Das Ziel dieses Projekts ist die Untersuchung der Inaktivierungs- und Schutzmechanismen von Sporen und Biofilmen, welche mit Niederdruckplasmen (LPP) und kalten Atmosphärendruckplasmen (CAP) behandelt werden. Etwa 80 % der bakteriellen Infektionen beim Menschen sind mit Biofilmen assoziierte Organismen, die zu häufigen Erkrankungen wie Zahnkaries, aber auch zu chronischen Wunden, Harnwegs- und Lungeninfektionen führen. Insbesondere bei invasiven Gegenständen (z. B. Katheter, Stents, Implantate) können Infektionen während eines Krankenhausaufenthalts häufig mit Biofilmen assoziiert werden.

Um die Anwendbarkeit von LPPs und CAPs zur Biofilminaktivierung zu bewerten und die dahinter stehenden Mechanismen zu ermitteln, werden die Sterilisationsmechanismen und die Effizienz einer dielektrischen Barriereentladung (DBD) im Vergleich zu einem induktiv gekoppleten Plasma (ICP) analysiert. Anschließend wird eine Methode etabliert, um hochreproduzierbare Biofilme unter verschiedenen Wachstumsbedingungen zu erzeugen. Damit können die Inaktivierungs- und Schutzmechanismen von Biofilmen gegenüber LPPs und CAPs anhand von Biofilmen in verschiedenen Wachstumsstadien und Biofilmmutanten, denen verschiedene Teile der komplexen Biofilmstruktur sowie DNA-Reparaturmechanismen fehlen, untersucht werden.

Beide Plasmaquellen werden hinsichtlich ihrer hochenergetischen Photoemission im VUV und UV sowie ihrer chemischen Zusammensetzung und der daraus resultierenden Radikalflüsse auf die biologischen Proben charakterisiert.

Der Schwerpunkt der Arbeiten an der RUB liegen auf der Charakterisierung der Plasmaquellen und der Auswertung von Bacillus subtilis Sporenexperimenten. Diese Arbeiten werden von unseren Projektpartnern vom DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Forschungsgruppe Luft- und Raumfahrtmikrobiologie unter Leitung von Prof. Dr. Ralf Möller) unterstützt. Durch die Kombination der Ergebnisse von Plasma- und biologischer Charakterisierung können Einblicke in die Schutz- und Inaktivierungsmechanismen von einzelnen Sporen bis hin zu voll entwickelten Biofilmen gewonnen werden.