Projekt BIODECON: Plasmasterilisation gegen resistente Prionen. Ein einziger Fall der Creutzfeldt-Jakob-Erkrankung ließ eine kanadische Klinik gleich sämtliche 20.000 medizinischen Instrumente vernichten. Bis heute gibt es kein Verfahren, das die verseuchten Scheren, Pinzetten oder Skalpelle zuverlässig sterilisieren könnte. Erste Erfolge selbst gegen die äußerst resistenten Prionen erzielen jetzt Forscher des europäischen Projekts BIODECON mit der Plasmasterilisation. Das vom Center for Plasma Science and Technology (CPST) der Ruhr-Universität koordinierte Projekt (Prof. Dr. Achim von Keudell, Experimentalphysik) fertigt Plasmareaktoren an. Außerdem entwickelt und charakterisiert das Team Plasmaprozesse für neue Sterilisationsverfahren, die Biomoleküle und Bakterien vernichten und die empfindlichen Instrumente schonen sollen.

Plasmasterilisation: weder heiß noch giftig

Mit minimalinvasiven Operationstechniken, teuren empfindlichen Instrumenten oder neuen biokompatiblen Kunststoffen steigen die Ansprüche an die Sterilisationsverfahren. Die konventionelle Verfahren stoßen jedoch schnell an ihre Grenzen: Extrem hohe Temperaturen schädigen die modernen Kunststoffe, und Chemikalien greifen die Oberflächen an. Im Plasmarektor – einem Behälter, in dem ein Gas durch Energiezufuhr elektrisch angeregt und in seine Bestandteile/Teilchen zerlegt wird – ist die Wärmebelastung dagegen gering. Die auf die Instrumente auftreffenden Teilchen reagieren mit den Keimen und inaktivieren sie. Durch diese Form der Plasmaerzeugung und das ausgewählte Gas können die Forscher Plasmen je nach dem Verwendungszweck die gewünschte Reaktion maßschneidern.

Erfolgreich im Labor: Prionen inaktiviert

Die extreme Resistenz von Prionen (bei Rindern ist dies der Auslöser von BSE und beim Menschen der Creutzfeldt-Jakob-Krankheit) gegenüber allen herkömmlichen Sterilisationsverfahren, stellt eine hohe Anforderung an die Wissenschaft. BIODECON-Forscher (Decontamination of biological systems using plasma discharges) konnten jedoch mit der Plasmasterilisation in Laborversuchen erste Erfolge erzielen: Bereits nach einer Behandlungsdauer von zehn Minuten war ein spezifischer Marker (PrPres) nicht mehr vorhanden, der im infizierten Gewebe nachweisbar ist und daher als „Anzeiger“ für eine Prionen-Infektion genutzt wird. Die Wirkung des Sterilisationsverfahrens wird derzeit unter natürlichen Bedingungen überprüft.

Klären, wie es funktioniert

Einen wesentlichen Teil des Projektes nimmt die Identifizierung der Wirkmechanismen der Plasmasterilisation ein. Dafür ist die Voraussetzung, dass die Methode durch die entsprechende Zulassungsbehörde validiert werden kann. Erst wenn nachgewiesen ist, welcher reaktive Bestandteil des Plasmas für die konkrete Inaktivierung anhaftender Keime (DNA-Strang-Brüche bis vollständige chemische Umwandlung des Pathogens) verantwortlich ist, kann das Verfahren zum Einsatz kommen. Bei diesem Vorgang unterscheiden die Forscher zwischen den verschiedenen biologischen Systemen, für welche die Plasmasterilisation eingesetzt werden soll. Die Systeme reichen von Bakterien über Fieber auslösende Biomoleküle (Pyrogene) bis hin zu den Prionen.