Kalte Blitze gegen chronische Wunden

Bonn. Plasmamedizin - das klingt nach Zukunft, ist aber tatsächlich noch Grundlagenforschung. Die Therapie wirkt zum Beispiel gegen chronische Wunden und auch multiresistente Erreger, aber was genau wirkt, ist (noch) unbekannt.

Welches Potenzial steckt in dem Verfahren? Hilft es auch gegen Tumorzellen?

Ziemlich unspektakulär sieht das aus: ein kleines Gerät, das an einen Zahnarztbohrer erinnert - nur dass an der Spitze kein Bohrer rotiert, sondern eine bläuliche Flamme britzelt. Begleitet von einem fiependen Ton führt der Arzt diese Flamme langsam über die entzündete, rötliche Haut am Fuß eines Patienten.

Dort wirkt eine Therapie, die noch in den Kinderschuhen steckt: die Plasmamedizin. Mancher Experte glaubt, dass sie eines Tages so etabliert in der Medizin sein wird wie der Laser heute.

Mit Blutplasma hat das Ganze indes nichts zu tun. Es geht in diesem Fall um physikalisches Plasma: Es soll Mikroorganismen, die die Wunde infiziert haben, abtöten und so die Heilung fördern. Dass das funktioniert, haben Mediziner bereits in einer Reihe von Studien gezeigt.

Selbst schlecht heilende, chronische Wunden oder Infektionen mit multiresistenten Erregern ließen sich per Plasmatherapie erfolgreich behandeln. Schmerzen bereitet die Behandlung nicht, Nebenwirkungen sind derzeit nicht bekannt.

Aber was ist das überhaupt - Plasma? Wissenschaftler sprechen vom "vierten Aggregatzustand" zusätzlich zu den drei bekannten (fest, flüssig, gasförmig). Die Sonne und die meisten anderen Sterne bestehen zum Großteil aus Plasma. Auf der Erde treten Plasmen zum Beispiel als Blitze oder Nordlichter auf. Plasma entsteht, wenn man einem gasförmigen Stoff weiter Energie zuführt, bis sich Elektronen aus den Atomen lösen.

Natürliche Plasmen sind sehr heiß - bis zu 100.000 Grad Celsius - und deshalb für die Anwendung am Menschen zunächst ungeeignet. Aber: "Schon vor etwa 30 Jahren gelang es Wissenschaftlern, Plasmen technisch so herunterzukühlen, dass sie theoretisch auf der Haut anwendbar wären", erläutert der Mitbegründer des Nationalen Zentrums für Plasmamedizin, Hans-Robert Metelmann.

"Aber erst seit wenigen Jahren ist es möglich, kaltes physikalisches Plasma unter Atmosphärendruck anzuwenden. Das hat das Interesse an medizinischen Anwendungsmöglichkeiten enorm befeuert."

Metelmann leitet die Klinik für Mund-Kiefer-Gesichtschirurgie und Plastische Operationen der Universität Greifswald und prüft mit seinem Team schon seit Jahren das klinische Potenzial der Plasmamedizin, unter anderem zur Behandlung von Tumorpatienten mit großflächigen Wunden in Mundhöhle, Gesicht oder Hals.

"Die Patienten leiden enorm unter diesen Wunden. Die bakterielle Besiedlung hat einen sehr intensiven Geruch zur Folge, der vor allem für die Patienten selbst, aber auch für ihr Umfeld sehr belastend ist." Ein großer Vorteil der Plasmabehandlung sei neben der sehr guten Wirksamkeit, dass man die Bakterien berührungslos und schmerzfrei beseitigen könne.

Greifswald hat sich, angetrieben durch Förderung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung, in den vergangenen Jahren zum führenden Standort in Deutschland für Plasmamedizin entwickelt. In der Hansestadt ist auch das Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie (INP Greifswald) angesiedelt, die nach eigenen Angaben europaweit größte außeruniversitäre Forschungseinrichtung zu Niedertemperaturplasmen.

Und an der dortigen Universität wurde 2011 die weltweit erste Professur für Plasmamedizin eingerichtet, seitdem besetzt von Thomas von Woedtke.

Der Pharmazeut erforscht mit etwa 30 Mitarbeitern unter anderem die biologische Wirkungsweise verschiedener Plasmen. Denn was das Plasma mit den Bakterien macht, ist bisher nicht genau klar. "Plasma ist ein Cocktail aus verschiedenen aktiven Bestandteilen", erläutert von Woedtke.

Darin wirkten unter anderem UV-Strahlung, erhöhte Temperatur und ein leichter Stromfluss. "Die Hauptträger der biologischen Effektivität sind reaktive Sauerstoff- und Stickstoffspezies. Diese Stoffe spielen auch im Stoffwechsel bei der Immunabwehr oder der Wundheilung eine Rolle. Was wir bisher nicht genau wissen, ist: Sind es einzelne reaktive Spezies oder ist es ein Gemisch aus verschiedenen?"

