Wie Wundheilungsstörungen entstehen. Und was Kaltplasma kann.

Eine kleine Verletzung der Haut heilt normalerweise innerhalb eines klar strukturierten biologischen Prozesses ab. Blutstillung, Entzündungsreaktion, Bildung von neuem Gewebe und schließlich die Regeneration der Haut greifen dabei ineinander. Doch was passiert, wenn dieser natürliche Ablauf ins Stocken gerät? Aus einer zunächst begrenzten Verletzung kann eine chronische Wunde entstehen. Dabei spielen häufig mehrere Faktoren gleichzeitig eine Rolle: eine erhöhte mikrobielle Belastung, anhaltende Entzündungsprozesse, Durchblutungsstörungen, Sauerstoffmangel und Stoffwechselerkrankungen. Genau dieses komplexe Zusammenspiel macht Wundheilungsstörungen zu einer medizinischen Herausforderung. Ein zunehmend untersuchter Ansatz ist dabei Kaltplasma (Cold Atmospheric Plasma, CAP). Wissenschaftliche Studien zeigen, dass Kaltplasma sowohl antimikrobielle Eigenschaften besitzt als auch Prozesse beeinflussen kann, die für die Wundheilung relevant sind. Eine Weiterentwicklung klassischer Kaltplasmaverfahren ist Kaltplasma-Aerosol (Cold Atmospheric Plasma-Aerosol, CAP-A). Kaltplasma und Aerosol fusionieren zu Kaltplasma-Aerosol. Damit entsteht ein Ansatz, bei dem die Eigenschaften von Kaltplasma und Wundspüllösung in Aerosolform kombiniert werden können.

Wundheilung ist ein hochkomplexer Prozess.

Nach einer Verletzung beginnt der Körper unmittelbar mit der Reparatur des geschädigten Gewebes. Vereinfacht lässt sich die Wundheilung in mehrere ineinandergreifende Phasen unterteilen:

Blutstillung → Entzündungsphase → Proliferation und Granulation → Remodelling.

Zunächst wird die Blutung gestoppt. Anschließend aktiviert der Körper eine kontrollierte Entzündungsreaktion. Immunzellen beseitigen geschädigtes Gewebe und Mikroorganismen. Danach beginnt die Bildung von Granulationsgewebe, neue Blutgefäße entstehen und Zellen wandern in den Wundbereich ein. Schließlich wird das neu gebildete Gewebe umgebaut und stabilisiert. Unter normalen Bedingungen gehen diese Phasen kontrolliert ineinander über. Bei einer chronischen Wunde kann dieser Ablauf jedoch unterbrochen werden.

Wenn die Wunde in einer Heilungsphase „stecken bleibt“.

Wundheilungsstörungen entstehen häufig nicht durch einen einzelnen Auslöser. Vielmehr kann ein ungünstiges Zusammenspiel verschiedener lokaler und systemischer Faktoren dazu führen, dass die Wunde nicht von der Entzündungsphase in die nachfolgenden Phasen der Regeneration übergeht. Zu den möglichen Einflussfaktoren gehören unter anderem:

• eine erhöhte mikrobielle Belastung,
• Biofilme und lokale Infektionen,
• eine anhaltende Entzündungsreaktion,
• Durchblutungsstörungen,
• eine unzureichende Sauerstoffversorgung,
• Diabetes mellitus und andere Stoffwechselstörungen,
• mechanische Belastungen,
• eine übermäßige Exsudatbildung.

Damit wird deutlich: Eine Wunde ist nicht nur eine offene Stelle im Gewebe. Sie ist ein biologisch hochaktives System, dessen Umgebung einen erheblichen Einfluss auf den weiteren Heilungsverlauf haben kann.

Das Wundmilieu als entscheidender Faktor.

Besonders interessant ist deshalb das sogenannte Wundmilieu. Dazu gehören unter anderem der mikrobielle Status, der pH-Wert, das Exsudat, die Sauerstoffversorgung und die Aktivität verschiedener Zellen und Entzündungsmediatoren. Klinische, multizentrische und randomisierte Studien zu chronischen Wunden berücksichtigen daher unterschiedliche Bewertungskriterien bei der Untersuchung des Einflusses von neuen Technologien wie Kaltplasma. Verglichen werden in Studien Wundflächenreduktion, Granulationsgewebe, Wund-pH, Infektionsstatus und/oder Verträglichkeit vor und nach Einsatz einer neuen Technologie. Die Entwicklung einer chronischen Wunde wird zusammenfassend also nicht isoliert betrachtet. Vielmehr ist das gesamte Wundmilieu von Bedeutung. [1]

Was ist Kaltplasma?

