Plasma gilt als vierter Aggregatzustand der Materie. Es entsteht, wenn einem Gas ausreichend Energie zugeführt wird und dadurch geladene Teilchen wie Elektronen und Ionen entstehen. Grundsätzlich wird zwischen thermischem und nichtthermischem Plasma unterschieden. Gerade nichtthermisches Plasma ist aufgrund seiner vergleichsweise niedrigen Gastemperatur für Anwendungen im Gesundheits- und Beautybereich interessant. [1,7]

Zu den nichtthermischen Plasmatechnologien zählen unter anderem Cold Atmospheric Plasma (CAP) und HF-Plasma nach dem Darsonval-Prinzip. Beide basieren auf elektrischen Gasentladungen und können reaktive Spezies sowie geladene Teilchen erzeugen. Technisch unterscheiden sie sich jedoch: CAP wird beispielsweise über DBD- oder Plasma-Jet-Systeme erzeugt, während bei der Darsonvalisation hochfrequente elektrische Spannung und typischerweise gasgefüllte Glaselektroden zum Einsatz kommen. [1,6,8]

Neben diesen technischen Unterschieden spielt auch die Wirtschaftlichkeit eine Rolle. CAP-Systeme können mit einem höheren technischen und finanziellen Aufwand verbunden sein. Das Darsonval-Prinzip ermöglicht dagegen einen vergleichsweise einfachen Zugang zur Plasmatechnologie und kann damit gerade für die professionelle Fußpflege eine wirtschaftlich interessante Alternative darstellen.

Die wichtigsten Gemeinsamkeiten und Unterschiede auf einen Blick:

Doch was bedeutet das konkret für die Praxis? Im Folgenden werfen wir einen Blick auf die Anwendungsmöglichkeiten von Plasma in der Praxis. Wer mehr über die technischen Hintergründe erfahren möchte, findet am Ende des Beitrags die Abschnitte „Wie entsteht Plasma?“ und „Plasmatechnologien: CAP und Darsonval“.

Die Wechselwirkung von Plasma mit der Haut wird sowohl experimentell als auch klinisch untersucht. Im Mittelpunkt stehen dabei unter anderem Mikroorganismen, Hautzellen, Wundheilungsprozesse und entzündliche Hauterkrankungen. [1–3]

Ein wichtiges Forschungsfeld ist die antimikrobielle Wirkung. Bei verschiedenen plasmaerzeugenden Systemen wurden Effekte auf unterschiedliche Mikroorganismen beobachtet. [1,2,6] Bei untersuchten Plasma-Systemen werden unter anderem reaktive Sauerstoff- und Stickstoffspezies als Bestandteile beschrieben, die an der Wechselwirkung mit biologischem Gewebe beteiligt sind. [1,3]

Auch im Zusammenhang mit der Wundheilung werden Plasmaanwendungen erforscht. Untersucht werden beispielsweise Prozesse in Keratinozyten und Fibroblasten, die an der Regeneration und Reepithelisierung der Haut beteiligt sind, sowie Entzündungsreaktionen und Angiogenese. [2,12] Darüber hinaus gibt es Untersuchungen zur Mikrozirkulation der Haut. Borchardt et al. beobachteten bei zehn gesunden Probanden nach direkter Plasmaanwendung eine vorübergehende Erhöhung der kutanen Durchblutung. [9]

Welche Reaktionen auf der Haut auftreten, hängt unter anderem von der verwendeten Plasmaquelle und den jeweiligen Behandlungsparametern ab. [2,13] Dazu können beispielsweise Expositionsdauer und Gasfluss gehören. In einer experimentellen Untersuchung an Mäusehaut nahm die Hautschädigung bei längerer Expositionszeit und höherem Gasfluss eines Plasmasystems zu. [13]

In der Podologie wird Plasma im Zusammenhang mit unterschiedlichen Fragestellungen untersucht. Ein besonderer Schwerpunkt liegt dabei auf der antimikrobiellen Wirkung gegenüber Bakterien und Dermatophyten sowie auf möglichen Anwendungen bei Veränderungen von Haut und Nägeln. [6–22]

