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Bitte verwenden Sie diesen Link, wenn Sie dieses Dokument zitieren oder verlinken wollen: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-001427-5

Untersuchungen zur Reiz- und Inflammationswirkung von atmosphärischem Niedertemperaturplasma auf die Chorionallantoismembran des bebrüteten Hühnereis

  • Der Einsatz von atmosphärischem Niedertemperaturplasma zur Behandlung chronischer Wunden stellt eine erfolgversprechende, in Entwicklung befindliche Therapieoption dar. Dabei wird von der Hypothese ausgegangen, dass chronische Wunden durch die Stimulation mittels Plasma aktiviert werden können, wodurch die über die Stufe der resorptiven Inflammation die physiologische Heilung wieder in Gang gesetzt werden kann. Daher wurde zur Identifizierung des Reiz- und Inflammationspotential des Plasmas und zur Ableitung geeigneter Behandlungsparameter Plasma im HET-CAM geprüft. Zunächst wurden mit einem Atmosphärendruck Plasma-Jet unter Verwendung von Argongas und einer Dielectric-Barrier Discharge (DBD)-Plasmaquelle die Reizwirkungen an der CAM durch mäanderförmige Plasmabehandlung und punktuelle Anwendung getestet. Dabei wurden neben mäanderförmigen und punktuellen Applikationsmustern unterschiedliche Anwendungsfrequenzen und damit unterschiedliche Plasmadosen untersucht. Die Temperatur des Plasmas nahm v. a. bei längeren Behandlungszeiten Einfluss und führte zu einer Wirkungsverstärkung bis hin zu thermischen Schädigungen. Der Gasfluss erwies sich als limitierend für das geprüfte Modell. Der gepulste Modus war bei mäanderförmiger Anwendung am verträglichsten. Die Überprüfung auf Reversibilität der Effekte ergab, dass geringe Reizungen vollständig reversibel waren, währen schwere Reizungen zu nicht reversiblen Koagulationen führten. Aufgrund der unbefriedigenden Ergebnisse mit sehr schneller Bildung von Thrombosen, geringem Arbeitsabstand und fehlender Potentialfreiheit wurde die DBD-Elektrode von der weiteren Untersuchung ausgenommen und der kINPen09 als Weiterentwicklung des Plasma-Jets mit geringerer Plasmatemperatur auf inflammatorische Wirkung bei punktueller Anwendung mit verschiedenen Expositionszeiten im kontinuierlichen Modus und im gepulsten Modus mit Argon als Trägergas, sowie im kontinuierlichen Modus unter Zusatz von 0,1 % Sauerstoff, getestet. In dieser Testreihe war ebenfalls das gepulste Plasma am verträglichsten, das mit Sauerstoff angereicherte Plasma führte zu den schwersten Inflammationen. Alle Reaktionen wurden durch die kombinierte Anwendung mit Hydrocortison deutlich abgeschwächt. Mit der Inflammationsinduktion konnten Gewebeprozesse in Form von Kontraktion, Koagulation und inflammationsassoziierter Angiogenese auf der CAM erzeugt werden, die für Aktivierung der sekundären Wundheilung relevant sein dürften. Ableitend aus den Untersuchungen kann für die Anwendung an chronischen Wunden eine Behandlungszeit von maximal 5 s pro qcm Wundfläche für den kontinuierlichen Modus empfohlen werden. Dabei sollte wegen der besseren Verträglichkeit der mäanderförmigen Behandlung gegenüber der punktuellen Anwendung der Vorzug gegeben werden. Unter Berücksichtigung der vorliegenden Untersuchung zur Reiz- und Inflammationswirkung von Plasma im HET-CAM und weiteren Prüfungen zur Wirksamkeit und Verträglichkeit in vivo und in vitro erweist sich die Plasmaapplikation mit dem kINPen09 als vielversprechende Option zur Behandlung chronischer Wunden.
  • The use of atmospheric low-temperature plasma for the treatment of chronic wounds is a promising therapeutic option. It is expected that chronic wounds can be stimulated by plasma treatment, so that the physiological healing process can restart. To determine a reliable test and validate the use of nonthermal atmospheric pressure plasma on wounds, we selected the Hen’s Egg Test–Chorioallantoic Membrane (HET-CAM) to determine the irritation and inflammation potential of different plasmas. First, the irritation potential was tested on the CAM, using an atmospheric pressure plasma jet (APPJ) and a dielectric barrier discharge (DBD) plasma source to perform meandering plasma treatment and application at specific sites. In addition to various application patterns (meandering and spot-on CAM treatment), different application frequencies and thus different plasma doses were tested. The temperature of the plasma, especially at longer treatment times, had an impact and led to an enhanced effect and even thermal damage. The gas flow was found to be limiting for the tested model. The pulsed mode in the meandering course was most tolerable. Investigation of reversibility of the plasma effects indicated that minor irritations were completely reversible, but severe irritation led to irreversible extravasale coagulation. Due to the unsatisfactory results with fast formation of thromboses, short working distance and its electrical potential, the DBD-electrode was excluded from further investigation of inflammation potential. Instead, the kINPen09 – a more recent development of the initially used APPJ, providing lower plasma temperature – was tested using different time settings in continuous mode, pulsed mode, and continuous mode with addition of 0.1% oxygen. In the test series, the pulsed mode was again most tolerable, and the oxygen-enriched plasma led to the most severe inflammation. All reactions were significantly weakened by the combined use of hydrocortisone. Following the inflammation, the tissue processes of contraction, coagulation and inflammation-associated spoke-wheel like angiogenesis on the CAM were induced, which are also relevant for activating secondary wound healing. Based on these tests, a maximum treatment time of 5 s cm-1 wound surface for the continuous mode is recommended for application on chronic wounds. Meandering treatment is preferable because of the better tolerability compared to the application at specific sites. Considering this investigation on the irritation and inflammation potential of plasma in the HET-CAM and other studies on the safety and efficacy in vivo and in vitro, the kINPen09 plasma application can be seen as a promising option for chronic wound treatment.

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Metadaten
Author: Claudia Bender
URN:urn:nbn:de:gbv:9-001427-5
Title Additional (English):Investigations on irritation and inflammation effects of nonthermal atmospheric pressure plasma on the chorioallantoic membrane of chick embryos
Advisor: Axel Kramer
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2013/03/08
Granting Institution:Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Universitätsmedizin (bis 31.05.2018)
Date of final exam:2013/02/20
Release Date:2013/03/08
Tag:HET-CAM, Inflammation, Reizwirkung, Tissue Tolerable Plasma, chronische Wunde
HET-CAM, Tissue Tolerable Plasma, chronic wound, inflammation, irritation potential
GND Keyword:Atmosphärendruckplasma, Chorioallantoismembran, Wundheilung
Faculties:Universitätsmedizin / Institut für Hygiene und Umweltmedizin
DDC class:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 610 Medizin und Gesundheit