Vorherige Forschung zu direkten Anwendungen mit Plasma offenbart bereits effektive Wirksamkeit

Bisher konzentrierte sich die Forschung auf direkte Anwendungen mit Plasma. Eine hohe antimikrobielle Wirksamkeit wurde in diversen Forschungsvorhaben erkannt. Die gängigen Methoden entfalten, wenn sie direkt auf der Zieloberfläche aufgetragen werden, eine stark mikrobizide Wirkungsweise. Die Bakterienlast wird reduziert. Kaltes Plasma vereint hierbei zwei gewichtige Vorteile miteinander: Resistente Stämme wie beispielsweise Staphylococcus aureus und Stäbchenbakterien wie Escherichia coli werden inaktiviert und die Bildung von Resistenzen verhindert. Weiterhin vermag die Technologie das optimale, saure Hautmillieu wiederherzustellen. Studien berichten basierend auf diesen Effekten von einer beschleunigten Wundheilung, von bis zu 60 Prozent schnelleren Heilungsprozessen insgesamt – unabhängig von der Art und Lokalisation der Wunde. Aufgrund der beobachteten Wirksamkeit wird nun von ähnlich vielversprechenden Ergebnissen bei der Weiterentwicklung der Technologie mit Blick auf das indirekte Kaltplasmaverfahren der Technologie des Kaltplasma-Aerosols ausgegangen.

Hohe Wirksamkeit der CAP-A-Technologie im Labor nachgewiesen

Aufbauend auf den bisherigen Studienergebnissen wurde die Wirksamkeit der neuen Technologie des Kaltplasma-Aerosols, in der Fachsprache Cold Atmospheric Plasma-Aerosol (CAP-A), in Labor- und klinischen Tests geprüft. Der Vorteil dieser Methode, die mit vernebeltem Wasser arbeitet, liegt in der kontaktlosen Anwendung. Die Plasmaquelle und die zu behandelnde Oberfläche treten nicht miteinander in Kontakt, was die Sicherheit und Flexibilität erhöht. Im Fall der Labortests setzten die Forscher das Medizinprodukt PLASMO®HEAL PRO ein, um die keiminaktivierende Wirkungsweise des indirekten Kaltplasmaverfahrens gegen die fünf schadhaften Standardorganismen Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa und Candida albicans zu demonstrieren. Hierbei wurden die auf Petrischalen gezüchteten Kulturen über eine Anwendungsdauer von drei Minuten dem Aerosol des PLASMO®HEAL PRO Gerätes ausgesetzt. Innerhalb einer Stunde nach der Anwendung erfolgte die Probenentnahme mit dem Ziel, die antimikrobielle Wirkungsweise vorläufig zu bewerten. Im Ergebnis bestätigte sich die keimreduzierende Wirkungsweise der CAP-A-Technologie: Kaltplasma-Aerosol konnte bei allen getesteten Bakterien und Pilzen eine Verringerung um mehr als 99,99 Prozent erreichen.

Ähnlich vielversprechende Ergebnisse in klinischen Tests mit Probanden

In klinischen Studien mit achtzehn Teilnehmern wurde untersucht, wie effektiv die CAP-A-Technologie auf der Haut wirkt. Dabei wurden die Finger der Probanden zunächst absichtlich mit Bakterien (Escherichia coli) verunreinigt und anschließend drei Minuten lang mit dem Kaltplasma-Aerosol (PLASMO®HEAL) behandelt. Nach dieser Anwendung zeigte sich eine durchschnittliche Keimreduktion von 99,9% auf der Haut. Ein so hoher Wert bedeutet, dass praktisch alle Keime entfernt wurden. Das wird als „antiseptisch“ bezeichnet – die Haut ist also nahezu vollständig frei von Krankheitserregern. Diese Eigenschaft ist besonders wichtig, denn sie senkt das Infektionsrisiko erheblich. Bemerkenswert ist, dass die CAP-A-Technologie genauso wirksam ist wie herkömmliche Desinfektionsmethoden auf Alkoholbasis, aber dabei keine Nachteile wie Hautreizungen oder Trockenheit verursacht. Die klinischen Ergebnisse belegen, dass CAP-A eine ausgezeichnete Option für den längeren oder wiederholten Einsatz auf der Haut bietet und dabei sowohl effektiv als auch hautschonend ist.

