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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:9-001594-7

Antimikrobielle Wirksamkeit von kaltem Atmosphärendruckplasma drei verschiedener Quellen an Biofilmen auf Kunststoffoberflächen im Hinblick auf eine Anwendbarkeit zur Behandlung chronischer Wunden

  • Die Inaktivierung von Bakterien durch Antiseptika, z. B. auf chronischen Wunden ist unter anderem aufgrund der Bildung von Biofilmen erschwert. Ebenso stellt die Entwicklung von Resistenzen gegenüber Antibiotika ein immer größer werdendes Problem bei der Behandlung von Infektionen dar. Zudem ist die antimikrobielle Behandlung nur ein Teilaspekt, um chronisch infizierte Wunden in einen regenerativen Heilungsprozess zu überführen. Daher sind neue, alternative Behandlungsstrategien von hoher Bedeutung. Hierfür scheint physikalisches Plasma aufgrund seiner antimikrobiellen wie auch wundheilungsfördernder Wirkungsweise eine aussichtsreiche Perspektive darzustellen. Zur Erzeugung von sog. Tissue Tollerablen Plasma (TTP) stehen verschiedene Plasmaquellen zur Verfügung, die zur Anwendung gegen Mikroorganismen in Biofilmen in Frage kommen. In der vorliegenden Arbeit wurden der kinpen09 und zwei Dielektrisch-Behinderte-Oberflächen-Entladungs-Quellen, die Conplas- und die Epoxidharz-Plasmaquelle, auf ihre antimikrobielle Wirkungsweise mit Argonplasma mit und ohne Sauerstoffbeimischung und mit Luftplasma v. a. an Biofilmen mit P. aeruginosa SG81 und S. epidermidis RP62A untersucht. Mit dem kinpen09 wurde zusätzlich die antimikrobielle Effektivität von Plasma mit Helium oder Stickstoffbeimischungen getestet. Bei Einsatz des kinpen09 zeigte sich Argon als das antimikrobiell effektivste Trägergas. Bei der Epoxidharz-Plasmaquelle war Luftplasma am wirksamsten. Bei der Conplas sind Luft- und Argonplasma etwa gleich effizient gegen mikrobielle Biofilme. Die Reduktionsraten bei Argonplasma mit dem kinpen09 und Conplas lagen nach 300 s Expositionszeit bei P. aeruginosa bei ca. 5 log10 und mit dem kinpen09 bei S. epidermidis bei 3 log10. Diese Reduktionsraten übersteigen mit Ausnahme von 300 s Ar+O2-Plasma (kinpen09) die Wirksamkeit von Chlorhexidin (0,1 %), einem Standard-Antiseptikum zur Behandlung von Biofilmen, nach 10 min Behandlungsdauer von ca. 1,5 log10 signifikant (p < 0,005). In Übereinstimmung zur Literatur lässt sich aus den Ergebnissen ableiten, dass v. a. Sauerstoffradikale für die antimikrobielle Wirksamkeit verantwortlich sind. Neben der alleinigen Anwendung von TTP könnten Kombinationsbehandlungen mit Antiseptika aussichtsreiche Verfahren zur gezielten Inaktivierung von Mikroorganismen in Biofilmen und zur Modulation von Wundheilungsprozessen darstellen.
  • The inactivation of bacteria by antiseptics, like in chronic wounds, is complicated by microbial biofilms. Just as the development of bacterial resistance against antibiotics is an increasing problem in the treatment of infections. Additionally, the antimicrobial strategy is only one aspect to lead chronically infected wounds into a stable regeneration process. Therefore, new and alternative strategies are necessary and are particularly interesting. Here, physical plasma with its antimicrobial efficacy and stimulation of wound healing seems to be a promising option. Different plasma sources are available to generate tissue tolerable plasma (TTP). For this work, the tissue tolerable plasma-jet kinpen09 and two different surface dielectric barrier discharges, the ”Conplas”- and “Epoxidharz”- plasma sources, which seem to be tissue tolerable by their physical properties, were tested for their antimicrobial efficacy against the biofilm forming bacteria P. aeruginosa SG81 and S. epidermidis RP62A on biofilms and uncoated on agar. The working gas helium and admixtures of nitrogen to argon or helium were additionally tested by the kinpen09 plasma source. With the kinpen09 argon was the most antimicrobial effective working gas. The “Epoxidharz” plasma source with the ambient air as working gas showed the highest antimicrobial effect. The antimicrobial effectiveness of the Conplas was similar for argon and air plasma. The reduction rates for argon after 300 s treatment time on P. aeruginosa with the kinpen09 and Conplas was approximately 5 log10 and the treatment on S. epidermidis at 3 log10. These reductions are superior to the efficacy of Chlorhexidin (0.1 %), a standard antiseptic solution used especially for biofilm treatment. The Chlorhexidine treatment resulted in a reduction of 1.5 log10 after 10 min treatment time, which is significantly (p < 0.005) lower than the plasma treatment, except the 300 s Ar+O2-plasma treatment with the kinpen09. In comparison with the scientific literature different indications after the experiments suggest that the main antimicrobial components of plasma are chiefly caused by oxygen radicals. Besides, the single application of TTP for antimicrobial treatments, the use of a combination of plasma and different antiseptics could be promising to inactivate microorganism in biofilms and to modulate wound healing processes. Currently, in comparison to the three tested plasma sources the kinpen09 is the favorite plasma source for a future application in wound treatment, because it is flexible in usage and showed a high antimicrobial efficacy.

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Metadaten
Author: Rutger Matthes
URN:urn:nbn:de:gbv:9-001594-7
Title Additional (English):Antimicrobial efficacy of cold atmospheric pressure plasma of three different plasma sources against biofilms on plastic surfaces with regard to the applicability of chronic wound treatment
Advisor:Prof. Dr. Axel Kramer
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2013/09/27
Granting Institution:Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Universitätsmedizin (bis 31.05.2018)
Date of final exam:2013/06/20
Release Date:2013/09/27
GND Keyword:Antimikrobielle Eigenschaft, Atmosphärendruckplasma, Biofilm
Faculties:Universitätsmedizin / Institut für Hygiene und Umweltmedizin
DDC class:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 610 Medizin und Gesundheit