Plasma Zell Interaktionen in der Dermatologie

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Peter Awakowicz; Dr. Volker Schulz-von der Gathen
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 225433025

Bei Atmosphärendruck in Luft und wenigen anderen Gasen betriebene Plasmaquellen werden mit Blick auf ihre therapeutische Verwendbarkeit z.B. für die Behandlung von Hautkrankheiten oder die Desinfizierung der Hautoberfläche untersucht. Die Plasmaquellen insbesondere eine Mikrowellenplasmaquelle, ein mikroskalierter Atmosphärendruck-Plasmajet (μ-APPJ) und eine dielektrisch behinderte Entladung (DBD) sind für medizinische Anwendungen bereits untersucht worden. Diese drei Plasmaquellen werden in diesem Projekt in biologischen Experimenten eingesetzt um die Wechselwirkungen zwischen lebenden Zellen und Plasma zu verstehen. Dies geschieht durch geeignete biologische Experimente in denen Zellen und Gewebe definierten Quantitäten aktiver Spezies ausgesetzt werden, nämlich Stickstoffoxid, Stickstoffdioxid, Ozon, Stickstoff- und Sauerstoff-Atome und ihre Metastabilen und auch UV-Photonen. Die Quantifizierung der Produktion aktiver Spezies in den Plasmaquellen wird durch die Charakterisierung des Plasmas erreicht. Dazu werden Plasmaparameter bestimmt, wie die Elektronendichte (ne) und Elektronengeschwindigkeitsfunktion (EVDF) und auch andere Parameter wie die Gastemperatur (Tg). Anwendung finden werden experimentelle Methoden wie optische Emissionsspektroskopie, Absorptionsspektroskopie, Strom- und Spannungsmessungen, Mikrophotographie aber auch numerische Simulation. Die Dichten einiger ausgewählter Spezies wie der Sauerstoffatome werden absolut gemessen. Diese werden dann als Referenz für die mittels Simulation errechneten Dichten dienen. Die biologischen Experimente werden von den Projektpartnern mit vergleichbaren Plasmaquellen unter definierten Bedingungen durchgeführt. Die Abstimmung der Plasmen, ihre Charakterisierung und die biologischen Experimente werden aufeinander folgend durchgeführt bis durch sorgfältige Auswertung der Plasma-Zell-Wechselwirkung günstige und sichere Behandlungsbedingungen für Hautzellen erreicht sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen