Mikroplasma

Mikroplasma/

Die am Max-Planck Institut für extraterrestrische Physik entwickelte und extensiv getestete, sogenannte Mikroplasmatechnologie (engl.: Surface Micro-Discharge (SMD) Technologie) ermöglicht die Herstellung von kostengünstigen, flexiblen und skalierbaren Elektroden [Morfill et al. NJP 2009].

Der Aufbau dieser SMD-Elektroden setzt sich zusammen aus

• einer durchgängigen Elektrode,
• einer isolierenden Schicht
• sowie einer geerdeten strukturierten Elektrode.

Durch Anlegen einer Hochspannung erzeugen Mikroentladungen mit einer Ausdehnung von einigen wenigen Millimetern das Plasma oberhalb der strukturierten Elektrode (Patent „Electrode arrangement for generating a non-thermal plasma“ in Japan, Patentanmeldung „Electrode arrangement for generating a non-thermal plasma“ in Europa, USA und China).

Die SMD-Technologie erlaubt somit durch ihre Flexibilität und Skalierbarkeit die Entwicklung von einerseits kleinen, handlichen, batteriebetriebenen Geräten und anderseits von großflächigen Elektroden für die Behandlung umfangreicher Areale oder Volumina. Die Größe kann somit Ihren Wünschen individuell angepasst werden.

Weitere Entwicklungen am Max-Planck Institut für extraterrestrische Physik und bei der terraplasma GmbH zeigen zudem, dass „eingekapselte“ Elektroden mittels einer zusätzlichen isolierenden Schicht auf der geerdeten Strukturelektrode erzeugt werden können [Li et al. PPP 2012]. Diese Elektroden sind leicht zu reinigende bzw. sich selbst sterilisierende Elektroden (Patentanmeldung „Appliance for at least partially sterilizing a contaminated surface“ in Europa und USA).

Mittlerweile sind wir zudem in der Lage dünne Plasmaschichten – sogenannte Dünnschichtelektroden – anzufertigen, die mit geringen Spannungen betrieben werden können und folglich die Miniaturisierung vereinfachen. Mit dieser Technologie können innovative sowie kosteneffiziente Produkte für die professionelle Anwendung und den Endverbraucher entwickelt werden. (Patentanmeldung „Elektrodenanordnung und Plasmaquelle zur Erzeugung eines nicht-thermischen Plasmas sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Plasmaquelle“ in Deutschland)

Ergebnisse

Extensive Untersuchungen mit diesen SMD-Elektroden führten zu folgenden Ergebnissen: 


Sicherheit

• Die Temperatur des Plasmagases liegt unterhalb 40 °C.
• Die Konzentrationen der emittierten Gase liegen bei korrekter Anwendung unterhalb der gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwerte.
• Die emittierte UV-Strahlung liegt unterhalb der zulässigen Grenzwerte.
• Der Stromfluss durch den Patienten ist vernachlässigbar klein.

 [Morfill et al. NJP 2009, Li et al. PPP 2012]

 

Effizienz

Die erforderlichen Reduktionen um 99,999% bzw. 99,9999% für Bakterien, Pilze, Viren und Sporen für eine Desinfektion und Sterilisation werden in kurzer Zeit erreicht.

[Ahlfeld et al. mBio 2015, Jeon et al. NJP 2014, Klämpfl et al. PPP 2014, Heinlin et al. Fut. Microbiol. 2013,  Maisch et al. PLoS One 2012 Maisch et al. AEM 2012, Maisch et al. JIMB 2012, Zimmermann et al. PPP 2012, Klämpfl et al. AEM 2012, Zimmermann et al. JPD 2011, Shimizu et al. NJP 2011]

 

Materialverträglichkeit

Langzeit-Materialverträglichkeitstests zeigten keine Veränderungen der untersuchten Materialien.

 

Biologische Sicherheit

SMD-Plasma kann in der Form designt werden, dass es große therapeutische Fenster für die sichere Anwendung auf Wunden oder intakter Haut gibt.

[Boxhammer et al. MR 2013, Welz et al. JPD 2013, Isbary et al. CPMJ 2013, Maisch et al. PLoS One 2012, Shimizu et al. NJP 2012]