Eine weitere Aufgabe des Forschungsschwerpunkts Plasmamedizin liegt in der Entwicklung von neuen, bedarfsangepassten Geräten. Bisher seien drei Geräte auf dem Markt, die physikalisch, technisch und biologisch charakterisiert und klinisch geprüft seien, sagt von Woedtke. "Sie unterscheiden sich unter anderem in der Wirkungsbreite der Plasmaquelle. Diese kann punktförmig ausgerichtet sein oder flächig."

Im ersten Fall könne man mit dem Plasma zielgerichtet arbeiten, wie mit einem Skalpell. Bei großen Wunden sei die Anwendung aber mühevoll. Dafür eigneten sich flächig ausgerichtete Plasmaquellen besser. Allerdings decken sie die zu behandelnde Fläche ab - der Arzt sieht nicht richtig, was er tut.

Erschwert wird die Anwendung von Plasmaquellen derzeit noch dadurch, dass die klinische Wirkung bisher für jede eingesetzte Plasmaquelle und jedes unterschiedliche Gerät einzeln geprüft werden muss, also etwa die Anwendungsdauer oder die Häufigkeit der Behandlungen.

Bei anderen physikalischen Geräten kenne man eine messbare und einstellbare Größe - etwa die eingesetzte Energie bei einem Laser, erläutert von Woedtke. Für die Anwendung von Plasmaquellen gebe es so etwas bislang nicht. "Wenn wir einen Parameter finden, der die Wirkung vorhersagt und geräteübergreifend funktioniert - das wäre ein Durchbruch."

Ungeachtet dieser Einschränkung halten plasmamedizinische Verfahren bereits Einzug in den Alltag, wenn auch zögerlich. Außer Dermatologen nutzen auch einige Zahnmediziner Plasmaquellen zur Bekämpfung von krankmachenden Bakterien. "Plasmamedizin wird in unserer Praxis vielfältig und mit gutem Erfolg eingesetzt", sagt etwa der Zahnarzt Holger Klinge aus Straubing.

"Wir verwenden das Gerät zur Desinfektion von Wunden, von Wurzelkanälen und von Mundhöhlen ganz allgemein, etwa auch zur Parodontaltherapie." Dass der große Durchbruch bisher ausgeblieben ist, erklärt Plasmaforscher Thomas von Woedtke unter anderem damit, dass gerade der Bereich Wundheilung gut erforscht sei und viele unterschiedliche Behandlungskonzepte zur Verfügung stünden. Noch sei unklar, ob Plasma nur eine weitere oder aber eine überlegene Therapie ist.

Möglicherweise könne die Plasmatherapie, so von Woedtke, eine entscheidende Option zur Bekämpfung multiresistenter Erreger werden. Behandlungsmöglichkeiten für solche Bakterien, gegen die verfügbare Antibiotika zunehmend ihre Wirksamkeit verlieren, werden weltweit händeringend gesucht - ebenso wie neue Antibiotika.

Studien dazu lieferten bisher unterschiedliche Ergebnisse. Forscher um Georg Daeschlein, wiederum von der Universität Greifswald, zeigten zum Beispiel in Versuchen mit Bakterienkulturen, dass eine Plasmatherapie verschiedene Arten multiresistenter Erreger abtöten kann.

Je resistenter ein Erreger war, desto geringer war allerdings die Wirksamkeit der Behandlung. In einer anderen Studie, die Patienten mit chronischen Wunden einschloss, zeigte der Forscher, dass eine einmalige Plasmabehandlung auch einen Großteil der multiresistenten Erreger in der Wunde vernichten kann.

Kollegen um Axel Kramer vom Greifswalder Institut für Hygiene und Umweltmedizin zeigten dagegen in Kulturversuchen, dass einige resistente Staphylokokken durch eine Plasmatherapie zum Teil weniger empfindlich für eine Behandlung mit bestimmten Antibiotika werden. Solche Interaktionen müssten sorgfältig untersucht werden, um unerwünschte Effekte zu verhindern, betonen die Wissenschaftler.

Fachleute erhoffen sich über die keimtötende Wirkung hinaus Anwendungsmöglichkeiten in der Tumortherapie. "Nachdem wir gesehen hatten, wie gut das bei den Bakterien funktioniert, haben wir uns gefragt: Wie reagieren Tumorzellen wohl auf eine Plasma-Behandlung?", sagt Metelmann.

"Das ist zurzeit ein großes Forschungsthema." Allerdings eines, dass vorerst ausschließlich in den Labors der Plasmaforscher eine Rolle spielt. Beim Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) in Heidelberg etwa ist man mit dem Thema nicht vertraut. Es gebe niemanden, der sich damit auskenne, heißt es auf Anfrage.

"Wir sind da noch früh in der Grundlagenforschung", sagt auch Plasmaforscher von Woedtke. Dass die Idee aber nicht völlig abwegig ist, belegen jedoch etliche Studien. In den meisten untersuchten die Wissenschaftler Zelllinien.

Sie zeigten, dass die Plasmabehandlung Krebszellen abtötet, während das umliegende gesunde Gewebe geschont wird. Größere klinische Studien, in denen Krebspatienten mit plasmamedizinischen Verfahren behandelt wurden, gibt es bisher jedoch noch nicht.