CAP-A-Technologie mit langfristigem Potenzial für die Human- und Veterinärmedizin

Die untersuchte CAP-A-Technologie wird bereits in den Medizinprodukten PLASMO®HEAL PRO für die Humanmedizin und PLASMO®VET für die Veterinärmedizin der WK-MedTec GmbH eingesetzt. Mikroorganismen werden effektiv, kontaktlos und gut verträglich für Haut und Gewebe inaktiviert. Die jetzt vorliegenden klinischen Daten unterstreichen das Potenzial, CAP-A künftig breiter in der Wund- und Hautbehandlung zur Reduktion von Keimen in der Human- und Veterinärmedizin einzusetzen. Gerade in alternden Gesellschaften mit Volkskrankheiten im Bereich der Dermatologie sind neue Therapieansätze relevant, insbesondere wenn diese gegen multiresistente Keime wirken.

Auch wenn die Studie einige Limitationen aufweist – so etwa den Einsatz an ausschließlich gesunden Probanden und die Verwendung von nur einem einzigen pathogenen Testorganismus in vivo – bestätigen die Ergebnisse dennoch die Vorteile der CAP-A-Technologie in der interdisziplinären Forschung. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass die CAP-A-Technologie ein wirksames und zugleich schonendes Verfahren darstellt. Sie könnte eine wertvolle Ergänzung in der Infektionskontrolle werden“, erklärt der Koordinator des Forschungskonsortiums, Prof. Dr. Tom Schaal von der Westsächsischen Hochschule Zwickau.

Um die CAP-A-Technologie in ihrer langfristigen Wirksamkeit bewerten zu können, wird sich der Fokus der zukünftigen Forschungsarbeit auf Patientengruppen mit unterschiedlichen Hauterkrankungen, verschiedene Mikroorganismen, vergleichende Untersuchungen von CAP-und der Weiterentwicklung von CAP-A konzentrieren.

Traditionellerweise setzen Veterinärmediziner zur Behandlung der Pilzerkrankung auf sogenannte Antimykotika, die je nach Schwere des Befalls – über mehrere Wochen als lokale oder systematische Therapeutika verabreicht werden. Zwar können die verabreichten Antimykotika die Pilzinfektion bei Pferden eindämmen, bringen aber auch mögliche Nebenwirkungen mit sich: Bei der Behandlung mit Antimykotika können Hautreizungen bis hin zu Magen-Darm-Beschwerden auftreten. Das größte Problem für die Allgemeinheit stellt jedoch wie in der Humanmedizin das Risiko einer Resistenzbildung dar.

Hygienekonzepte neu überdenken: Kaltplasma-Aerosol zur Behandlung von Pilzinfektionen bei Pferden

Eine Alternative und zugleich ein innovativer Ansatz zur Behandlung von Dermatophytosen bei Pferden wurde im Fachjournal Frontiers in Veterinary Science (Journal Citation Reports 2024: Impact Factor 2.9, Q1-Kategorie Veterinary Sciences) als Fallstudie veröffentlicht. Unter der veterinärmedizinischen Leitung von Sandra Kurras, Dr. Marc Koene und Prof. Derek Knottenbelt (UK) wurde in Zusammenarbeit mit der WK‑MedTec GmbH mit Sitz in Bückeburg die Wirksamkeit von kaltem atmosphärischem Plasma-Aerosol (engl. Cold Atmospheric Plasma-Aerosol, kurz CAP-A) zur Behandlung von Dermatomykosen bei Pferden untersucht.

Die angewandte Therapie basiert auf der Kaltplasma Aerosol (CAP-A)-Technik, einer Mischung aus Kaltplasma, einem ionisierten Gas und vernebeltem Wasser. Hierbei handelt es sich um ein innovatives Gerät für den stationären und mobilen Einsatz in Tierarztpraxen und -kliniken. Das CAP-A entfaltet im Kontakt mit der Haut seinen einzigartigen Wirkungsmechanismus: CAP-A inaktiviert Bakterien auf der Hautoberfläche, ohne die erwünschten und gesunden Bakterien des körpereigenen Mikrobioms zu schädigen. Dank der dreidimensionalen Anwendung ist es möglich, ohne direkten Kontakt auch schwer zugängliche oder sensible Hautbereiche zu erreichen, was den Stresslevel des Tiers reduziert und damit eine erleichterte und effektive Behandlung garantiert.

Im beschriebenen Fall der Studie erfolgte die berührungslose Behandlung mit Hilfe des Geräts PLASMO®VET bei einem zwei Jahre alten Westfalenhengst mit mikrobiologisch gesicherter Pilzerkrankung über einen Zeitraum von zwölf Tagen. Neben einer fotografischen Dokumentation entnahmen die Wissenschaftler vor und nach dem Behandlungszeitraum mikrobiologische Proben, um die Wirksamkeit zu belegen. 

 Bereits nach Abschluss der Therapie waren alle relevanten Pilznachweise negativ und die normale Hautflora zeigte Anzeichen eines gesunden Mikrobioms. Während der gesamten Behandlungsdauer zeigte das Pferd keinerlei Anzeichen von lokalen oder systematischen Nebenwirkungen, blieb durchgehend schmerz- und symptomfrei und benötigte keinerlei medikamentöse Unterstützung. Im Vergleich zu herkömmlichen Therapieansätzen verspricht das neue Verfahren, die Behandlungsdauer von einigen Monaten auf einige Wochen zu verkürzen.

Die CAP-A-Therapie als vielversprechende medikationslose Behandlungsoption

„Diese Fallstudie liefert signifikante Hinweise auf eine wirksame und dringend benötigte Alternative zu klassischen Antimykotika“, erklärt Sandra Kurras die Vorteile der Behandlungsmethode. Auch Timon Schorling, Geschäftsführer der WK-MedTec GmbH, betont die Bedeutsamkeit der Ergebnisse. „Sie zeigt eindrucksvoll das Potenzial der von uns erforschten CAP-A-Technologie. Die Ergebnisse bestätigen unsere Erfahrungen aus der Humanmedizin. Wir freuen uns sehr, mit PLASMO®VET nun ein spezialisiertes Konzept für die Veterinärmedizin anbieten zu können.“ Die Veröffentlichung gilt somit als wichtiger wissenschaftlicher Meilenstein und könnte mittelfristig neue Standards in der dermatologischen Tiermedizin setzen. Multizentrische Folgeuntersuchungen mit größeren Fallzahlen und längeren Beobachtungszeiträumen sind bereits in Planung.

Über die Tieklinik Lüsche GmbH

Die Tierklinik Lüsche wurde im Jahr 2000 im Zentrum des Oldenburger Pferdezuchtgebiets gegründet und zählt heute zu den führenden Pferdekliniken Europas. Unter der Leitung von Dr. Marc Koene vereint die Klinik modernste Diagnostik, spezialisierte Fachabteilungen und ein internationales Team von über 130 Mitarbeitenden. Mit ihrer umfassenden Infrastruktur bietet sie Spitzenmedizin für Pferde in allen Disziplinen – von Sport bis Zucht. Ihr Leitmotiv: „It’s all about the horse.“

Im November 2023 veröffentlichte „Scientific Reports“ eine Studie unter dem Titel „Plasma disinfection procedures for surfaces in emergency service vehicles: a field trial at the German Red Cross“ („Plasmadesinfektionsverfahren für Oberflächen in Einsatzfahrzeugen: ein Feldversuch beim Deutschen Roten Kreuz“; Übers. d. Verf.). Die Autoren, Tom Schaal (Professor für Management im Gesundheitswesen an der Westsächsischen Hochschule Zwickau) und Ulrich Schmelz (Lehrbeauftragter für Hygiene und Medizinische Mikrobiologie an der University of Applied Sciences in Fulda), untersuchten in ihrer Studie die Eignung reaktiver Produkte, die aus Luftsauerstoff und Wasserdampf erzeugt und durch den Einsatz von kaltem Plasma aktiviert werden, als Methode der Desinfektion von Krankenwagen.

