestimmter Immunzellen.

Wissenschaftlich untersucht wird insbesondere, inwieweit ColdPlasma helfen kann, ein gestörtes entzündliches Milieu wieder in Richtung Gewebereparatur zu verändern. [2, 3]

Zwei Wirkungen – ein gemeinsamer biologischer Ansatz

Die Kombination aus antimikrobiellen und regenerationsbezogenen Effekten macht ColdPlasma für die Wundversorgung besonders interessant.

Während eine reduzierte mikrobielle Belastung günstigere Voraussetzungen für die Heilung schaffen kann, beeinflussen die reaktiven Moleküle gleichzeitig die Kommunikation zwischen körpereigenen Zellen.

ColdPlasma wirkt deshalb nicht einfach nur gegen Mikroorganismen. Es kann auch biologische Prozesse beeinflussen, die für die Wiederherstellung geschädigten Gewebes entscheidend sind.

Wie stark diese Effekte in der klinischen Anwendung ausfallen, hängt von der Erkrankung, der Dosierung und dem eingesetzten Plasmasystem ab.

Wie wird ColdPlasma erzeugt? Die wichtigsten Technologien im Vergleich

ColdPlasma ist keine einzelne Gerätetechnologie.

Vielmehr existieren unterschiedliche physikalische Verfahren, um ein nichtthermisches Plasma zu erzeugen und dessen reaktive Bestandteile für medizinische Anwendungen nutzbar zu machen.

Vier Konzepte sind besonders interessant.

1. Plasmajet – ColdPlasma als gerichteter Gasstrom

Beim Plasmajet wird ein Gas durch eine Düse geleitet und mithilfe elektrischer Energie angeregt.

Häufig werden dafür Edelgase wie Argon oder Helium eingesetzt. Je nach System sind auch andere Gaszusammensetzungen möglich.

Das erzeugte Plasma beziehungsweise seine reaktiven Bestandteile treten als gerichteter Plasmastrahl aus der Düse aus.

Funktionsprinzip: Ein Gasstrom wird elektrisch angeregt und transportiert reaktive Teilchen in Richtung der Behandlungsfläche.

Vorteile:

• Gezielte Behandlung kleinerer oder schwer erreichbarer Bereiche
• Gute Steuerbarkeit des Gasstroms
• Bei geeigneter Bauweise kontaktlose Anwendung

Technische und praktische Besonderheiten:

• Viele Systeme benötigen eine externe Gasversorgung.
• Die Plasmazusammensetzung hängt stark vom verwendeten Gas ab.
• Gasfluss, Abstand und Behandlungsdauer beeinflussen die Wirkung.
• Der austretende Gasstrom kann vom Tier wahrgenommen werden.

Gerade bei der Anwendung an Tieren kann die Wahrnehmung des Gasstroms eine Herausforderung darstellen. Abhängig von Gerät, Gasfluss und Körperregion können Tiere auf die Behandlung reagieren.

Für schwer zugängliche Bereiche wie die Maulhöhle oder den Gehörgang können spezielle Sonden beziehungsweise Applikatoren erforderlich sein. Bei empfindlichen oder wenig kooperativen Tieren kann eine Sedierung oder Narkose notwendig werden.

Plasmajets gehören zu den wissenschaftlich besonders intensiv untersuchten Technologien der Plasmamedizin.

2. DBD – Dielektrisch behinderte Entladung

DBD steht für Dielectric Barrier Discharge, auf Deutsch dielektrisch behinderte Entladung.

Bei diesem Verfahren wird zwischen Elektroden eine elektrische Entladung erzeugt. Mindestens eine Elektrode ist durch ein isolierendes Material, das sogenannte Dielektrikum, abgeschirmt.

Dieses begrenzt den Stromfluss und hilft, die Entladung zu stabilisieren.

Bei bestimmten DBD-Konfigurationen dient die behandelte Haut selbst als Gegenelektrode.

Funktionsprinzip: Ein elektrisches Feld erzeugt eine Plasmaentladung im Bereich zwischen Elektrode und Behandlungsfläche oder entlang einer dielektrischen Oberfläche.

Vorteile:

• Je nach Bauform Behandlung größerer Flächen
• Keine externe Edelgasversorgung bei luftbetriebenen Systemen erforderlich
• Unterschiedliche Gerätegeometrien möglich

Technische und praktische Besonderheiten:

• Die Behandlung hängt von Elektrodengeometrie, Abstand und elektrischen Parametern ab.
• Bei direkter DBD kann das Gewebe Teil des elektrischen Entladungssystems sein.
• Die elektrischen Entladungen können vom Patienten wahrgenommen werden.
• Je nach Gerät und Empfindlichkeit des Gewebes können die Entladungen als unangenehm oder schmerzhaft empfunden werden.

Besonders bei empfindlichen, feuchten oder entzündeten Körperregionen ist die Verträglichkeit zu beachten.

Für Anwendungen im Gehörgang oder in der Maulhöhle können spezielle Elektroden beziehungsweise Sonden erforderlich sein. Je nach Tier und Anwendung kann eine Sedierung oder Narkose notwendig werden.

Die tatsächliche Wahrnehmung und Verträglichkeit unterscheiden sich allerdings zwischen den verschiedenen DBD-Geräten und ihren Betriebsparametern.

DBD-Systeme werden sowohl in der Forschung als auch in medizinischen Anwendungen eingesetzt.

3. Piezoelektrische Plasmaerzeugung – kompakte Technologie für mobile Anwendungen

Ein weiteres Verfahren nutzt den piezoelektrischen Effekt.

Piezoelektrische Materialien können mechanische Verformungen und elektrische Spannungen ineinander umwandeln.

In einem piezoelektrischen Plasmagenerator wird ein spezielles Bauteil elektrisch angeregt. Durch resonante mechanische Schwingungen kann eine hohe elektrische Spannung erzeugt werden, die zur Ionisierung der umgebenden Luft genutzt wird.

Funktionsprinzip: Ein piezoelektrischer Transformator erzeugt die für eine Plasmaentladung erforderliche Hochspannung.

Diese Technologie ermöglicht besonders kompakte Bauformen.

Vorteile:

• Miniaturisierbare Plasmaquelle
• Keine externe Gasflasche erforderlich, wenn Umgebungsluft verwendet wird
• Integration in mobile und akkubetriebene Geräte möglich
• Potenzial für eine einfache Handhabung im Praxisalltag

Die konkrete Plasmaentladung kann je nach Gerätekonstruktion unterschiedlich gestaltet sein. Piezoelektrische Erzeugung und DBD sind daher keine grundsätzlich gegensätzlichen Kategorien: Das eine beschreibt insbesondere die Hochspannungserzeugung, das andere eine Entladungsgeometrie.

Ein Beispiel aus der Veterinärmedizin ist der ViroCap von AMAMUS Vet.

Der ViroCap nutzt eine piezoelektrische Plasmaerzeugung und arbeitet mit Umgebungsluft. Das kompakte, akkubetriebene System wurde für die lokale ColdPlasma-Anwendung bei Tieren entwickelt.

Ein wesentlicher praktischer Vorteil liegt in der kontaktlosen Anwendung ohne direkten Kontakt der Plasmaentladung mit dem behandelten Gewebe.

Die reaktiven Sauerstoff- und Stickstoffspezies entstehen an der Plasmaquelle und können anschließend in Richtung der Behandlungsfläche gelangen.

Dadurch lassen sich reaktive Bestandteile auch in schwer zugängliche Bereiche wie den äußeren Gehörgang oder die Maulhöhle einleiten, ohne dass eine Elektrode direkt auf das empfindliche Gewebe aufgesetzt werden muss.

Nach den bisherigen Anwendungserfahrungen mit dem ViroCap nehmen viele Tiere die Behandlung kaum wahr und tolerieren sie sehr gut.

Dies ermöglicht häufig die Behandlung am wachen Tier, sofern dessen Verhalten und die medizinische Situation dies zulassen.

Die tatsächliche Verträglichkeit hängt weiterhin von der konkreten Anwendung ab. Eine grundsätzliche Schmerzfreiheit oder ein genereller Verzicht auf Sedierung lässt sich daraus nicht ableiten.

Die Kombination aus kompakter Bauform, kontaktloser Anwendung und der Möglichkeit, reaktive Moleküle auch in schwer zugängliche Körperregionen einzuleiten, ist insbesondere für die Veterinärmedizin interessant.

4. Plasmaaktivierter Wassernebel – reaktive Moleküle über ein flüssiges Medium

Ein weiterer Ansatz nutzt die Wechselwirkung von Plasma mit Wasser oder wässrigen Lösungen.

Dabei können reaktive Sauerstoff- und Stickstoffverbindungen in eine Flüssigkeit eingebracht werden.

Das Ergebnis wird als Plasma Activated Water (PAW), also plasmaaktiviertes Wasser, bezeichnet.

Bei aerosolbasierten Systemen werden Wassertröpfchen beziehungsweise ein feiner Nebel mit einer Plasmaentladung in Kontakt gebracht oder bereits aktivierte Flüssigkeiten als Aerosol ausgebracht.

Funktionsprinzip: Reaktive Moleküle werden durch die Wechselwirkung von Plasma und Flüssigkeit erzeugt beziehungsweise in ein flüssiges Medium übertragen.

Vorteile:

• Flüssige Medien können unregelmäßige Oberflächen benetzen.
• Eine Verteilung reaktiver Bestandteile über Tröpfchen ist möglich.
• Unterschiedliche Applikationsformen lassen sich technisch realisieren.

Technische Besonderheiten:

• Die Zusammensetzung hängt unter anderem von Wasserqualität, pH-Wert, Plasmaquelle und Aktivierungsdauer ab.
• Kurzlebige und langlebige reaktive Moleküle unterscheiden sich in ihrer Stabilität.
• Bei der Übertragung in ein flüssiges Medium verändern sich Zusammensetzung und Lebensdauer der reaktiven Spezies.
• Besonders kurzlebige Moleküle können bereits vor Erreichen des Zielgewebes abreagieren.

Dabei ist wichtig: Die RONS werden nicht grundsätzlich dadurch größer, dass sie in Wasser eingebracht werden. Vielmehr können sie sich lösen, chemisch reagieren oder in andere Verbindungen übergehen.

Die Eindringtiefe hängt deshalb von den tatsächlich vorhandenen Molekülen, ihrer Lebensdauer, ihren Transporteigenschaften und dem jeweiligen Gewebe ab.

Die Wirkung plasmaaktivierter Flüssigkeiten ist somit nicht automatisch mit der direkten Anwendung eines Gasplasmas gleichzusetzen.

Untersuchungen zeigen, dass plasmaaktivierte Flüssigkeiten unter bestimmten Bedingungen ebenfalls reaktive Moleküle in Gewebe transportieren können. [4, 5]

Plasmaaktivierte Flüssigkeiten und Aerosole bilden ein eigenständiges Forschungsfeld mit Anwendungen in Medizin, Hygiene und weiteren Bereichen.

Welche ColdPlasma-Technologie ist die beste?

Eine eindeutige wissenschaftliche Antwort auf diese Frage gibt es bislang nicht. Es fehlen große, unabhängige Vergleichsstudien, in denen die unterschiedlichen Technologien unter vergleichbaren Bedingungen direkt gegeneinander untersucht werden.

Bemerkenswert ist jedoch eine andere Beobachtung: Weltweit berichten Forschungsgruppen und medizinische Anwender von positiven Ergebnissen mit ganz unterschiedlichen ColdPlasma-Technologien – vom Plasmajet über DBD-Systeme bis hin zur piezoelektrischen Plasmaerzeugung.

Obwohl sich die Verfahren hinsichtlich ihrer technischen Konstruktion, der erzeugten RONS-Zusammensetzung und der Dosierung teilweise erheblich unterscheiden, werden bei unterschiedlichen Systemen ähnliche antimikrobielle und regenerationsbezogene Effekte beschrieben.

