Plasmen: Ein Mittel gegen hartnäckige Keime

Plasmen: Ein Mittel gegen hartnäckige Keime

01.07.2016
© RUB, Damian Gorczany
An der RUB hat Katharina Stapelmann einen eigenen Plasmasterilisator gebaut.

Mit Plasmen lassen sich viele Keime abtöten, bei denen herkömmliche Sterilisationsverfahren versagen. Einige Bakterien können jedoch besonders hartnäckige Formen annehmen.

Bakterien im Ruhezustand

Wie wirksam Niederdruckplasmen zum Abtöten von Keimen sind, hat ein Team der RUB und vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt untersucht. Sie testeten das Verfahren an Bacillus subtilis. Dieses Bakterium kann im Hungerzustand Sporen bilden – eine Art Ruhestadium, das sehr lange überdauern kann. Der Erreger entwickelt dabei besondere Zellstrukturen, die ihn ausgesprochen robust gegenüber herkömmlichen Sterilisationsmethoden machen.

Gemeinsam mit ihren Kollegen untersuchte RUB-Forscherin Prof. Dr. Katharina Stapelmann, wie Bacillus-Sporen reagieren, wenn sie verschiedenen Niederdruckplasmen ausgesetzt werden. Mehrere Bestandteile eines Plasmas können sterilisierende Eigenschaften haben, zum Beispiel geladene Teilchen, Radikale, UV-Strahlen oder elektrische Felder. Die Wissenschaftler verglichen die Effekte von Sauerstoff-, Argon- und Wasserstoff-Plasmen. Die Ergebnisse berichten sie im „Journal of Physics D“ .

Deutliche Schäden in Sporenhülle

Mikroskopische Aufnahmen ergaben, dass Argon- und Wasserstoffplasmen die äußeren Schichten der Sporenhülle abtragen. „Das könnte es bestimmten Plasmakomponenten erlauben, in tiefere Ebenen der Spore einzudringen und lebenswichtige Strukturen zu schädigen, zum Beispiel die DNA“, sagt Stapelmann.

Gemeinsam mit ihren Kollegen analysierte sie, welche Strukturen die Spore besonders robust gegen Plasmaeinflüsse machen und welche Plasmakomponenten diese Strukturen am wirksamsten angreifen könnten. Eine sehr komplexe Interaktion, folgert das Forscherteam, die im Detail weiter untersucht werden müsse, um die optimalen Parameter für die Plasmasterilisation von Bakteriensporen zu finden.

Das wäre nicht nur für medizinische Anwendungen wichtig, sondern auch für die Raumfahrt. Denn weder sollen potenzielle Erreger aus dem All auf die Erde eingeschleppt werden, noch sollen Keime von der Erde ins All gelangen.

Redaktion: Julia Weiler

 

Originalveröffentlichung

Marina Raguse, Marcel Fiebrandt, Benjamin Denis, Katharina Stapelmann, Patrick Eichenberger, Adam Driks, Peter Eaton, Peter Awakowicz, Ralf Moeller: Understanding of the importance of the spore coat structure and pigmentation in the Bacillus subtilis spore resistance to low-pressure plasma sterilization, in: Journal of Physics D: Applied Physics, 2016, DOI: 10.1088/0022-3727/49/28/285401