Kaltplasma bezeichnet ein physikalisches Plasma, das bei atmosphärischem Druck und vergleichsweise niedrigen Temperaturen erzeugt wird. Kaltplasma enthält unter anderem reaktive Sauerstoffspezies und Moleküle, die mit biologischen Strukturen interagieren können. Zwei wesentliche Merkmale von Kaltplasma sind seine antimikrobielle Wirkung und seine Eigenschaft, Gewebe-tolerabel zu sein. Je nach Plasmaquelle und Anwendungsparametern können Mikroorganismen auf Oberflächen inaktiviert werden. Für die medizinische Anwendung ist jedoch noch ein weiterer Aspekt interessant. Kaltplasma wird nicht ausschließlich wegen seiner antimikrobiellen Eigenschaften untersucht. Wissenschaftliche Arbeiten beschäftigen sich auch mit Effekten auf zelluläre Prozesse, Proliferation von gesunden Gewebezellen (Fibroblasten) und das Wundmilieu allgemein. Damit ergibt sich ein grundsätzlich interessantes Wirkprinzip von antimikrobiell und wundheilungsfördernd.

Klinische Untersuchungen zu Kaltplasma.

Die klinische Evidenz ist dabei differenziert zu betrachten. Eine systematische Übersichtsarbeit und Meta-Analyse fand zu einem frühen Zeitpunkt der Forschung keinen statistisch signifikanten Vorteil von atmosphärischem Niedertemperaturplasma hinsichtlich Reduktion der mikrobiellen Belastung oder Wundflächenreduktion. Gleichzeitig wurde die Anwendung als sicher eingestuft. Betont wurde allerdings auch die erhebliche Heterogenität der untersuchten Plasmaquellen und Anwendungsparameter. Unterschiedliche Plasmaquellen waren nur eingeschränkt miteinander vergleichbar. [2] Neuere klinischen Daten zeigen positive Ergebnisse für bestimmte Anwendungen von Kaltplasma. [1] [3] Verschiedene Systeme unterscheiden sich beispielsweise hinsichtlich Plasmaquelle, Gas, Energieeintrag, Abstand zur Oberfläche und Anwendungsdauer. Deshalb können Ergebnisse verschiedener Systeme nicht ohne Weiteres auf Kaltplasma als Überbegriff übertragen werden. Genau auf diese Heterogenität weisen Übersichtsarbeiten hin. [2] Im Vergleich zur Best-Practice-Wundversorgung gibt es Evidenz, dass die zusätltliche Behandlung mit Kaltplasma unter anderem eine stärkere Bildung von Granulationsgewebe und eine schnellere Reduktion der Wundfläche bei chronischen Wunden aufweist. Auch werden lokale Infektionen schneller überwunden und der Wund-pH-Wert kann sich schneller verändern. [1] Bei diabetischen Fußulzera kann eine signifikant stärkere Reduktion der Wundfläche und eine Beschleunigung des Heilungsprozess beobachtet werden. Schwerwiegende therapiebezogene unerwünschte Ereignisse wurden nicht beobachtet. [3] Kaltplasma sollte als Bestandteil eines Gesamtkonzepts der Wundversorgung betrachtet werden und nicht als Ersatz für etablierte Maßnahmen dienen. Zusammen betrachtet verdeutlichen die neueren Studien damit vor allem eines: Die Wirkung von Kaltplasma muss immer im Zusammenhang mit dem konkreten Plasmasystem, seinen physikalischen Parametern und im jeweiligen klinischen Kontext betrachtet werden.

Hier setzt die Weiterentwicklung zu Kaltplasma-Aerosol (Cold Atmospheric Plasma-Aerosol, CAP-A) an. Kaltplasma-Aerosol stellt eine Weiterentwicklung der klassischen Kaltplasmaverfahren dar. Kaltplasma und Aerosol fusionieren zu Kaltplasma-Aerosol. Dabei steht nicht allein die Erzeugung von Kaltplasma im Mittelpunkt. Vielmehr wird die Plasmatechnologie mit Wundspüllösung in Aerosolform kombiniert, um die Anwendung gezielt und großflächig an der Oberfläche des Wundareals zu ermöglichen. Außerdem werden die positiven Eigenschaften von beidem – Kaltplasma und aerosolierte Wundspüllösung – nutzbar gemacht. Kaltplasma-Aerosol ist darauf ausgerichtet, die mikrobielle Belastung an der behandelten Oberfläche zu reduzieren. Die aktuellen wissenschaftlichen Untersuchungen umfassen darüber hinaus mögliche Einflüsse auf biologische Prozesse, die für die Regeneration von Gewebe relevant sind.

Wundheilungsstörungen sind multifaktoriell.

Die Frage „Wie entstehen eigentlich Wundheilungsstörungen?“ lässt sich nicht mit einem einzigen Faktor beantworten. Eine chronische Wunde kann entstehen, wenn mehrere ungünstige Faktoren zusammenkommen und der natürliche Ablauf der Wundheilung dauerhaft beeinträchtigt wird. Eine z.B. erhöhte mikrobielle Belastung, Entzündungsprozesse und Durchblutungsstörungen können dabei miteinander interagieren. Deshalb setzt moderne Wundversorgung an mehreren Punkten gleichzeitig an. Die Ursache der Wunde muss behandelt, die Wunde adäquat versorgt und das Wundmilieu möglichst günstig für die Regeneration gestaltet werden.

Kaltplasma als Bestandteil eines sich verändernden Therapieansatzes.

Kaltplasma ist in den vergangenen Jahren zunehmend Gegenstand wissenschaftlicher und klinischer Forschung geworden. Die vorhandenen Studien zeigen interessante antimikrobielle und wundheilungsbezogene Effekte, gleichzeitig ist die Evidenz aufgrund unterschiedlicher Plasmaquellen, Studienprotokolle und Anwendungsparameter nicht vollständig einheitlich. Gerade Weiterentwicklungen machen das Forschungsfeld interessant. Mit Kaltplasma-Aerosol entsteht ein Ansatz, bei dem die Eigenschaften des Kaltplasmas mit denen des Aerosols kombiniert werden. Ziel ist es, mit den physikalischen Eigenschaften des Plasmas und denen des Aerosols das Wundmilieu zu beeinflussen. Die Zukunft wird insbesondere davon abhängen, die unterschiedlichen Technologien technisch und klinisch noch besser zu charakterisieren, ihre Wirkmechanismen weiter zu verstehen und die jeweiligen Anwendungen durch geeignete klinische Studien zu untersuchen. Heute ist jedoch bereits gesichertes Wissen, dass komplexe Wundheilungsstörungen mehr als eine einzelne Antwort für eine fachgerechte Versorgung verlangen.

Über Zweckbestimmung und Anwendung eines konkreten Produkts entscheidet dessen Zulassung. Human- und veterinärmedizinische Therapien sind unabhängig von diesem Artikel in Absprache mit dem verantwortlichen medizinischen Fachpersonal zu treffen. Dieser Artikel stellt keine Heil- oder Therapieaussage dar. Genannte Wirkungen beziehen sich auf Studien unter geprüften, standardisierten Bedingungen. Diese Übersichtsseite zur aktuellen Forschung mit Cold Atmospheric Plasma-Aerosol (CAP-A) dient ausschließlich zu Informationszwecken und erläutert unabhängige wissenschaftliche Erkenntnisse.

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[1] https://www.nature.com/articles/s41598-022-07333-x
Chronic wounds treated with cold atmospheric plasmajet versus best practice wound dressings: a multicenter, randomized, non-inferiority trial. Scientific Reports.

[2] https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/iwj.12999
Effects and safety of atmospheric low-temperature plasma on bacterial reduction in chronic wounds and wound size reduction: A systematic review and meta-analysis. International Wound Journal.

[3] https://jamanetwork.com/journals/jamanetworkopen/fullarticle/2768340
Effect of Cold Atmospheric Plasma Therapy vs Standard Therapy Placebo on Wound Healing in Patients With Diabetic Foot Ulcers: A Randomized Clinical Trial. JAMA Network Open.