Das deutet darauf hin, dass nicht allein die Art der Plasmaerzeugung über den therapeutischen Nutzen entscheidet, sondern insbesondere die biologisch wirksamen reaktiven Moleküle und deren Wechselwirkung mit dem behandelten Gewebe.

Ein direkter Nachweis der klinischen Gleichwertigkeit unterschiedlicher Systeme ist damit allerdings noch nicht erbracht.

Auch unsere eigenen Erfahrungen bei AMAMUS Vet passen zu dieser Beobachtung. Sowohl mit unserem früheren DBD-basierten System als auch mit dem heutigen piezoelektrischen ViroCap beobachten wir beeindruckende Behandlungsergebnisse.

Der entscheidende Fortschritt liegt für uns deshalb weniger in einer grundsätzlich anderen therapeutischen Wirkung als vielmehr in der praktischen Anwendung.

Beim ViroCap findet die Plasmaerzeugung innerhalb des Gerätes statt. Die entstehenden reaktiven Moleküle werden kontaktlos an die Behandlungsstelle geleitet.

Nach unseren bisherigen Erfahrungen nehmen die Tiere die Anwendung kaum wahr. Zudem lassen sich die reaktiven Bestandteile auch in schwer zugängliche Bereiche wie den äußeren Gehörgang oder die Maulhöhle einleiten.

Vielleicht ist deshalb nicht die Frage entscheidend, welche Technologie das beste Plasma erzeugt, sondern welche Technologie dessen medizinisches Potenzial am einfachsten, schonendsten und vielseitigsten nutzbar macht.

ColdPlasma in der Human- und Veterinärmedizin

Die Plasmamedizin hat sich in den vergangenen Jahren zu einem eigenständigen interdisziplinären Forschungsgebiet entwickelt.

Physiker, Chemiker, Biologen und Mediziner untersuchen gemeinsam, wie die Eigenschaften nichtthermischer Plasmen therapeutisch genutzt werden können.

Anwendungen in der Humanmedizin

Ein besonders intensiv untersuchtes Gebiet ist die Behandlung chronischer Wunden.

Dazu gehören beispielsweise diabetische Fußulzera und andere schwer heilende Hautdefekte.

Weitere Forschungsbereiche sind:

• Dermatologie und entzündliche Hauterkrankungen
• Chirurgische Wundversorgung
• Zahnmedizin und orale Erkrankungen
• Regenerative Medizin
• Onkologie, insbesondere experimentelle Ansätze zur Beeinflussung von Tumorzellen

Die klinische Evidenz ist je nach Anwendungsgebiet unterschiedlich weit entwickelt. Insbesondere experimentelle Einsatzbereiche dürfen nicht mit etablierten Standardtherapien gleichgesetzt werden. [1, 2]

Anwendungen in der Veterinärmedizin

Auch in der Tiermedizin ist die lokale Behandlung von Haut- und Wundproblemen ein relevantes Einsatzgebiet.

Zu den untersuchten beziehungsweise praktisch genutzten Anwendungsfeldern gehören:

• Akute und chronische Wunden
• Oberflächliche Hautentzündungen und Pyodermien
• Hotspots und Leckekzeme
• Pododermatitis und Zwischenzehenentzündungen
• Erkrankungen des äußeren Gehörgangs
• Entzündliche Veränderungen der Maulschleimhaut
• Oberflächliche Wunden und Hauterkrankungen bei Pferden

Die Übertragbarkeit von Erkenntnissen aus der Humanmedizin auf unterschiedliche Tierarten muss jeweils kritisch bewertet werden.

Gerade in der Veterinärmedizin ist die praktische Anwendbarkeit besonders wichtig. Tiere lassen sich nicht immer über längere Zeit ruhig behandeln, und nicht jede Körperregion ist gleich gut zugänglich.

Eine technisch wirksame Therapie kann in der Praxis an Grenzen stoßen, wenn das Tier auf den Gasstrom, elektrische Entladungen oder Berührungen empfindlicher Körperregionen reagiert.

