Keimfrei ohne Hitze - Dank Vakuum kommt die Plasmasterilisation ohne hohe Temperaturen aus

Keimfrei ohne Hitze - Dank Vakuum kommt die Plasmasterilisation ohne hohe Temperaturen aus

Mit einem Niederdruck-Plasma lassen sich Mikroorganismen bereits bei niedrigen Temperaturen wirksam eliminieren. Die Plasmasterilisation im Vakuum bietet damit eine materialschonende und schnelle Alternative zu herkömmlichen Verfahren wie der Sterilisation mit heißem Wasserdampf.
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Medizinische Instrumente müssen vor Gebrauch keimfrei gemacht werden. In Krankenhäusern ist die Dampfsterilisation bei erhöhtem Druck in sogenannten Autoklaven weit verbreitet. Alternativen sind die Behandlung mit trockener Hitze, toxischen Chemikalien wie etwa Wasserstoffperoxid oder ionisierender Strahlung.

Vakuum für kaltes Plasma

Mit der Plasmasterilisation steht seit einigen Jahren ein weiteres Verfahren zur Verfügung, mit dem Keime wirksam ausgeschaltet werden können. Wird dieser Prozess im Vakuum durchgeführt, benötigt er keine hohen Temperaturen – bereits 60 Grad Celsius reichen für das Abtöten der Mikroorganismen aus. So lassen sich mit dem Verfahren auch viele hitzeempfindliche Materialien wie Kunststoffe oder elektrische Bauteile sterilisieren. Besonders nützlich ist es zum Beispiel für empfindliche medizinische Geräte wie Endoskope. Gegenüber herkömmlichen Verfahren hat die Plasmasterilisation noch weitere Vorteile: Sie benötigt nur wenige Minuten und ist damit deutlich schneller als thermische Verfahren. Anders als bei der chemischen Behandlung erzeugt sie keine toxischen oder krebserregenden Dämpfe oder Rückstände.

Träge Ionen

Der Plasmazustand – der häufig auch als vierter Aggregatzustand bezeichnet wird – lässt sich aus einem Gas oder Gasgemisch erzeugen, indem diesem Energie zugeführt wird. Je nach Prozesstemperatur dabei wird zwischen kalten und heißen Plasmen unterschieden.

Beim Zünden des Plasmas zerfallen die Gasmoleküle in Ionen und Elektronen. Werden dabei alle Reaktionspartner in Schwingung versetzt, entsteht ein energiereiches heißes Plasma. Um ein kaltes Plasma zu erzeugen, wird dagegen gerade so viel Energie zugeführt, dass nur die winzigen Elektronen in Bewegung geraten und sich auf Temperaturen von einigen tausend Grad erhitzen. Die schweren Ionen werden dagegen nicht angeregt, bleiben also kalt. Da sie aufgrund ihrer Masse die Temperatur dominieren, behält das gesamte Plasma Raumtemperatur. Ein kaltes Plasma lässt sich leichter bei Unterdruck erzeugen, da die Teilchen wegen der verringerten Dichte seltener zusammenstoßen.

Effektiv gegen Keime

Bei der Plasmasterilisation werden kalte Plasmen mit einer Temperatur von etwa 60 Grad Celsius eingesetzt. Sie werden im Unterdruck aus Gasmischungen von Argon und Wasserstoff, Sauerstoff oder Stickstoff erzeugt. Man platziert das Objekt in einer Prozesskammer, die anschließend evakuiert wird. Bei niedrigem Druck wird dann das Prozessgas eingelassen und durch Hochfrequenz- oder Mikrowellen in Plasma verwandelt. Dabei werden geladene Teilchen, freie Radikale und UV-emittierende Photonen gebildet.

Seine sterilisierende Wirkung entfaltet das Plasma durch mehrere Mechanismen: Die intensive UV-Strahlung führt zu Brüchen in der Erbsubstanz der Mikroorganismen, freie Radikale oxidieren ihre Zellbausteine und der Ionenbeschuss sorgt für ihre mechanische Zerstörung. Das abgetötete Material wird durch die Ätzwirkung des Plasmas zugleich von der Oberfläche entfernt. Seine Vielschichtigkeit macht die Plasmasterilisation sehr effektiv. So lassen sich damit auch Bakterienstämme abtöten, die gegen die herkömmlichen Verfahren resistent sind. Auch die hitzestabilen Prionen, deren bekannteste Vertreter die Rinderseuche BSE verursachen, können mit dieser Methode inaktiviert und entfernt werden.

Busch liefert Vakuumtechnologie für unterschiedliche Bereiche der Plasmasterilisation in der Medizin, Pharmazie und Lebensmittelindustrie.


Mikroorganismen sind unsere ständigen Begleiter. Mehr als 100 Billionen dieser Kleinstlebewesen beherbergt ein gesunder Mensch auf und in seinem Körper. Die meisten von ihnen sind ein wichtiger Teil von uns, etwa weil sie bei der Verdauung der Nahrung helfen oder das Immunsystem trainieren.

Infektionsrisiko Krankenhaus

Daneben gibt es jedoch auch krankmachende Mikroben, die schwere Infektionen auslösen können. Ihr Eindringen in den Körper gilt es zu verhindern. Besondere Vorsicht ist in Krankenhäusern geboten, da sich den pathogenen Keimen dort im Rahmen der Behandlung zusätzliche Eintrittspforten in den Körper bieten. Medizinische Geräte und Instrumente wie etwa Endoskope oder Operationsbesteck werden daher vor Gebrauch sterilisiert. Dabei werden im Idealfall nicht nur sämtliche Bakterien, Viren und Pilze unschädlich gemacht, auch deren Dauerformen, die sogenannten Sporen, sowie infektiöse Proteine, DNA und Pyrogene werden eliminiert.


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