Medizintechnik Kaltes Plasma: kontaktfreie Desinfektion von Oberflächen

Das Gespräch führte Timo Roth, MEDICA.de

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Eine der zeitaufwendigsten Arbeiten im Krankenhaus ist die manuelle Desinfektion von häufig berührten Flächen wie Griffen und Schaltern, über die bei Kontakt Pathogene verteilt werden. Im Projekt „MobDi – Mobile Desinfektion“ wird ein Roboter entwickelt, der solche Stellen automatisiert reinigen und desinfizieren soll. Dabei soll er unter anderem auch kaltes Plasma einsetzen. Im Interview erklärt Dr. Kristina Lachmann, wie das funktioniert.

Im Projekt „MobDi – Mobile Desinfektion“ wird ein Roboter entwickelt, der Oberflächen automatisiert reinigen und desinfizieren soll. Dabei wird unter anderem auch kaltes Plasma eingesetzt.
Im Projekt „MobDi – Mobile Desinfektion“ wird ein Roboter entwickelt, der Oberflächen automatisiert reinigen und desinfizieren soll. Dabei wird unter anderem auch kaltes Plasma eingesetzt.
(Bild: Messe Düsseldorf/Andreas Wiese)

Frau Dr. Lachmann, was ist Atmosphärendruckplasma?

Dr. Kristina Lachmann: Beim Plasma spricht man vom vierten Aggregatszustand nach fest, flüssig und gasförmig. Plasmen kommen in der Natur vor als heiße Plasmen, etwa als Blitze, und als kalte Plasmen, etwa als Nordlichter. Atmosphärendruckplasmen sind kalte Plasmen. Sie entstehen, indem wir unter Atmosphärendruck an einem Gas eine hohe elektrische Spannung anlegen. Die Gasatome spalten sich dann in Ionen, Elektronen und Radikale auf. Das sind reaktive Spezies, die mit Oberflächen wechselwirken und eine desinfizierende Wirkung gegenüber Mikroorganismen entfalten.

Wie genau wirken Plasmen auf Pathogene?

Lachmann: Radikale brechen die Bindungen von organischen Molekülen auf. Gleichzeitig leuchten Plasmen, weil die angeregten Elektronen auf einen niedrigeren Energiezustand zurückfallen und dabei Energie abgeben. Dadurch entsteht UV-Strahlung, je nach Art des verwendeten Gases, die Zellen schädigt oder ihre DNA zerstört.

Zur Person

Im Interview: Dr. Kristina Lachmann

Dr. Kristina Lachmann ist Gruppenleiterin Atmosphärendruck-Plasmaverfahren und Gruppenleiterin Medizintechnik und Pharmazeutische Systeme am Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST. Im Interview erklärt sie die Entstehung von Atmosphärendruckplasmen, wie sie in der Desinfektion eingesetzt werden können und wie ein Roboter damit Reinigung und Desinfektion unterstützen kann – und das nicht nur im Krankenhaus, sondern in allen Bereichen, wo viele Menschen sind.

An ihrem Institut haben Sie ein Plasmasystem für die Desinfektion von Oberflächen entwickelt. Wie soll es eingesetzt werden?

Lachmann: Wir haben es als ein Wechselwerkzeug konzipiert, das – zusammen mit anderen Reinigungsmethoden – von einem mobilen Desinfektionsroboter geführt werden kann. Dieser könnte zum Beispiel komplexe Bauteile wie Türgriffe oder einfachere Kontaktflächen wie Lichtschalter oder Bedienflächen im Fahrstuhl desinfizieren. Auch feuchtigkeitsempfindliche und poröse Textilien sind Materialien, die mit dem Plasma quasi trocken gereinigt und desinfiziert werden können. Die Idee ist, den Roboter dann autark mit den verschiedenen Werkzeugen arbeiten zu lassen, sodass er auch Teil von standardisierten Reinigungsprozessen sein kann.

Die Desinfektion mit Plasma kann immer nur der letzte Schritt der Reinigung sein. Es ist ein zusätzliches Werkzeug, grobe Verschmutzungen müssen zuerst entfernt werden. Oberflächen ohne optisch sichtbare Verschmutzung können aber so desinfiziert werden.

Wäre die Plasmadesinfektion eher gedacht als Ersatz oder als Ergänzung zur manuellen Wischdesinfektion?

Lachmann: Inwiefern sie die Wischdesinfektion ersetzen kann, muss noch abschließend geprüft werden. Wenn sie genauso effizient ist, hätte sie den Vorteil, dass sie ohne einen Lappen auskommt, über den eine Verschleppung von Pathogenen möglich wäre, weil der Plasmastrom kontaktlos direkt auf der Oberfläche desinfiziert.

Die Reinigung bei grober Verschmutzung hingegen wird sie nicht ersetzen können, auch nicht die Reinigung großer Flächen, etwa auf dem Boden. Es ginge eher um kleine, spezielle Bereiche, die man über den Roboter erreichen kann und bei denen eine Reinigung in bestimmten Zeitintervallen sinnvoll ist. Wenn man an den Roboter als Kombinationssystem mit verschiedenen Werkzeugen denkt, kann er das Personal natürlich entlasten, aber auch schützen, wenn er kontaminierte Bereiche reinigt.

Haben Sie das System schon erprobt?

Lachmann: Wir bauen in Kooperation mit dem Städtischen Klinikum Braunschweig und dem Institut für Konstruktives Entwerfen, Industrie- und Gesundheitsbau der TU Braunschweig ein Patientenzimmer als Demonstrator auf. Da Infektionsprävention hier mit im Fokus steht, bietet es uns eine sehr gute Testumgebung für die weitere Erprobung unseres Systems, die in der Form bis jetzt noch nicht möglich war.

Wir konnten bisher noch keine größeren Studien durchführen, weil das Klinikum als unser Kooperationspartner durch die Corona-Pandemie sehr stark ausgelastet war. Im Sommer, wenn das Patientenzimmer aufgebaut ist, wollen wir dann konkret untersuchen, wie sich das Plasmasystem und ein kombinierter Reinigungsroboter im Vergleich oder in Kombination mit bestehenden Reinigungsmöglichkeiten und Desinfektionsabläufen verhalten und ob sie sich positiv auswirken. Hier haben wir vor allem unterschiedliche Materialien und Oberflächen im Blick.

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