Deshalb spielt neben der biologischen Wirkung auch die Akzeptanz durch das Tier eine entscheidende Rolle.

Kompakte, kontaktlos einsetzbare Plasmasysteme können hier praktische Vorteile bieten, sofern sie für die jeweilige Anwendung geeignet sind.

Kann ColdPlasma Antibiotika ersetzen?

ColdPlasma ist keine pauschale Alternative zu Antibiotika.

Allerdings bietet die Technologie einen interessanten Ansatz, um mikrobielle Belastungen lokal zu reduzieren und gleichzeitig die Geweberegeneration zu unterstützen.

Das ist besonders vor dem Hintergrund zunehmender Antibiotikaresistenzen relevant.

Während systemische Antibiotika über den Blutkreislauf im Körper verteilt werden, setzt die ColdPlasma-Anwendung direkt am betroffenen Gewebe an.

Bei geeigneten oberflächlichen Erkrankungen kann eine solche lokale Behandlung Teil eines Therapiekonzepts sein, das den Einsatz systemischer Antibiotika reduziert.

Ob und in welchem Umfang dies gelingt, muss für die jeweilige Erkrankung klinisch beurteilt werden.

Bei schweren, tiefen oder systemischen Infektionen bleiben Antibiotika gegebenenfalls unverzichtbar.

Der Grundgedanke lautet deshalb:

Lokal behandeln, wo eine lokale Behandlung ausreicht – systemisch behandeln, wo es medizinisch notwendig ist.

Grenzen und Sicherheit der ColdPlasma-Therapie

ColdPlasma ist eine vielversprechende Technologie, aber nicht jede Plasmaquelle eignet sich automatisch für medizinische Anwendungen.

Die biologische Wirkung ist dosis- und zeitabhängig. Zu hohe oder zu lange Expositionen können auch gesunde Zellen beeinträchtigen.

Für die sichere Anwendung sind deshalb unter anderem Temperatur, elektrische Sicherheit, Expositionsdauer, Behandlungsabstand und mögliche Reaktionsprodukte relevant.

Dabei ist zwischen einer kurzzeitigen, kontrollierten therapeutischen Exposition und einer dauerhaft erhöhten oxidativen Belastung zu unterscheiden.

Eine über Monate anhaltende, übermäßige RONS-Belastung kann zu chronischem oxidativem Stress beitragen. Eine gezielte, zeitlich begrenzte Plasmaanwendung verfolgt dagegen das Ziel, biologische Effekte auszulösen, ohne die zellulären Schutzmechanismen zu überfordern.

Ob dieses Ziel erreicht wird, hängt von der jeweiligen Plasmaquelle und ihrer Dosierung ab. [1, 2, 3]

Ebenso wichtig ist die Unterscheidung zwischen Laborergebnissen, klinischen Studien und Erfahrungen aus der täglichen Praxis.

Eine nachgewiesene antimikrobielle Wirkung im Labor bedeutet nicht automatisch, dass ein bestimmtes Krankheitsbild bei Mensch oder Tier zuverlässig geheilt werden kann.

Für medizinische Entscheidungen sollten deshalb die Daten zum jeweiligen Gerät und Anwendungsgebiet berücksichtigt werden.

Fazit: ColdPlasma verbindet Physik mit biologischer Regeneration

ColdPlasma ist weit mehr als ein physikalisches Verfahren zur Keimreduktion.

Die Technologie nutzt ein teilweise ionisiertes Gas, um reaktive Sauerstoff- und Stickstoffspezies zu erzeugen. Diese können Mikroorganismen schädigen und gleichzeitig zelluläre Signalwege beeinflussen, die für Entzündungsregulation und Gewebereparatur relevant sind.

Damit verbindet ColdPlasma zwei Ansätze, die in der Medizin häufig getrennt betrachtet werden: die Kontrolle mikrobieller Belastungen und die Unterstützung körpereigener Regenerationsprozesse.

Ob Plasmajet, DBD, piezoelektrische Plasmaerzeugung oder plasmaaktivierter Wassernebel – unterschiedliche Technologien können vergleichbare biologische Wirkmechanismen nutzen.

Die zunehmende wissenschaftliche Beschäftigung mit diesen Verfahren zeigt, welches Potenzial in der Plasmamedizin steckt.

Gerade für die Veterinärmedizin ist dabei nicht nur entscheidend, was die Technologie biologisch bewirken kann. Ebenso wichtig ist, wie einfach, schonend und zuverlässig sie am Tier angewendet werden kann.

Für die Veterinärmedizin eröffnet ColdPlasma insbesondere die Perspektive, Haut- und Wundprobleme frühzeitig, gezielt und lokal zu behandeln und den Einsatz systemischer Medikamente dort zu begrenzen, wo dies medizinisch vertretbar ist.

Häufig gestellte Fragen zu ColdPlasma (FAQ)

Was ist ColdPlasma einfach erklärt?

ColdPlasma ist ein teilweise ionisiertes Gas, das bei relativ niedriger Gastemperatur erzeugt wird. Es enthält reaktive Moleküle, die Mikroorganismen schädigen und biologische Prozesse im Gewebe beeinflussen können.

Ist ColdPlasma dasselbe wie Kaltplasma?

Ja. ColdPlasma und Kaltplasma werden häufig synonym verwendet. In der Medizin kommt besonders kaltes atmosphärisches Plasma (CAP) zum Einsatz.

Wie wirkt ColdPlasma gegen Bakterien?

ColdPlasma erzeugt reaktive Sauerstoff- und Stickstoffspezies. Diese können bakterielle Zellmembranen, Proteine und Erbmaterial schädigen und dadurch Mikroorganismen inaktivieren.

Kann ColdPlasma die Wundheilung beschleunigen?

Studien zeigen, dass geeignete ColdPlasma-Anwendungen die Wundheilung unterstützen können. Untersucht wurden unter anderem Effekte auf Keratinozyten, Fibroblasten, Entzündungsprozesse und die Mikrozirkulation. Der klinische Nutzen hängt von der jeweiligen Anwendung ab.

Sind reaktive Sauerstoff- und Stickstoffspezies schädlich?

Nicht grundsätzlich. ROS und RNS sind wichtige Bestandteile der körpereigenen Zellkommunikation. Bei kontrollierter Einwirkung können sie regenerative Prozesse beeinflussen. Eine übermäßige oder dauerhaft erhöhte Belastung kann hingegen oxidativen Stress und Zellschädigungen verursachen.

Was ist der Unterschied zwischen Plasmajet und DBD?

Ein Plasmajet erzeugt einen gerichteten Plasmastrahl, häufig unter Verwendung eines zugeführten Gases. Bei DBD-Systemen entsteht die Plasmaentladung mithilfe einer dielektrisch isolierten Elektrodenanordnung. Beide Verfahren können medizinisch nutzbares ColdPlasma erzeugen.

Wie funktioniert piezoelektrisches ColdPlasma?

Ein piezoelektrischer Transformator erzeugt durch elektrisch angeregte mechanische Schwingungen eine hohe Spannung. Diese kann zur Ionisierung von Gasen wie Umgebungsluft genutzt werden. Die Technologie ermöglicht besonders kompakte Plasmageneratoren.

Kann ColdPlasma im Ohr oder Maul angewendet werden?

Ja, sofern das jeweilige Gerät für diese Anwendung geeignet ist. Bei bestimmten Plasmajet- oder DBD-Systemen können spezielle Applikatoren erforderlich sein. Systeme wie der piezoelektrische ViroCap ermöglichen es, reaktive Moleküle kontaktlos in Bereiche wie den äußeren Gehörgang oder die Maulhöhle einzuleiten.

Was ist plasmaaktiviertes Wasser?

Plasmaaktiviertes Wasser ist eine Flüssigkeit, deren chemische Zusammensetzung durch die Einwirkung von Plasma verändert wurde. Sie kann beispielsweise reaktive Sauerstoff- und Stickstoffverbindungen enthalten. Ihre Eigenschaften hängen vom Herstellungsverfahren und den Lagerbedingungen ab.

Welche ColdPlasma-Technologie ist die beste?

Eine wissenschaftlich eindeutig überlegene Technologie ist bislang nicht nachgewiesen. Unterschiedliche Plasmaquellen zeigen ähnliche biologische Wirkmechanismen. Neben der medizinischen Wirksamkeit sind deshalb insbesondere Verträglichkeit, Handhabung und die Eignung für das jeweilige Anwendungsgebiet wichtig.

Ist ColdPlasma schmerzfrei?

Viele medizinische ColdPlasma-Anwendungen werden gut vertragen. Die tatsächliche Wahrnehmung hängt jedoch von der Plasmaquelle und der behandelten Körperregion ab. Bei bestimmten DBD-Systemen können elektrische Entladungen spürbar sein, während bei Plasmajets der Gasstrom wahrgenommen werden kann. Kontaktlose Systeme wie der ViroCap werden nach bisherigen Anwendungserfahrungen von vielen Tieren kaum wahrgenommen.

Kann ColdPlasma Antibiotika ersetzen?

Nicht grundsätzlich. ColdPlasma kann bei geeigneten lokalen Erkrankungen eine ergänzende oder alternative Behandlungsoption darstellen. Bei tiefen oder systemischen Infektionen können Antibiotika weiterhin notwendig sein.

Wird ColdPlasma auch bei Tieren eingesetzt?

Ja. In der Veterinärmedizin wird ColdPlasma unter anderem zur lokalen Behandlung von Haut- und Wundproblemen eingesetzt. Welche Anwendungen sinnvoll sind, hängt von Tierart, Erkrankung und verwendetem Plasmasystem ab.

Wissenschaftliche Quellen und weiterführende Literatur

[1] Cold Atmospheric Plasma in Wound Healing: Molecular Mechanism of Action. Übersicht zu molekularen Wirkmechanismen, antimikrobiellen Effekten und Zellregeneration.
https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC13513933/

[2] Advancing Chronic and Acute Wound Healing with Cold Atmospheric Plasma. Übersicht zur Wundheilung, zu biologischen Wirkmechanismen und zur klinischen Anwendung.
https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11907477/

[3] Redox for Repair: Cold Physical Plasmas and Nrf2 Signaling Promoting Wound Healing. Grundlagen zu Redox-Signalwegen und der Regulation zellulärer Reparaturprozesse.
https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6210784/

[4] Interactions of Plasma-Activated Water with Biofilms. Wissenschaftliche Untersuchung der Wechselwirkungen plasmaaktivierter Flüssigkeiten mit mikrobiellen Strukturen.
https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7841176/

[5] Penetration Depth of Cold Atmospheric Plasma into Biological Tissue. Untersuchungen zum Transport reaktiver Spezies und zu deren Eindringverhalten in biologischem Gewebe.
https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12950767/

[6] Cold Atmospheric Plasma for Wound Healing: Toward AI-Guided Therapeutic Optimization. Weiterführende Literatur zu Dosierung, therapeutischer Optimierung und gerätespezifischen Parametern.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S3050723526000416

Redaktioneller Hinweis: Die aufgeführten Literaturangaben und URLs sind vor der Veröffentlichung bibliografisch zu verifizieren. Die nummerierten Verweise kennzeichnen die fachliche Zuordnung, ersetzen jedoch keine abschließende Quellenprüfung. Gerätespezifische Erfahrungen von AMAMUS Vet sind ausdrücklich als Praxisbeobachtungen dargestellt und nicht als Ergebnisse unabhängiger Vergleichsstudien zu verstehen.

Über AMAMUS Vet

AMAMUS Vet beschäftigt sich seit 2018 mit der praktischen Anwendung von ColdPlasma in der Veterinärmedizin. Im Mittelpunkt steht die lokale Behandlung von Haut- und Wundproblemen mit dem Ziel, die Geweberegeneration zu unterstützen und systemische Medikamente dort einzusparen, wo dies medizinisch sinnvoll ist.

Weitere Informationen zu den Anwendungen und zur Technologie finden Sie unter www.amamusvet.de.