Die in einer der fünf weltweit meistzitierte wissenschaftlichen Fachzeitschriften mit Forschungsergebnissen aus allen Bereichen der Naturwissenschaften, Psychologie, Medizin und Ingenieurwissenschaften veröffentlichte Studie nutzt das von WK-MedTec entwickelte Produkt PLASMOCAR®, um die Effizienz der Kaltplasma-Desinfektionsmethode zu überprüfen. Anhand einer kontrollierten Kontamination einer begrenzten Fläche in einem Krankenwagen mit dem Referenzbakterium Enterococcus faecium und eines anschließenden 30-minütigen Einsatzes von PLASMOCAR® konnte eine Desinfektionswirkung nachgewiesen werden, die bis zu 99,99 % der aufgebrachten Mikroorganismen eliminiert.

Kaltplasma revolutioniert die Desinfektion in Fahrzeugen

PLASMOCAR® erzeugt ionisiertes Gas, sogenanntes Kaltplasma. In ihm enthaltene geladene Teilchen zeichnen sich durch eine desinfizierende Wirkung aus. Sie trocknen die Zellwände von Bakterien und Viren aus und verursachen so deren Absterben. Gleichzeitig sind sie für menschliche Zellen ungefährlich. Das erforderliche Kaltplasma wird von der Kaltplasmaquelle in PLASMOCAR® unter Stromzufuhr aus der Umgebungsluft erzeugt, ohne dass hierbei Abfallmaterial entsteht. Für den Prozess ist die 12-Volt-Stromquelle eines Kraftfahrzeugs ausreichend. Das Gerät arbeitet hierbei wartungsfrei und hat im Dauerbetrieb eine Lebensdauer von etwa drei Jahren. Das kompakte, zylinderförmige Gerät ermöglicht hierbei einen flexiblen und platzsparenden Einbau. Durch die zu erzielende Sättigung der Luft im geschlossenen Raum eines Krankenwagens wird eine flächendeckende Desinfektion erzielt. Damit ist Kaltplasma als Desinfektionsmethode konventionellen Verfahren wie der Sprühdesinfektion überlegen, die nur auf vollständig benetzten Flächen effektiv wirken kann. Gleichzeitig zeichnet sich PLASMOCAR® mit einer vollständigen Wirkung innerhalb von 30 Minuten auch gegenüber beliebten Entnebelungsgeräten aus, die einerseits deutlich länger benötigen und andererseits höhere Anforderungen an die Qualifizierung der Anwender stellen. Insgesamt erweisen sich alle bereits praktizierten sowie alternative Desinfektionsmethoden als lückenhaft und mit Anwendungszeiten von bis zu vier Stunden als ineffizient.

Als Ergebnis empfiehlt die Studie den Einsatz der Kaltplasma-Desinfektionsmethode zur Aufnahme in geltende Hygienestandards für Rettungsdienste, um mit ihm die vorhandenen „Desinfektionslücken“ zu schließen. Als „Hintergrundverfahren“ soll es etablierte Desinfektionsverfahren unterstützen und entlasten, die nicht zuletzt aufgrund ihrer mechanischen Reinigungswirkung nicht vollständig zu ersetzen sind.

„Es ist für uns eine wichtige Bestätigung in unserer Arbeit, Teil einer Studie in einem so renommierten Wissenschaftsmedium wie den Scientific Reports zu sein“, erklärt Timon Schorling, Mitgründer der WK-MedTec GmbH aus Bückeburg. „Das Gesundheitswesen im Allgemeinen und die Rettungskräfte im Besonderen sind ein wichtiger Einsatzbereich für die innovative Kaltplasma-Technologie und wir sind stolz, mit unseren Lösungen nachweislich einen Beitrag zu Gesundheit und Wohlbefinden von Patienten und Personal leisten zu können.“