PlasNOW - Transport biologisch relevanter Moleküle von der Plasmaentladung zum Zielort in kontrollierten (feuchten) Umgebungen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Peter Awakowicz; Professorin Dr. Judith Golda, seit 2/2021
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 430219886

Das Projekt zielt darauf ab, weiteren Einblick in den chemischen und physikalischen Einfluss eines nicht-thermischen Atmosphärendruckplasmas auf biologisches Gewebe wie Haut zu gewinnen mit Blick auf Effizienz und heilungsfördernde Effekte.NO ist als das wichtigste Triggerelement in der Wundheilung im menschlichen Körper und besonders im Hautgewebe bekannt. Neben NO selbst spielen NO Derivate (NODs) wie Nitrate, Nitrite und s-nitroso Proteine insbesondere für Langzeit Effekte im Metabolismus eine Schlüsselrolle. Wir wollen uns deshalb einerseits auf den NO Pfad von der Gasphase in die Flüssigkeit, indem wir dort NO und NODs quantifizieren und andererseits auf den Einfluss von Feuchtigkeit in kontrollierter Atmosphäre fokussieren - Feuchtigkeit, die in der Atmosphäre und im menschlichen Körper immer verfügbar ist und die Spezies wie O, H oder OH liefert. Auf Grund der Komplexität des Systems aus Plasma/ Atmosphäre/ Flüssigkeit/ Biomolekülen müssen die Parameter so präzise wie möglich kontrolliert werden, um grundlegendes Verständnis zu erzielen. Wir werden deshalb eine DBD und einen µAPPJ einsetzen, die fast den gesamten Bereich der Plasmaanwendung erfassen: direkt vs. Indirekt; flächige vs. lokalisierte Behandlung und Betrieb in Luft vs. Kontrollierte Gasmischung.Wir beschränken den Parameterbereich um folgende Forschungsfragen zu beantworten:- Wie entwickeln sich und verschieben sich die NO/NOD Konzentrationen, Verteilungen und Flüsse von der Quelle über die Flüssigkeit zum Endziel - dem Biomolekül?- Wie beeinflusst die NO Erzeugung im Plasma den Fluss zum Hautgewebe? Welchen Einfluss haben Feuchtigkeit und insbesondere OH auf Produktion oder Verlust von NO und seinen Derivaten?- Wie beeinflussen Umgebungsparameter wir Feuchtigkeit oder Flüssigkeits- zusammensetzung, die Spezies wie O und OH liefern, diese Eigenschaften?- In wie weit kann die NO(D) und OH Produktion für beide Plasmaquellen optimiert werden, indem man Gasmischung und externe elektrische Parameter variiert?Dazu werden wir den Ertrag der Quellen in Zusammenarbeit mit Partnern anpassen und untersuchen. Dies geschieht in einem angepassten für alle verfügbaren Gefäß, das den Betrieb beider Quellen in unterschiedlichen Atmosphären erlaubt. Um die gut bekannten Probleme der Messung am Flüssigkeits-Gas-Interface und in der Flüssigkeit zu überwinden, benutzen wir einen kombinierten Ansatz. Wir werden Bio-Sensoren in einer spezialisierten Messsonde einsetzen, die auch in den analytischen Systeme eines Kooperationspartners (Metzler-Nolte) eingesetzt werden können. Zusätzlich wollen wir eine Lichtfaser-basierte spektroskopische Diagnostik entwickeln, die in Flüssigkeiten einen Nachweis mit hoher räumlicher Auflösung erlaubt. Unser zweiter Kooperationspartner (Christoph Suschek) untersucht die Effekte dieser quantifizierten Moleküle in-vivo.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Volker Schulz-von der Gathen, bis 1/2021