Auch neuere Untersuchungen beschäftigten sich mit der Wirkung von Hochfrequenzanwendungen auf Mikroorganismen. Frommherz et al. untersuchten unter Laborbedingungen verschiedene Bakterien und Dermatophyten. Nach der Hochfrequenzbehandlung nahm die Gesamtzahl der untersuchten Dermatophytenkolonien signifikant ab. Bei Trichophyton rubrum, einem häufig mit Haut- und Nagelmykosen assoziierten Dermatophyten, wurde eine Reduktion der Kolonien um 61,6 % beobachtet. [22]

Erste klinische Beobachtungen liegen auch im Zusammenhang mit Onychomykose vor. In einer Untersuchung wurden drei Patienten mit einer durch Trichophyton rubrum verursachten Onychomykose über einen Zeitraum von zwölf Monaten mit Hochfrequenzwellen behandelt. Im Verlauf beschrieben die Autoren eine deutliche Verbesserung des Erscheinungsbildes der Nägel sowie eine Hemmung des Pilzwachstums in der Kultur. [11]

Hochfrequenzanwendungen wurden darüber hinaus im Bereich der Wundheilung untersucht. Tacani et al. berichteten über einen 59-jährigen Patienten mit mehreren chronischen Wunden im Bereich des linken Fußes und Sprunggelenks nach operativer Behandlung eines Marjolin-Ulkus. Im Verlauf wurden je nach Wunde Reduktionen der Wundfläche zwischen 40 und 100 % beschrieben. [21]

Bei psoriatischer Onychodystrophie wurde die lokale Darsonvalisation ebenfalls klinisch untersucht. In einer randomisierten Studie mit 110 Patientinnen und Patienten wurden vier Behandlungsregime untersucht: Basistherapie allein, Basistherapie mit lokaler Darsonvalisation, Basistherapie mit gepulstem Farbstofflaser sowie die Kombination aus Basistherapie, Darsonvalisation und Laser. [20] Eine weitere Auswertung dieser Patientengruppe untersuchte die langfristige Entwicklung nach sechs und zwölf Monaten. Dabei zeigten die Gruppen mit zusätzlicher Darsonvalisation stabilere Entwicklung der untersuchten Parameter als die Basistherapie allein; die günstigste Langzeitentwicklung wurde für die kombinierte Anwendung von Darsonvalisation und PDL beschrieben. [19]

Neben wissenschaftlichen Untersuchungen liefern auch dokumentierte Wundverläufe Einblicke in die praktische Arbeit. Die folgenden Bildreihen zeigen zwei unterschiedliche Wundverläufe über mehrere Wochen und machen die Veränderungen des Wundbildes im zeitlichen Verlauf sichtbar.

Abbildung 03 zeigt den dokumentierten Verlauf eines Ulkus im medialen Rückfußbereich über einen Zeitraum von rund vier Wochen, in dem Hochfrequenzanwendungen (HF) durchgeführt wurden. Zu Beginn ist eine deutlich erkennbare Läsion sichtbar. Im weiteren Verlauf zeigt sich zunächst ein krustig belegtes Wundbild mit Rötung und Schuppung im umliegenden Hautbereich. In den folgenden Aufnahmen wird die Kruste zunehmend kleiner und trockener, während die Umgebung reizärmer erscheint. In der abschließenden Aufnahme ist die Kruste abgelöst und die Läsion geschlossen; zurück bleibt eine bräunliche Verfärbung ohne sichtbare offene Stelle.

Abbildung 04 zeigt einen weiteren dokumentierten Wundverlauf im Bereich des distalen medialen Unterschenkels oberhalb des Innenknöchels, in dessen Verlauf Hochfrequenzanwendungen (HF) durchgeführt wurden. Nach einer zwischenzeitlichen Verschlechterung des Wundzustands infolge eines Unfalls zwischen T1 und T2 zeigt sich in den folgenden Aufnahmen eine zunehmende Verkleinerung der offenen Wundfläche. Im weiteren Verlauf erscheint die Wunde zunehmend trocken und geschlossen. In der abschließenden Aufnahme ist nur noch eine kleine verbliebene Läsion sichtbar.

Die antimikrobielle Wirkung von Hochfrequenz-Plasmageräten wurde bereits in experimentellen Untersuchungen betrachtet. Napp et al. untersuchten ein historisches Hochfrequenz-Plasmagerät unter In-vitro-Bedingungen gegenüber verschiedenen klinisch relevanten Mikroorganismen. Die antimikrobielle Wirkung war hinsichtlich der Größe der Hemmzonen mit den ebenfalls untersuchten APPJ- und DBD-Systemen vergleichbar. [6]

Pilzinfektionen an Haut und Nägeln spielen bei der Prävention von Fußulzera eine Rolle. Bei Menschen mit Diabetes können Tinea pedis und Onychomykose die Entstehung von Hautschädigungen begünstigen: Tinea pedis kann beispielsweise zu Fissuren führen, während verdickte oder brüchige Nägel bei Onychomykose die Haut verletzen können. [16]

Die aktuelle IWGDF-Leitlinie empfiehlt deshalb, bestehende Pilzinfektionen am Fuß bei Menschen mit Diabetes und erhöhtem Ulkusrisiko angemessen zu behandeln, um der Entstehung eines Fußulkus vorzubeugen. [17]

In diesem Zusammenhang ist auch die Wirkung von Kaltplasma auf Pilzerreger Gegenstand wissenschaftlicher Untersuchungen. Borges et al. untersuchten die Wirkung eines Plasma-Jet-Systems auf Trichophyton rubrum, einen Erreger der Onychomykose. In In-vitro-Versuchen hemmte eine einmalige Plasmaexposition von 10 bzw. 15 Minuten das Myzelwachstum vollständig; bei 15 Minuten wurde zudem die Keimung der Konidien reduziert. [18]

Nachdem wir gesehen haben, wo Plasma in der Praxis zum Einsatz kommen kann, lohnt sich ein Blick auf die Technologie dahinter: Was genau ist Plasma, wie entsteht es und worin unterscheiden sich CAP und Darsonval?

Aus physikalischer Sicht wird Plasma häufig als vierter Aggregatzustand neben fest, flüssig und gasförmig bezeichnet. [1] Im Unterschied zu einem gewöhnlichen neutralen Gas enthält Plasma neben neutralen Teilchen auch elektrisch geladene Bestandteile wie freie Elektronen und Ionen. Hinzu kommen – abhängig von der Art des Plasmas – angeregte Teilchen, reaktive Spezies und elektromagnetische Strahlung. [1,7]

Plasma ist dabei keineswegs nur ein Produkt moderner Technik. Natürliche Phänomene wie Blitze sind bekannte Beispiele für Plasmen; auch ein großer Teil der sichtbaren Materie im Universum liegt im Plasmazustand vor. [23]

Die wissenschaftliche Beschäftigung mit Plasma reicht bis ins 19. Jahrhundert zurück. William Crookes beschrieb 1879 einen besonderen Zustand ionisierter Materie, während Irving Langmuir 1927 den Begriff „Plasma“ für ionisierte Gase etablierte. [7] Parallel dazu beschäftigten sich Forscher wie Nikola Tesla und Jacques-Arsène d’Arsonval mit hochfrequenten elektrischen Strömen und elektrischen Entladungen – Entwicklungen, die später auch in elektrophysikalischen Anwendungen an der Haut eine Rolle spielten. [6,8]

Vereinfacht gesagt beginnt die Entstehung eines Plasmas mit einem Gas. Wird diesem ausreichend Energie zugeführt, können Elektronen aus Atomen oder Molekülen gelöst werden. Dadurch entstehen freie Elektronen und geladene Teilchen, und das ursprünglich weitgehend neutrale Gas wird zumindest teilweise ionisiert. [1,7]

In technischen Plasmasystemen kann diese Energie beispielsweise über starke elektrische Felder eingebracht werden. Die freien Elektronen können anschließend weitere Anregungs-, Ionisations- und Dissoziationsprozesse auslösen. [9] Auf diese Weise entsteht kein einzelner „Wirkstoff“, sondern ein komplexes physikalisch-chemisches System aus verschiedenen Komponenten. [1,9]

Für Anwendungen an biologischem Gewebe sind insbesondere Plasmen mit vergleichsweise niedriger Gastemperatur von Interesse. Technische Entwicklungen ermöglichen heute die Erzeugung atmosphärischer Plasmen mit Gastemperaturen bis hin zur Raumtemperatur [9]

Der Begriff „Plasma“ bezeichnet einen physikalischen Zustand und nicht eine einzige Gerätetechnologie. Deshalb können unterschiedliche Systeme Plasma auf unterschiedliche Weise erzeugen und an eine Oberfläche bringen. [15]

Damit besitzen Darsonval- und CAP-Systeme Berührungspunkte in ihrer physikalischen Geschichte und bei der Erzeugung elektrischer Gasentladungen, sind jedoch nicht als identische Technologien zu verstehen. [6,8] CAP umfasst seinerseits verschiedene technische Konzepte wie DBD- und Plasma-Jet-Systeme, während die Darsonvalisation aus der historischen Hochfrequenztherapie hervorgegangen ist. [1,6]

Die Darsonvalistaion wurde der Hochfrequenztherapie zugeordnet und gehörte zu den elektromedizinischen Verfahren, die in den frühen Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts angewendet wurden. [6] Bei historischen Darsonval-Systemen kamen unter anderem gasgefüllte Gaselektroden zum Einsatz, in denen durch die angelegte Hochfrequenzspannung eine Glimmentladung und damit Plasma entstehen konnte. [6,8] Je nach Anwendung können zusätzlich elektrische Entladungen zwischen der Glaselektrode und der Körperoberfläche auftreten. [8]

Cold Atmospheric Plasma (CAP), also kaltes Plasma bei Atmosphärendruck, ist in den vergangenen Jahren verstärkt Gegenstand medizinischer Forschung geworden. [1] Bei medizinisch erforschten CAP-Systemen werden unter anderem direkte und indirekte Entladungsprinzipien unterschieden. [1] Bei direkten CAP-Systemen kann das zu behandelnde Gewebe Teil der elektrischen Anordnung sein; bei indirekten Systemen wie Atmospheric Pressure Plasma Jets (APPJ) wird die Entladung innerhalb der Plasmaquelle erzeugt und durch einen Gasstrom in Richtung der Zieloberfläche geführt. [9,10]

CAP umfasst verschiedene physikalische und chemische Komponenten, darunter Elektronen, Ionen, Photonen sowie reaktive Sauerstoff- und Stickstoffspezies. [1,3] Welche Komponenten entstehen und in welcher Ausprägung sie vorliegen, wird unter anderem durch die Plasmaquelle und ihre Betriebsparameter beeinflussen. [10,12]

Plasma hat in den vergangenen Jahren in verschiedenen Bereichen rund um Haut und Fuß zunehmend Aufmerksamkeit erhalten. Dabei zeigt sich vor allem die Vielfalt seiner Anwendungsmöglichkeiten: von der kosmetischen Fußpflege über podologische Anwendungen bis hin zu dermatologischen und medizinischen Einsatzfeldern.

Diese Bandbreite macht Plasma zu einem vielseitigen Thema für alle, die sich professionell mit Haut und Fuß beschäftigen. Je nach Anwendungsbereich stehen dabei unterschiedliche Ziele und Fragestellungen im Vordergrund. Gleichzeitig wächst das Wissen darüber, wie Plasma sinnvoll in bestehende Anwendungen eingebunden werden kann.

Damit ist Plasma längst mehr als ein Thema aus der Physik. Es ist in unterschiedlichen Bereichen der Praxis angekommen und eröffnet ein breites Spektrum an Möglichkeiten rund um Haut, Fußpflege und Podologie.