Zahnmedizin

Kaltes Plasma gegen Karies?

Neues Hightech-Verfahren wird erprobt: Mit dem vierten Aggregatzustand, dem sogenannten kalten Plasma, hat jetzt eine Forschergruppe aus Greifswald um Prof. Dr. Dr. Hans-Robert Metelmann erste Ergebnisse für die Therapieanwendung in der Mund-Kiefer-Gesichtschirurgie erzielt.

Infizierte Hautwunde - links: ohne Plasmabehandlung, rechts: Befund nach mehrmaliger Behandlung mit kalten Atmosphären-Druckplasmen (cold atmospheric plasmas, CAP) Universität Greifswald

Berührungslose präoperative Desinfektion der Tumoroberfläche mit kaltem physikalischem Plasma (CAP) vor Operation eines Tumors, der mit multiresistenten Keimen besiedelt ist. Universität Greifswald
Bakterienkulturen, hier mit natürlichem Wachstum. Universität Greifswald
Bakterienkulturen, hier nach Einwirkung von CAP für drei Minuten. Universität Greifswald
In einer Gewebeprobe, die mit Plasma behandelt worden ist, leuchten unter allen Tumorzellen (blaue Fluoreszenz) die durch Apoptose abgeschalteten Tumorzellen, die im Absterben befindlich sind, grün auf. Universität Greifswald

Während heißes physikalisches Plasma bereits seit vielen Jahren in der Medizin verwendet wird, ist kaltes physikalisches Plasma ein sogenanntes Niedrigtemperaturplasma, das entsteht, wenn Gas Energie zugeführt wird. Für die MKG-Chirurgie in Klinik und Praxis ist die innovative Anwendung von kaltem Plasma bei Wundheilungsstörungen sowie als Bakterien- und Keimkiller bereits etabliert.

Kaltes Plasma gegen Krebs und für heile Haut

Erstmals fand jetzt ein Forschungsteam heraus, dass das neue Hightech-Verfahren auch für die Krebstherapie erstaunliche Perspektiven eröffnet. Im Nationalen Zentrum für Plasmamedizin beschäftigen sich Wissenschaftler wie einer der Referenten der diesjährigen Pressekonferenz der Deutschen Gesellschaft für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie (DGMKG), Prof. Dr. Dr. Hans-Robert Metelmann, MKG-Chirurg und Vorstandsvorsitzender des Zentrums, interdisziplinär mit der genauen Wirkung auf maligne Tumorzellen.

Vor einem regelmäßigen klinischen Einsatz, beispielsweise gegen Mundhöhlenkrebs, bleibt noch viel Forschungsarbeit zu leisten. Wie in der Krebstherapie könnte kaltes Plasma aber auch in der ästhetischen Medizin über seine bloße Rolle als unterstützende Technologie hinauswachsen. Hautgewebe, das sich wie von selbst glättet, strafft und reinigt? Zu diesem zukunftsweisenden Ergebnis führten erste Untersuchungen unter Laborbedingungen. Deutschland ist neben Japan und den USA Spitzenreiter in der Entwicklung und Umsetzung dieser innovativen Verfahren.

Noch Zukunftsmusik: Plasma gegen Karies

Weiter entwickelt, aber immer noch im vorklinischen Stadium, ist die Anwendung von Plasma gegen Zahnkaries. Diese Erkrankung wird ebenfalls durch Keime ausgelöst, die sich mit physikalischem  Plasma deaktivieren beziehungsweise abtöten lassen. Es bleibt zu klären, ob die Methode auf Mineral reichem Zahnschmelz ebenso gut wirkt wie auf Hautoberflächen und ob sie hilft, Zahnkaries vorzubeugen oder vielleicht sogar kariöse Läsionen  zu sanieren.


Kaltes Plasma - was es ist und was es kann

Kurz gesagt ist das die Änderung des bereits gasförmigen Aggregatzustands unter Energiezufuhr in den Plasma-Zustand. Denn: Wird Materie kontinuierlich Energie zugeführt, erhöht sich ihre Temperatur und sie geht vom festen Zustand (zum Beispiel Eis) in den flüssigen (Wasser) und schließlich in den gasförmigen Zustand (Wasserdampf) über. Setzt sich die Energiezufuhr aber noch weiter fort, wird die bestehende Atomhülle aufgeschlagen. Dabei entstehen geladene Teilchen, die hoch reaktiv sind. Dieses Gemisch wird als Plasma oder der "vierte Aggregatzustand" bezeichnet. In der Natur kommt Plasma zum Beispiel in Blitzen, Polarlichtern, Flammen und der Sonne vor. Künstlich erzeugte Plasmen kennt man unter anderem durch die Neonröhre, vom Schweißen und von Blitzlichtern. Weil diese Teilchen so hoch reaktiv sind, werden sie alle Oberflächen, auf die sie treffen, angreifen. Dieses macht man sich zum Beispiel in der Plasmamedizin zunutze.

Erst seit Mitte der 1995er Jahre ist es gelungen, so genannte kalte Atmosphären-Druckplasmen (cold atmospheric plasmas, CAP) zu erzeugen. Das sind Teilchen-Gemische mit Drücken, die denen an unserer Erdoberfläche entsprechen - mit biologisch verträglichen Temperaturen unterhalb von 40 Grad Celsius. Das eröffnete völlig neue Anwendungsfelder in der Medizin und ist für den deutschen Wissenschaftsrat eine Sprunginnovation.
 

Physikalisches Plasma hat sich im Einsatz gegen Krankheitserreger auf entzündeter Haut oder in oberflächlichen Geschwüren bereits bestens in der MKG-Chirurgie etabliert. Dafür wurden im Jahr 2013 die ersten Plasmaquellen in Deutschland als Medizingeräte zugelassen.

So einfach ist die Handhabung: Der Arzt führt das Handstück und richtet den kalten, bläulich schimmernden Plasmastrahl von rund 14 Millimeter Länge auf die keimbelastete Wundoberfläche. Damit werden die dort vorhandenen Bakterien, Pilze, Viren und Parasiten deaktiviert, und das oft blitzschnell innerhalb weniger Sekunden. Aufgrund der physikalisch-chemischen Mechanismen funktioniert das sogar bestens gegen Erreger, die Mehrfachresistenzen gegenüber Antibiotika aufweisen!

Die antimikrobakteriellen Eigenschaften von Plasmen werden überdies beispielsweise in der Zahnmedizin zur Desinfektion von Prothesen, kieferorthopädischen Geräten und Implantaten genutzt.

Besonderen Wert hat die neue Therapie im mkg-chirurgischen Bereich bei infizierten Wunden. Hier zerstört das physikalische Plasma nicht nur die Krankheitserreger, sondern der Ionenmix regt gleichzeitig und unabhängig davon die Wundheilung an. Selbst in tiefe Defekte wächst wieder Gewebe ein (siehe Abbildung 1), frisch entstehende Hautdecken verschließen Verletzungen, die bisher nicht heilen wollten. Auch beispielsweise für Patienten mit Mundhöhlenkrebs, die unter infizierten Geschwüren leiden, ist CAP indiziert. Geringerer Mikrobenbefall bedeutet weniger Schmerzen, verminderter Schmerzmittelbedarf, schwächere Geruchsentwicklung und damit weniger soziale Isolation. 

Aktuell versuchen Forscher nachzuweisen, ob und wie genau kaltes Plasma gegen Krebszellen wirkt. Denn bei Patienten mit bösartigen Tumoren im Mund-Kieferbereich ist aufgefallen, dass die CAP-Behandlung nicht nur die Besiedlung der Geschwüre durch Bakterien beeinflusst, sondern oft auch die Tumoroberfläche. Kann physikalisches Plasma den Wachstum von Tumorzellen hemmen? Fakt ist, dass physikalisches Plasma Tumorzellen nicht so sehr zerstört (Nekrose). Und das ist auch gut so, denn dies könnte zu gefährlichen Defekten, insbesondere in der Nähe großer Blutgefäße führen. Vielmehr scheint es ein beschleunigtes natürliches Abschalten der Tumorzellen und den entsprechenden Niedergang des entarteten Gewebes einzuleiten (Apoptose), wobei die benachbarten gesunden Zellen, wiederum angeregt durch Plasma, als Narben-Gewebe in die entstehende Lücke einwachsen. So entsteht nicht einmal ein Gewebedefekt.

Schöne heile Welt? Hier zeichnen sich in der Tat faszinierende Anwendungen ab, für die allerdings derzeit noch keine kontrollierten klinischen Studien vorliegen. Diese Befunde legen jedoch die Möglichkeit nahe, chirurgische Eingriffe an Krebspatienten mit Plasma-Behandlungen zu unterstützen – besonders wenn sich der Tumor nicht vollständig entfernen lässt. Ob und wie man damit Geschwülste verkleinern oder sogar beseitigen kann, bedarf weiterer intensiver Grundlagenforschung. Ein Thema ist derzeit vor allem auch, wie eine Tiefenwirkung des Plasmas zu erzielen wäre.

Mit  physikalischem Plasma lässt sich das Erscheinungsbild von erschlafftem und faltigem Hautgewebe sichtbar verbessern, wie Untersuchungen zeigen: Dafür wurden Gewebebiopsien von zwei unmittelbar benachbarten Hautarealen verglichen. Eine davon wurde über längere Zeit physikalischem Plasma ausgesetzt, die andere diente als Kontrolle. Ergebnis: Das behandelte Gewebe erscheint gestrafft und mit einer dünneren Oberhaut, während das zweite faltig und mit vielen Zelltrümmern belegt ist. „Das spiegelt den Gesamteindruck wider, wonach entsprechend  behandelte Biopsien insgesamt fester, rosiger und frischer wirken“, sagt Prof. Metelmann. Aber er dämpft allzu forschen Optimismus: "Klinische Studien fehlen allerdings auch hierzu noch."


 



 
 

 


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