Plasma ist ein ionisiertes Gas, das aus Elektronen, Ionen und neutralen Teilchen besteht. Bei Kontakt mit Luft oder Flüssigkeit entstehen daraus zahlreiche hochreaktive Moleküle – reaktive Sauerstoff- und Stickstoffspezies (ROS/RNS). Diese kurzlebigen Substanzen können tief in biologische Systeme eingreifen: Sie beeinflussen Signalwege, modulieren Entzündungsreaktionen und können je nach Konzentration das Überleben, das Wachstum oder den programmierten Zelltod (Apoptose) von Tumorzellen steuern.

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Neue Gewebemodelle liefern wichtige Erkenntnisse

„Die Plasmawirkung im Gewebe ist sehr komplex und bisher wenig verstanden. Wir haben daher ein 3D-Modell aus Hydrogelen entwickelt, das echtem Tumorgewebe nachempfunden ist. In diesem Modell konnten wir genau beobachten, wie tief die Moleküle aus dem Plasma eindringen – und welche dieser Moleküle wichtig für die Wirkung auf Tumorzellen sind“, erläutert Lea Miebach, Erstautorin der Studie. Besonders kurzlebige Moleküle wie Peroxynitrit drangen dabei mehrere Millimeter tief ins Gewebe vor. Wasserstoffperoxid, das in der Laborforschung bisher als Hauptwirkstoff galt, zeigte dagegen kaum Wirkung: Selbst, wenn es gezielt entfernt wurde, blieb die Wirkung des Plasmas stark.

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Einsatz auch während Operationen denkbar

In einem weiteren Modell wurde untersucht, wie gut Plasma bei der Nachbehandlung einer Tumoroperation wirken könnte. Dabei wurden übrig gebliebene Tumorzellen am Rand einer künstlichen Operationswunde gezielt mit Plasma behandelt. Ergebnis: Auch hier zeigte sich eine starke Wirkung, vor allem bei Zellen, die sich bereits ins umliegende Gewebe ausgebreitet hatten. Diese Erkenntnisse könnten helfen, Rückfälle nach Operationen besser zu verhindern.

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Wichtiger Schritt für die Plasmamedizin

„Unsere Ergebnisse könnten die medizinische Anwendung von Plasma deutlich verbessern“, sagt Prof. Dr. Sander Bekeschus, Leiter des Forschungsschwerpunkts Plasmamedizin am INP. „Je besser wir verstehen, welche Moleküle im Gewebe wirken, desto gezielter lassen sich Plasmageräte für bestimmte Krebsarten einsetzen.“ Die vorgelegte Arbeit wurde mit dem medizinisch zugelassenen Plasma-Jet „kINPen“ (https://neoplas-med.eu/produkt/) durchgeführt. Die Methode könnte langfristig dazu beitragen, Therapien effektiver und schonender zu machen.

Hintergrund: Kaltes, atmosphärisches Plasma wird bereits in der Wundheilung (z. B. chronische Ulzera, diabetischer Fuß) klinisch eingesetzt und in der Dermatologie und Kosmetik zur Hautverjüngung oder Aknebehandlung getestet. Erste Studien zeigen positive Effekte auf die Mikrozirkulation und Keimreduktion. Allerdings ist die Langzeitsicherheit noch unzureichend erforscht, und viele Anwendungen im Kosmetikmarkt sind bislang nicht medizinisch validiert.