Wie wirkt Plasma?

Biologische Dekontamination bedeutet den Abbau oder das Entfernen von biologischen Kontaminationen. Für die mikrobiologische Dekontamination bedeutet dies den Abbau oder das Entfernen von nicht gewünschten Mikroorganismen. Mikroorganismen sind definiert als zelluläre oder nicht-zelluläre Einheiten, die in der Lage sind sich zu vermehren oder genetisches Material zu übertragen oder als biologische Materialien, die Infektionen verursachen, Allergien oder toxische Wirkungen auslösen. Dies können Bakterien, Pilze, Sporen, Viren, Viroide, pflanzliche und tierische Zellen, Pyrogene, Prione und Plasmide sein. Antimikrobiell ist die Wirkung eines Stoffes, Gemisches oder einer Chemikalie, wenn sie in der Lage sind Mikroorganismen zu zerstören, ihre Entwicklung zu verhindern oder ihre Pathogenität zu hemmen.

Lebensmittel können eine mikrobielle Belastung von bis zu 109 KbE/ g (Koloniebildende Einheiten) aufweisen. Potenziell gefährlich sind für Pflanzen aber nur Phytopathogene (z.B. Pseudomonaden) und für Tiere und Menschen Tier- und Humanpathogene (z.B. EHEC, Salmonellen und Listerien).

Physikalische Plasmen bieten einen "Cocktail" an potentiellen antimikrobiell wirkenden Agenzien, wie Ionen, geladene Teilchen, Radikale (ROS/ RNS), Moleküle, magnetische und elektrische Felder und (V)UV-Strahlung, siehe Abbildung 1. Darüber hinaus können auch Temperaturen ab 60 °C Mikroorganismen schädigen.

In den meisten Fällen enthalten Lebensmittel einen hohen Wasseranteil (z.B. Obst, Gemüse, Getränke), dadurch kann es in Kombination mit den chemischen Komponenten des Plasma-Cocktails zu einer Ansäuerung kommen, die die eigentliche antimikrobielle Wirkung des Plasmas unterstützt und beschleunigt. Radikale wie reaktive Sauer- und Stickstoff-Spezies (ROS/ RNS) sind ebenfalls für ihre mikrobiziden Effekte bekannt.

Plasmen können direkt, semi-direkt (wenige mm Abstand) oder indirekt auf den jeweiligen Produkten angewendet werden, welches häufig von der Temperaturbeständigkeit abhängt. Bei direktem Kontakt können insbesondere kurzlebige chemische Spezies und (V)UV-Strahlung die antimikrobielle Wirkung verstärken.

Dies ist nur eine geringe Auswahl der derzeit in der Forschung untersuchten Hypothesen zur antimikrobiellen Wirkung von physikalischen Plasmen. Darüber hinaus berücksichtigen sie nicht die individuellen Eigenschaften der Produkte wie Oberflächenstruktur, Inhaltsstoffe oder Art und Höhe der mikrobiellen Belastung. Weiterführende Literatur finden Sie hier.