PlasNOW – Qualitative und Quantitative Bestimmung von Plasma-generierten ROS/RNS/RCS in Lösung und deren Impact auf für die Wundheilung relevante Biomoleküle

• Antragsteller: Professor Dr. Nils Metzler-Nolte
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 405545540

Das Projekt untersucht die chemischen Spezies die in Lösung nach Einwirkung von nicht-thermischen Atmosphärendruckplasmen erzeugt werden, mit Blick auf die biologischen Konsequenzen von Plasma-erzeugten reaktiven Spezies auf die Wundheilung. Unser Beitrag in diesem Projekt, welches in Zusammenarbeit mit mehreren Partnern im Rahmen des PlasNOW Konsortiums durchgeführt werden wird, zielt darauf ab die durch Plasma-Behandlung erzeugten reaktiven Spezies zu identifizieren, sie in Abhängigkeit von Plasma-Zusammensetzung und Flux zu quantifizieren, und ihren Ursprung sowie ihren Verbleib in Biomolekülen wie Aminosäuren und Peptiden als Modellverbindungen aufzuklären. Um diese Plasma-erzeugten Spezies in Lösung (wässrige Salzlösung und Puffer, Zellkulturmedium bis hin zu frischer Wundflüssigkeit) zu quantifizieren werden wir kolorimetrische Assays und direkte spektroskopische Techniken wie in situ EPR Spektroskopie und NMR-Spektroskopie für kleine Moleküle sowie chromatographische Techniken und Massenspektrometrie für größere Biomoleküle verwenden. Isotopenmarkierung mit 15N oder 18O soll verwendet werden um zu untersuchen ob Plasma-modifizierte Aminosäuren und Peptide durch direkte chemische Reaktion mit Plasma-generierten reaktiven Sauerstoff- oder Stickstoffverbindungen oder vielmehr indirekt durch Energietransfer gebildet werden. Wir schlagen auch vor die Bildung und Reaktionen von reaktiven Chlorverbindungen (RCS) zu untersuchen, die aller Wahrscheinlichkeit nach in chloridhaltigen Pufferlösungen gebildet werden, aber bisher noch nicht systematisch untersucht worden sind. Dieses Projekt wird ermöglicht durch den Zugang zu zwei verschiedenen wohl charakterisierten Plasma-Quellen bei unseren Kooperationspartnern und deren Kenntnisse über die Zusammensetzung der Plasmen und die reaktiven Spezies in der Gasphase (Awakowicz und Schulz-von der Gathen, beide RUB). Es vernetzt uns darüber hinaus mit einem biomedizinischen Kooperationspartner bei dem Plasma-Effekte auf die Wundheilung im Tierversuch quantifiziert werden (Suschek, Universitätsklinikum Düsseldorf). Unser Beitrag ist die Identifizierung, Charakterisierung und Quantifizierung relevanter reaktiver Moleküle in Lösung und in Fibroblasten-Zellkultur.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen