EP2362755A1 - Method for treating a biological material comprising living cells - Google Patents

Method for treating a biological material comprising living cells

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Publication number
EP2362755A1
EP2362755A1 EP09741211A EP09741211A EP2362755A1 EP 2362755 A1 EP2362755 A1 EP 2362755A1 EP 09741211 A EP09741211 A EP 09741211A EP 09741211 A EP09741211 A EP 09741211A EP 2362755 A1 EP2362755 A1 EP 2362755A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrode
plasma
dielectric
gas
hollow fiber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP09741211A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Dirk Wandke
Andy Kaemling
Benedikt Busse
Cindy Kaemling
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cinogy GmbH
Original Assignee
Cinogy GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Cinogy GmbH filed Critical Cinogy GmbH
Publication of EP2362755A1 publication Critical patent/EP2362755A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/04—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating
    • A61B18/042—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating using additional gas becoming plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/2406—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes
    • H05H1/2441—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes characterised by the physical-chemical properties of the dielectric, e.g. porous dielectric
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/2406—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes
    • H05H1/2443—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes the plasma fluid flowing through a dielectric tube
    • H05H1/245—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes the plasma fluid flowing through a dielectric tube the plasma being activated using internal electrodes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00571—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body for achieving a particular surgical effect
    • A61B2018/00613—Irreversible electroporation

Definitions

  • the invention relates to a method for treating a biological material containing living cells.
  • Electroporation is a method for treating a living cell-containing biological material, in particular to make cell membranes permeable, for example, and in particular to introduce DNA into cells (transformation). Electroporation is frequently used in molecular biology, and in the field of food and bioprocess engineering, electroporation can be used to improve mass transfer processes or to inactivate microorganisms.
  • Electroporation involves the use of a so-called electroporator, a device that generates an electric field.
  • the electroporator usually has space for a cuvette or other in which one, for example, and in particular a cell suspension pipetted, wherein the corresponding electrodes are in the cell suspension.
  • care must be taken in electroporation that the tensions and currents and thus the power consumed are not so high that irreparable damage to the cell membranes occur.
  • DE 10 2007 030 915 A1 discloses, in particular, an apparatus for treating surfaces with a plasma generated by means of an electrode via a solid dielectric by a dielectrically impeded gas discharge, the apparatus having a flexible active surface which directly adjoins the plasma during the treatment.
  • DE 601 21 356 T2 discloses in particular a device for treating a skin surface of a patient, comprising: a probe having an opening to be in contact with the skin surface, the probe further having a first input terminal and a second input terminal, a high frequency generator provides a high frequency voltage, a vacuum pump providing a vacuum, a suction line, which is connected between the vacuum pump and the probe, the suction line providing the vacuum in the probe through the first input terminal, a coaxial cable providing the high frequency voltage in the probe through the second input terminal, an electrode disposed in the probe and the coaxial cable wherein the electrode is configured to receive the high frequency power of the generator and provide a glow discharge when the vacuum in the probe is provided by the vacuum and the vacuum pump, the glow discharge providing substantially uniform heating of the skin surface to at least a predetermined one Provides depth under the skin surface.
  • EP 0 523 961 A1 discloses, in particular, a cosmetic application system in which correspondingly rechargeable cosmetic constituents can be applied in particular to constituents of the body by means of an electrostatic charge.
  • DE 602 173 93 T2 discloses a method for treating a cell-containing biological material, wherein agents are introduced into the cells by means of electroporation.
  • the disadvantage here is the relatively low efficiency of the introduction.
  • the problem underlying the invention is therefore to provide an efficient generic method that almost excludes irreversible damage to the cell membrane of living cells.
  • a plasma is impeded by means of a dielectric. generated by means of this plasma and at least one reactive species agents at least partially in a part of the living cells and / or a part of the extracellular matrix.
  • a dielectrically impeded discharge is understood to mean one in which a discharge takes place via an electrode, a dielectric, preferably in the form of specific solid-state dielectrics, thus acting as a capacitor, being used between the electrode and the cell area to be treated.
  • agents using the plasma and reactive species that may or may not be stimulated by the plasma are at least partially introduced into living cells and / or the corresponding extracellular matrix, with plasma application and the presence of at least one reactive species, For example, and especially for radicals or ions, a temporary relaxation of the Cell-cell connections and the tissue association is made possible. As a result, the ability to pass is usually given a relatively frequent increase in storage capacity (depot effect). Thus, there may be a transient sub-lethal increase in the capacity of individual cells for agents, with possible stimulation of the cells, which in turn leads to an activation of repair mechanisms. In addition to the local action, the application of sytemisch acting substances is possible, which can get into the bloodstream by promoting the penetration and storage of substances in the dermis from the dermal depot.
  • the agents are those from the group of peptides, hormones, hormone analogs, corticoids, immunosuppressants, vitamins, anti-histamine preparations, anti-phlogistic drugs, analgesics (NSAID, opioids), locale anesthetics, heparin Preparations, antibiotics, cosmetics, colloidal care products, skin toners, dsDNA (double-stranded), ssDNA (single-stranded), miRNA (micro RNA), siRNA (small interfering RNA), shRNA (short hairpin RNA).
  • the reactive species are at least one of the group of free radicals, ions, molecules excited by the plasma, ions, radicals, atoms, the term "molecules excited by the plasma” to be understood as meaning those whose vibrational degrees of freedom are excited are or are at higher vibration levels, with translational, bending and torsional and torsional vibrations thereof are detected and / or at least one electron has been raised to a higher energy level.
  • a device with a flexible, ie reversibly shape-changeable, active surface is used, which immediately adjoins the plasma during the treatment.
  • the term "active surface” is to be understood as meaning a surface of the device which directly adjoins the plasma during the treatment-that is to say with existing plasma-and because of the general material properties the material has a dielectric constant of non-zero, so that a dielectric Obstruction of the gas discharge and thus a corresponding effect takes place.
  • the dielectric itself is solid state of aggregation and may, but need not, be coated with one or more materials, which only allows some flexibility, for example, if the dielectric is solid but present as powder and this powder is applied or introduced into a rubber-like material which has viscoelastic properties and can be shaped accordingly.
  • a solid dielectric material - in the sense of non-flexibility - is provided with a coating which as such is flexible or which enables or improves flexibility as such, so that with respect to the Effect of the solid dielectric and its configuration in the sense of the invention a flexible active surface is provided.
  • the basic principle of the device is based on subjecting an object to be treated to a plasma generated by means of an electrode and counterelectrode, wherein advantageously a dielectric is arranged between the object to be treated and the electrode, so that a plasma is generated by means of a dielectrically impeded gas discharge this is then applied to the object to be treated and thereby agents are placed in living cells and / or an extracellular matrix. It is according to the invention that at least some of the agents before, during or after the plasma exposure to the living cell-containing biological material is applied.
  • This excitation principle creates a cold gas discharge (plasma) between the electrode and the treatment area.
  • plasma cold gas discharge
  • the plasma properties of the plasma are also used in the medical field, in particular for use on the skin but also for internal applications.
  • the effects which can be used are composed, for example, of a low dose of UV radiation in the useful UV-A or UV-B wavelength range and of the reactive gas species in the gas discharge (plasma).
  • the method combines several effective effects, resulting in a reduction of itching, a promotion of microcirculation, an immunomodulatory effect and a bactericidal and fungicidal action, which in turn is very useful in an application for at least part of shoe insoles.
  • the device can also be used for treating surfaces and / or cavities, in particular skin, since this makes it possible to treat skin diseases accompanied by intense itching, but also to treat chronic wound healing disorders on the basis of microcirculation disorders.
  • the applied voltage can be sinusoidal (a), pulsed (bl, b2, c1, c2, d1, d2) (unipolar or bipolar), in the form of a high-frequency pulse (e) or in the form of a dc voltage (f) , Combinations of different forms of tension can also be used.
  • the electrode may consist of electrically highly conductive materials, wherein the counter electrode consist of the same materials and / or the object to be treated forms the counter electrode. Usually they exist Solid state dielectrics made of glasses, ceramics or plastics.
  • the alternating voltage frequency is usually 1 to 100,000,000s -1 .
  • the exposure times of the plasma treatment depend on the field of application and can range from a few milliseconds over several minutes to a few hours.
  • the device has a flexible active surface which directly adjoins the plasma during the treatment, in particular if the solid dielectric is provided with a flexible surface, which can be achieved, for example, by the dielectric is designed as granules and / or as a powder.
  • this can also be achieved by arranging the dielectric, for example as a fine powder, on and / or in a flexible hollow fiber, for example of glasses, ceramics or plastics, or the dielectric itself constitutes a flexible hollow fiber.
  • the hollow fiber may have an inner diameter of 0.5 ⁇ m to 2000 ⁇ m.
  • the wall thicknesses are in the range of 10 ⁇ m to 2000 ⁇ m.
  • the length of the hollow fibers and the associated effective active length can vary from a few millimeters tern up to a few meters.
  • the assurance of the electrical connection from a connection to the electrode or counter electrode takes place in particular and for example via a metallic contact at the end of the hollow fiber. This is, for example, and in particular introduced into the hollow fiber in such a way that it closes it, if necessary also gas-tight, and thus enables a conductive connection.
  • Hollow fiber, contacting and connection are housed in a tion tion that a secure connection from the power supply is made possible for contacting.
  • the device can also be applied in difficult situations such as cavities - such as open wounds - deart that a uniform and homogeneous action of the plasma is ensured on the surface to be treated.
  • the electrode rests at least partially directly on the surface of the dielectric in order to ensure the highest possible field strength of the electric field built up between the electrode and counterelectrode in the dielectric and in the arrangement of the surface to be treated of a specific object / subject, for example Skin, between electrode and counter electrode, build up.
  • the electrode is at least partially spaced by means of a spacer to the surface of the dielectric.
  • a spacer as a conductive material and thus not as a dielectric, so that with an appropriate design of the spacer in terms of its electrical conductivity between the electric Conductivity of the electrode (very good conductivity) and the electrical conductivity of the dielectric (poorly acting to isolate), so as to homogenize the electric field vectors, resulting in a better and more uniform surface spread of the plasma.
  • the electrode bears at least partially as a coating on the dielectric, since in this way, in particular when the dielectric is designed as a flexible waveguide, a highly flexible embodiment is realized.
  • the electrode is made fully-solid, so that when the dielectric is designed as a flexible hollow fiber, the electrode is securely arranged in the flexible hollow fiber as a solid material.
  • the electrode is designed as granules and / or as a powder, in order to ensure in this way the flexibility (for example bendability) of at least part of the device.
  • the electrode is an ionized gas in the operating state, so that given a corresponding configuration of the dielectric on and / or in a flexible hollow fiber or as a hollow fiber itself, a particularly high flexibility (eg bendability) of the fiber is given is because there is no core material as a solid.
  • the device according to the invention has a counter electrode, since in this way the application and guidance of the plasma can be better controlled, in contrast to Embodiments in which the object to be treated acts quasi as a counter electrode.
  • the device according to the invention has a particularly flexible gas suction device and / or a flexible gas supply device in particular in order to be able to control the generated plasma by means of gas discharge in a targeted manner, for example in an individual case possibly unwanted oxygen radicals or nitrogen oxides as quickly as possible remove or specifically to supply gases, for example, to cool the treatment area and / or specifically cause reactions on the surface and / or in the cavities and / or to stabilize the plasma.
  • the term "flexible” means the orientability and / or the placement of the corresponding device in the sense of a reversible shape changeability in order to meet different topical requirements.
  • the gas supply as well as the gas extraction device may essentially be flexible hoses.
  • the gas extraction device or the gas supply device can also be formed, for example, from flexible hollow fibers, since this is particularly advantageous in order to obtain and / or to improve the flexibility of the overall system.
  • tissue-textile sense fabric-like element for example in the form of a tile form
  • a sol- The tissue-like element for example in the form of a fleece, can be incorporated into tissues and / or healing devices such as bandages or prostheses.
  • the fabric shape may be designed according to its purpose. Possible shapes are constructed, for example, and in particular round or angular.
  • the surface of such a fabric-like element may have an active area of 10mm 2 to 2 and more.
  • flexible electrodes in particular flexible gas feed and / or in particular flexible gas suction are arranged such that a free plasma flame is formed.
  • the flexible electrodes may be dielectrically impeded (shielded) on one or both sides.
  • the flexible electrodes also allow the plasma flame to be deflected by actuators and / or a positioning unit in the X and / or Y direction (selected in any Cartesian system). This is particularly advantageous, since thus the plasma flame can be guided over the surface.
  • the inventive device also has a solid (rigid) surface, for example in plate form, which is directly adjacent to the plasma during the treatment, especially if the dielectric itself a solid surface having.
  • the method according to the invention can be used for this purpose will allow a vector-free transfer of dsDNA, ssDNA, miRNA, siRNA, shRNA or genes.
  • vector refers to DNA molecules which, after incorporation of foreign DNA, serve for their introduction and multiplication in a host cell.
  • FIG. Figure 1 is a sketch of the operational principle of a prior art embodiment
  • FIG. 2 Sketch-like represents the functional principle of a further embodiment of the prior art
  • FIG. Fig. 3 is a sketch of the principle of operation of a third embodiment of the prior art
  • FIG. 4 is a sketch in cross-section of a first embodiment according to the invention.
  • FIG. Figure 5 is a cross-sectional sketch of a second embodiment of the method of the invention.
  • FIG. FIG. 6 shows, in cross-section and in the form of a sketch, a third embodiment of the method according to the invention;
  • FIG. Figure 7 shows in cross-section and in outline a fourth embodiment of the method according to the invention;
  • FIG. Fig. 8 shows in a sketch and in cross-section a fifth embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 9 is sketchy and in cross section a sixth embodiment of the inventive method
  • FIG. Fig. 10 is a sketch in outline and a seventh embodiment in cross-section for the method according to the invention.
  • FIG. Figure 11 is a sketch-like and cross-section of a medical application
  • FIG. 12 shows, as a functional sketch, a customary application for a method according to the invention
  • FIG. Figure 13 is a sketch of various voltage shapes that can be applied to the electrode
  • FIGS. 14-17 are diagrammatic and in cross section, eighth to eleventh embodiments.
  • FIG. 1 shows the functional diagram of a device for the method according to the invention, as known from the prior art, in which an electrode (1) and the object to be examined O (conductive) act as counterelectrode 7 at an ac voltage of a few thousand Volts with a frequency up to the Mmürertz Scheme generate an electric field in which air is converted by a corresponding gas discharge to a plasma 2 between the electrodes, so that the object to be treated is treated as a counter electrode 7 directly topically with the plasma.
  • FIG. 3 (prior art), it can be seen that via a tubular supply of a gas to be ionized by means of electrode 1 and counterelectrode 7 via a gas discharge, a corresponding plasma jet 2 is produced, which is conducted directly onto an object to be treated.
  • FIGS. 1 to 2 there is fundamentally a corresponding solid-state dielectric between the electrode and the object to be treated, wherein in FIG. 2, a corresponding solid-state dielectric 3 is also present between the counter-electrode 7 and the object to be treated.
  • the dielectric material of glass, ceramic or plastic is designed as a flexible hollow fiber 5, wherein the inner wall of the hollow fiber 5 is coated with an electrically conductive material such as metals, doped semiconductors or conductive metal oxide layers (ITO) (Indium -Tin-oxide), wherein the coating acts as electrode 1.
  • an electrically conductive material such as metals, doped semiconductors or conductive metal oxide layers (ITO) (Indium -Tin-oxide)
  • ITO conductive metal oxide layers
  • the object to be treated will function as a counter electrode.
  • the embodiment shown in Figure 5 differs from that in Figure 4 only in that the electrode 1 is designed as a solid material and consists of conductive materials such as metals and / or metal alloys or the like.
  • the embodiment shown in FIG. 6 differs from that shown in FIGS. 4 and 5. to the effect that the electrode 1 as a powder, consisting of conductive materials such as metals and / or metal alloys or the like, is configured.
  • the embodiment shown in Figure 7 differs from the previous ones in that the electrode consists of ionized gas, for example noble gases or other inert gases or gas mixtures thereof or of other ionizable gases, the ionized gas being produced, for example, by applying a high voltage greater than the breakdown voltage the gas becomes ionized (plasma).
  • the ionized gas is now electrically conductive and can thus be used as an electrode.
  • FIG. 8 differs from that shown in FIGS. 4, 5, 6 and 7 in that two corresponding hollow fibers 5 of dielectric material and in each case with full-surface electrodes are arranged adjacent to one another in the longitudinal direction, so that when a spring is applied corresponding voltage the upper electrode as the electrode 1 and the lower electrode act as a counter electrode 5, so that adjusts a geometric geometry of the plasma by the geometric arrangement of these two hollow fibers, wherein moreover also a plurality of hollow fibers are conceivable to a corresponding geometry of the plasma produce.
  • Figure 9 differs from the embodiments shown in Figures 4, 5, 6 and 7 in that in the longitudinal direction adjacent to the hollow fiber 5, a corresponding suction device 6 is arranged so that possibly unwanted components, such as oxygen radicals generated quickly from the treated Object are removed, for example, to sensitive skin particles should not be irritated.
  • FIG. 14 differs from the embodiments shown in FIGS. 4, 5, 6 and 7 in that a corresponding, flexible gas suction device 6 and a flexible gas supply device 8 are arranged in the longitudinal direction adjacent to the hollow fiber 5, so that possibly unwanted components, for example generated Oxygen radicals, are quickly removed from the object to be treated but also targeted to supply gases, for example, to cool the treatment area and / or specifically cause reactions.
  • a corresponding, flexible gas suction device 6 and a flexible gas supply device 8 are arranged in the longitudinal direction adjacent to the hollow fiber 5, so that possibly unwanted components, for example generated Oxygen radicals, are quickly removed from the object to be treated but also targeted to supply gases, for example, to cool the treatment area and / or specifically cause reactions.
  • FIG. 12 a conventional application with respect to a part of a skin area H (in this case, the skin H is the object to be treated O), acting as a counterelectrode and an object, is sketchily illustrated.
  • FIGS. 15 to 17 differ from the previous ones in that the electrode / electrodes and / or gas supply device are arranged such that a free plasma flame is formed.
  • the free plasma flame of the plasma 2 leaving the flexible device can be used for direct topical application. plication can be used.
  • the plasma is dielectrically prevented in direct contact with respect to electrode 1 and counterelectrode 7 by corresponding solid state dielectrics 3.
  • Figs. 16 and 17 there is merely a simple dielectric hindrance in that the plasma is prevented from direct direct contact with the electrode 1 by the solid-state dielectric 3, but has direct contact with the counter electrode 7, as it is is located in the plasma itself and configured, for example, as an electrically conductive flexible wire.
  • the embodiment in FIG. 17 differs substantially from that in FIG. 16 in that the electrode 1 is arranged spirally as an outer electrode around the solid-state dielectric (here: hollow-fiber material) in order to obtain or support a certain mechanical flexibility.
  • the embodiments shown in Figures 15 to 17 may be equipped with a Gasabsaugungsein- direction as shown in Figure 14.

Description

Verfahren zur Behandlung eines lebende Zellen enthaltenden biologischen Materials A method of treating a living cell containing biological material
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung eines lebende Zellen enthaltenden biologischen Materials .The invention relates to a method for treating a biological material containing living cells.
Die Elektroporation ist eine Methode zur Behandlung eines lebende Zellen enthaltenden, biologischen Materials, insbesondere um Zellmembranen permeabel zu machen, um beispielsweise und insbesondere DNA in Zellen einzuschleusen (Transformation) . Die Elektroporation wird häufig in der Molukularbiologie verwendet, wobei im Bereich der Lebensmittel- und Bioverfahrenstechnik die Elektroporation zur Verbesserung von Mas- sentransportprozessen oder zur Inaktivierung von Mikroorganismen eingesetzt werden kann.Electroporation is a method for treating a living cell-containing biological material, in particular to make cell membranes permeable, for example, and in particular to introduce DNA into cells (transformation). Electroporation is frequently used in molecular biology, and in the field of food and bioprocess engineering, electroporation can be used to improve mass transfer processes or to inactivate microorganisms.
Durch ein elektrisches Feld, das in der Regel durch einen schnell entladenden Kondensator erzeugt wird, werden in der behandelten Zellmembran mikroskopisch kleine Löcher erzeugt, die sich innerhalb von Millisekunden wieder schließen. Dieser Effekt der Elektroporation ist seit vielen Jahrzehnten bekannt. Die Poreninduktion bedingt einen Verlust der Semipermeabi- lität der Zellmembran und die Freisetzung intrazellulärer Bestandteile. Zur Elektroporation benutzt man einen sog. Elektroporator, also ein Gerät, das ein elektrisches Feld erzeugt. Der Elektroporator weist in der Regel einen Platz für eine Küvette oder andere Aufbe- wahrungsmedien auf, in die man ein beispielsweise und insbesondere eine Zellsuspension pipettiert, wobei sich die entsprechenden Elektroden in der Zellsuspension befinden. Allerdings muß man bei der Elektroporation darauf achten, daß die angestellten Spannungen und Stromstärken und somit die verbrachten Leistungen nicht derart hoch sind, daß irreparable Schäden an den Zellmembranen auftreten.An electric field, which is usually generated by a fast-discharging capacitor, creates microscopic holes in the treated cell membrane that close again within milliseconds. This effect of electroporation has been known for many decades. The pore induction causes a loss of semipermeability of the cell membrane and the release of intracellular components. Electroporation involves the use of a so-called electroporator, a device that generates an electric field. The electroporator usually has space for a cuvette or other in which one, for example, and in particular a cell suspension pipetted, wherein the corresponding electrodes are in the cell suspension. However, care must be taken in electroporation that the tensions and currents and thus the power consumed are not so high that irreparable damage to the cell membranes occur.
DE 10 2007 030 915 Al offenbart insbesondere eine Vorrichtung zur Behandlung von Oberflächen mit einer mittels einer Elektrode über ein Feststoff-Dielektrikum durch eine dielektrisch behinderte Gasentladung erzeugten Plasma, wobei die Vorrichtung eine flexible Wirkoberfläche aufweist, die während der Behandlung unmittelbar an das Plasma angrenzt.DE 10 2007 030 915 A1 discloses, in particular, an apparatus for treating surfaces with a plasma generated by means of an electrode via a solid dielectric by a dielectrically impeded gas discharge, the apparatus having a flexible active surface which directly adjoins the plasma during the treatment.
In DE 20 2006 009 481 Ul ist insbesondere beansprucht eine Vorrichtung zur Behandlung von Oberflächen des menschlichen Körpers, beispielsweise von Nägeln, der Haut oder dergleichen, mit einer Elektrode und einer Gegenelektrode, die beide an eine Hochspannungs- quelle angeschlossen sind, wobei zwischen der Elektrode und der zu behandelnden sowie mit der Gegenelektrode elektrisch verbundenen Oberfläche ein Plasma erzeugt wird, wobei die Gegenelektrode als Auflagefläche für ein zu behandelndes Körperteil ausgebildet und/oder Bestandteil einer solchen Auflagefläche ist.In DE 20 2006 009 481 Ul is claimed in particular a device for treating surfaces of the human body, such as nails, the skin or the like, with an electrode and a counter electrode, both of which are connected to a high voltage source, wherein between the electrode and the plasma to be treated and to be electrically connected to the counterelectrode is generated, the counterelectrode being designed as a support surface for a body part to be treated and / or forming part of such a support surface.
DE 601 21 356 T2 offenbart insbesondere eine Vorrichtung zum Behandeln einer Hautoberfläche eines Patienten, umfassend: eine Sonde mit einer Öffnung, um in Berührung mit der Hautoberfläche zu sein, die Sonde hat des weiteren einen ersten Eingangsanschluß und einen zweiten Eingangsanschluß, einen Hochfrequenzgenerator, der eine Hochfrequenzspannung bereitstellt, eine Vakuumpumpe, die ein Vakuum bereitstellt, eine Saugleitung, die zwischen die Vakuumpumpe und die Sonde angeschlossen ist, wobei die Saugleitung durch den ersten Eingangsanschluß das Vakuum in der Sonde bereitstellt, ein Koaxialkabel, das durch den zweiten Eingangsanschluß die Hochfrequenzspannung in der Sonde bereitstellt, eine Elektrode, angeordnet in der Sonde und an das Koaxialkabel angeschlossen, wobei die Elektrode konfiguriert ist, um die Hochfrequenzleistung des Generators zu empfangen und eine Glimmentladung bereitzustellen, wenn durch das Vakuum und die Vakuumpumpe das Vakuum in der Sonde bereitgestellt ist, wobei die Glimmentladung eine im wesentlichen gleichmäßige Erwärmung der Hautoberfläche bis in wenigstens eine vorbestimmte Tiefe unter der Hautoberfläche bereitstellt.DE 601 21 356 T2 discloses in particular a device for treating a skin surface of a patient, comprising: a probe having an opening to be in contact with the skin surface, the probe further having a first input terminal and a second input terminal, a high frequency generator provides a high frequency voltage, a vacuum pump providing a vacuum, a suction line, which is connected between the vacuum pump and the probe, the suction line providing the vacuum in the probe through the first input terminal, a coaxial cable providing the high frequency voltage in the probe through the second input terminal, an electrode disposed in the probe and the coaxial cable wherein the electrode is configured to receive the high frequency power of the generator and provide a glow discharge when the vacuum in the probe is provided by the vacuum and the vacuum pump, the glow discharge providing substantially uniform heating of the skin surface to at least a predetermined one Provides depth under the skin surface.
In EP 0 523 961 Al wird insbesondere offenbart ein kosmetisches Applikationssystem, bei dem mittels einer elektrostatischen Aufladung entsprechend aufladbare kosmetische Bestandteile insbesondere auf Bestandteile des Körpers aufgebracht werden können.EP 0 523 961 A1 discloses, in particular, a cosmetic application system in which correspondingly rechargeable cosmetic constituents can be applied in particular to constituents of the body by means of an electrostatic charge.
In DE 602 173 93 T2 wird offenbart ein Verfahren zur Behandlung eines Zellen enthaltenden biologischen Materials, wobei mittels Elektroporation Agenzien in die Zellen verbracht werden. Nachteilig hierbei ist die relativ geringe Effizienz der Einbringung.DE 602 173 93 T2 discloses a method for treating a cell-containing biological material, wherein agents are introduced into the cells by means of electroporation. The disadvantage here is the relatively low efficiency of the introduction.
Das der Erfindung zugrundeliegende Problem liegt daher darin, ein effizientes gattungsgemäßes Verfahren bereitzustellen, das eine irreversible Schädigung der Zellmembrane an lebenden Zellen nahezu ausschließt.The problem underlying the invention is therefore to provide an efficient generic method that almost excludes irreversible damage to the cell membrane of living cells.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie eine Verwendung nach Anspruch 22 gelöst.This problem is inventively solved by a method according to claim 1 and a use according to claim 22.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Behandlung eines lebende Zellen enthaltenden biologischen Materials wird ein Plasma mittels einer dielektrisch behin- derten Entladung erzeugt, wobei mittels dieses Plasmas und mindestens einer reaktiven Spezies Agenzien zumindest teilweise in einen Teil der lebenden Zellen und/oder einen Teil der extrazellulären Matrix verbracht werden.In the method according to the invention for the treatment of a biological material containing living cells, a plasma is impeded by means of a dielectric. generated by means of this plasma and at least one reactive species agents at least partially in a part of the living cells and / or a part of the extracellular matrix.
Aus den speziellen Eigenschaften des Plasmas ergeben sich Einsatzgebiete im medizinischen und kosmetischen Bereich, insbesondere bei der Anwendung auf Haut oder aber auch für innere Anwendungen. Zu den dabei nutzbaren Effekten gehören:The special properties of plasma result in areas of use in the medical and cosmetic fields, in particular for use on skin or else for internal applications. Among the usable effects include:
Förderung der Aufnahmefähigkeit des behandelten biologischen Gewebes/der behandelten Zellen für Substanzen und Wirkstoffe; Förderung der Einlagerung (Depoteffekt) für Substanzen und Wirkstoffe in das zu behandelnde Gewebe/der behandelten Zellen; Förderung der Mikrozirkulation und Resorption von Stoffen/Substanzen; Lokal anaesthsierende Wirkung; Induktion einer spontanen Gewebereaktion mit Anregung zellulärer Reparaturmechanismen.Promoting the absorption capacity of the treated biological tissue / cells for substances and agents; Promotion of storage (depot effect) for substances and active substances in the tissue / cells to be treated; Promotion of microcirculation and absorption of substances / substances; Local anesthetic effect; Induction of a spontaneous tissue reaction with stimulation of cellular repair mechanisms.
Unter einer dielektrisch behinderten Entladung wird erfindungsgemäß eine solche verstanden, bei der eine Entladung über eine Elektrode stattfindet, wobei zwischen Elektrode und dem zu behandelnden Zellareal ein Dielektrikum, vorzugsweise in Form bestimmter Fest- körperdielektrika, somit als Kondensator wirkend, verwendet wird.According to the invention, a dielectrically impeded discharge is understood to mean one in which a discharge takes place via an electrode, a dielectric, preferably in the form of specific solid-state dielectrics, thus acting as a capacitor, being used between the electrode and the cell area to be treated.
Erfindungsgemäß werden Agenzien mit Hilfe des Plasmas und reaktiver Spezies, die durch das Plasma angeregt werden können - jedoch nicht müssen -, zumindest teilweise in lebende Zellen und/oder die entsprechende extrazelluläre Matrix verbracht, wobei durch die Plasmaanwendung und im Vorhandensein mindestens einer reaktiven Spezies, beispielsweise und insbesondere bei Radikalen oder Ionen, eine vorübergehende Lockerung der Zell -Zell -Verbindungen und des Gewebeverbandes ermöglicht wird. Dadurch ist die Passagefähigkeit in der Regel bei relativ häufig vorkommender Erhöhung der Speicherfähigkeit (Depotwirkung) gegeben. Es kann somit zu einer vorübergehenden subletalen Erhöhung der Aufnahmefähigkeit einzelner Zellen für Agenzien kommen, bei gegebenenfalls vorhandener Stimulation der Zellen, was wiederum zu einer Aktivierung von Reparaturmechanismen führt. Neben der lokalen Wirkung ist auch die Applikation sytemisch wirkender Substanzen möglich, die durch Förderung des Eindringens und Speicherns von Stoffen in die Dermis aus dem dermalen Depot in die Blutbahn gelangen können.In accordance with the invention, agents using the plasma and reactive species that may or may not be stimulated by the plasma are at least partially introduced into living cells and / or the corresponding extracellular matrix, with plasma application and the presence of at least one reactive species, For example, and especially for radicals or ions, a temporary relaxation of the Cell-cell connections and the tissue association is made possible. As a result, the ability to pass is usually given a relatively frequent increase in storage capacity (depot effect). Thus, there may be a transient sub-lethal increase in the capacity of individual cells for agents, with possible stimulation of the cells, which in turn leads to an activation of repair mechanisms. In addition to the local action, the application of sytemisch acting substances is possible, which can get into the bloodstream by promoting the penetration and storage of substances in the dermis from the dermal depot.
Bei den Agenzien handelt es sich um solche aus der Gruppe Peptide, Hormone, Hormon-Analoga, Corticoi- de, Immunsupressiva, Vitamine, Anti-Histamin-Präparate, Anti-Phlogistika, Schmerzmittel (NSAID, Opioide) , Loka- lanaesthetika, Heparin-Präparate, Antibiotika, Kosmetika, kolloidale Pflegemittel, Hauttönungsmittel, dsDNA (doppelstrang) , ssDNA (einzelstrang) , miRNA (micro RNA) , siRNA (small interfering RNA) , shRNA ( Short hair pin RNA) .The agents are those from the group of peptides, hormones, hormone analogs, corticoids, immunosuppressants, vitamins, anti-histamine preparations, anti-phlogistic drugs, analgesics (NSAID, opioids), locale anesthetics, heparin Preparations, antibiotics, cosmetics, colloidal care products, skin toners, dsDNA (double-stranded), ssDNA (single-stranded), miRNA (micro RNA), siRNA (small interfering RNA), shRNA (short hairpin RNA).
Vorteilhafterweise handelt es sich bei der reaktiven Spezies um mindestens eine aus der Gruppe freie Radikale, Ionen, durch das Plasma angeregte Moleküle, Ionen, Radikale, Atome, wobei unter dem Begriff "durch das Plasma angeregte Moleküle" solche zu verstehen sind, deren Schwingungsfreiheitsgrade angeregt sind oder auf höheren Schwingungsniveaus sich befinden, wobei Translations- , Biege- sowie Dreh- und Torsionsschwingungen hiervon mit erfaßt sind und/oder mindestens ein Elektron auf ein höher energetisches Niveau gehoben worden ist.Advantageously, the reactive species are at least one of the group of free radicals, ions, molecules excited by the plasma, ions, radicals, atoms, the term "molecules excited by the plasma" to be understood as meaning those whose vibrational degrees of freedom are excited are or are at higher vibration levels, with translational, bending and torsional and torsional vibrations thereof are detected and / or at least one electron has been raised to a higher energy level.
Vorteilhafterweise handelt es sich bei der reakti- ven Spezies um eine aus der Gruppe atomarer Stickstoff, atomarer Sauerstoff, Edelgase, atomarer Wasserstoff, OH-enthaltende Moleküle, CH-enthaltende Moleküle, CO- enthaltende Moleküle, NH-enthaltende Moleküle, Alkohole, Ester, Aldehyde, Ketone, Amine, Amide, Ammoniak, Stickoxide, Halogene, wie insbesondere Fluor, Chlor, Brom und Jod.Advantageously, the reactive species belonging to one of the group of atomic nitrogen, atomic oxygen, noble gases, atomic hydrogen, OH-containing molecules, CH-containing molecules, CO-containing molecules, NH-containing molecules, alcohols, esters, aldehydes, ketones, amines, amides, Ammonia, nitrogen oxides, halogens, in particular fluorine, chlorine, bromine and iodine.
Vorteilhafterweise wird beim erfindungsgemäßen Verfahren eine Vorrichtung mit einer flexiblen, also reversibel formveränderbaren, Wirk-Oberflache verwendet, die während der Behandlung unmittelbar an das Plasma angrenzt .Advantageously, in the method according to the invention, a device with a flexible, ie reversibly shape-changeable, active surface is used, which immediately adjoins the plasma during the treatment.
Erfindungsgemäß ist unter dem Begriff Wirk-Ober- flache eine Oberfläche der Vorrichtung zu verstehen, die während der Behandlung - also bei existierendem Plasma - unmittelbar an das Plasma angrenzt und aufgrund der allgemeinen Materialeigenschaften das Material eine Dielektrizitätskonstante von ungleich Null aufweist, so daß eine dielektrische Behinderung der Gasentladung und somit eine entsprechende Wirkung stattfindet. Das Dielektrikum selbst ist vom Aggregatzustand her fest und kann, muß jedoch nicht, mit einem oder mehreren Materialien beschichtet sein, welche erst eine gewisse Flexibilität ermöglicht, beispielsweise, wenn das Dielektrikum zwar fest jedoch als Pulver vorliegt und dieses Pulver aufgebracht bzw. eingebracht ist in ein kautschukähnliches Material, welches viskoelasti- sche Eigenschaften aufweist und entsprechend geformt werden kann.According to the invention, the term "active surface" is to be understood as meaning a surface of the device which directly adjoins the plasma during the treatment-that is to say with existing plasma-and because of the general material properties the material has a dielectric constant of non-zero, so that a dielectric Obstruction of the gas discharge and thus a corresponding effect takes place. The dielectric itself is solid state of aggregation and may, but need not, be coated with one or more materials, which only allows some flexibility, for example, if the dielectric is solid but present as powder and this powder is applied or introduced into a rubber-like material which has viscoelastic properties and can be shaped accordingly.
Somit ist eine mechanische Anpaßbarkeit an die örtlichen Gegebenheiten möglich bei gleichzeitiger Wirkung hinsichtlich der Behinderung einer dielektrischen Behinderung hinsichtlich einer entsprechenden Gasentla- düng. Selbstverständlich ist es auch denkbar, daß ein körniges oder pulverförmiges festes Dielektrikum auf einem flexiblen Träger sich befindet/angeordnet ist.Thus, a mechanical adaptability to the local conditions is possible with simultaneous effect in terms of obstructing a dielectric hindrance with respect to a corresponding gas discharge fertil. Of course, it is also conceivable that a granular or powdery solid dielectric is located / disposed on a flexible support.
Es ist jedoch auch denkbar, daß ein an sich festes - im Sinne von Nichtbiegsamkeit - vorhandenes Fest- stoffdielektrikum mit einer Beschichtung versehen ist, die als solche flexibel ist bzw. die Flexibilität als solche erst ermöglicht bzw. verbessert, so daß in Bezug auf die Wirkung des Feststoffdielektrikums und seiner Ausgestaltung im erfindungsgemäßen Sinne eine flexible Wirk-Oberflache bereitgestellt wird.However, it is also conceivable that a solid dielectric material - in the sense of non-flexibility - is provided with a coating which as such is flexible or which enables or improves flexibility as such, so that with respect to the Effect of the solid dielectric and its configuration in the sense of the invention a flexible active surface is provided.
Das Grundprinzip der Vorrichtung beruht darauf, ein zu behandelndes Objekt einem mittels einer Elektrode und Gegenelektrode erzeugten Plasmas zu unterwerfen, wobei vorteihafterweise zwischen dem zu behandelnden Objekt und der Elektrode ein Dielektrikum angeordnet ist, so daß ein Plasma mittels einer dielektrisch behinderten Gasentladung erzeugt wird, wobei dieses dann auf das zu behandelnde Objekt angewandt wird und dabei Agenzien in lebende Zellen und/oder eine extrazelluläre Matrix verbracht werden. Es ist dabei erfindungsgemäß, daß zumindest ein Teil der Agenzien vor, während oder nach der Plasma-Einwirkung auf das lebende Zellen enthaltende biologische Material appliziert wird.The basic principle of the device is based on subjecting an object to be treated to a plasma generated by means of an electrode and counterelectrode, wherein advantageously a dielectric is arranged between the object to be treated and the electrode, so that a plasma is generated by means of a dielectrically impeded gas discharge this is then applied to the object to be treated and thereby agents are placed in living cells and / or an extracellular matrix. It is according to the invention that at least some of the agents before, during or after the plasma exposure to the living cell-containing biological material is applied.
Durch dieses Anregungsprinzip entsteht zwischen Elektrode und Behandlungsareal eine kalte Gasentladung (Plasma) . Dadurch wird es ermöglicht, Oberflächen und/oder Hohlräume in einem geringen Abstand (0,1 - 50 mm) , also berührungslos und/oder anliegend in einem lokal eng begrenzten Bereich und/oder durch Aneinanderreihung mehrerer flexibler Elektroden oder einer gewebeartigen Struktur auch großflächig mit unterschiedlicher Topologie zu behandeln. Aus den speziellen Eigen- schaften des Plasmas ergeben sich neben einer Anwendung zur Behandlung und Desinfektion der entsprechenden Oberflächen und/oder Hohlräume auch Einsatzgebiete im medizinischen Bereich, insbesondere bei der Anwendung auf Haut ober aber auch für innere Anwendungen.This excitation principle creates a cold gas discharge (plasma) between the electrode and the treatment area. This makes it possible, surfaces and / or cavities at a small distance (0.1 - 50 mm), ie non-contact and / or adjacent in a locally limited area and / or by juxtaposition of a plurality of flexible electrodes or a fabric-like structure with a large area to treat different topology. From the special properties In addition to an application for the treatment and disinfection of the corresponding surfaces and / or cavities, the plasma properties of the plasma are also used in the medical field, in particular for use on the skin but also for internal applications.
Die dabei nutzbaren Effekte setzen sich beispielsweise aus einer geringen Dosis UV-Bestrahlung im nützlichen UV-A- bzw. UV-B-Wellenlängenbereich und aus den reaktiven Gasspezies in der Gasentladung (Plasma) zusammen. Damit kombiniert das Verfahren mehrere wirkungsvolle Effekte, woraus eine Minderung des Juckreizes, eine Förderung der Mikrozirkulation, eine immunmo- dulatorische Wirkung und eine bakterizide und fungizide Wirkung resultiert, was wiederum bei einer Applikation für zumindest einen Teil von Schuheinlagen sehr nützlich ist. Gleichzeitig kann die Vorrichtung auch zum Behandeln von Oberflächen und/oder Hohlräumen, insbesondere von Haut, verwendet werden, da dadurch die Behandlung von Hautkrankheiten mit begleitendem, intensiven Juckreiz aber auch die Behandlung von chronischen Wundheilungsstörungen auf der Basis von Mikrozirkula- tionsstörungen ermöglicht wird.The effects which can be used are composed, for example, of a low dose of UV radiation in the useful UV-A or UV-B wavelength range and of the reactive gas species in the gas discharge (plasma). Thus, the method combines several effective effects, resulting in a reduction of itching, a promotion of microcirculation, an immunomodulatory effect and a bactericidal and fungicidal action, which in turn is very useful in an application for at least part of shoe insoles. At the same time, the device can also be used for treating surfaces and / or cavities, in particular skin, since this makes it possible to treat skin diseases accompanied by intense itching, but also to treat chronic wound healing disorders on the basis of microcirculation disorders.
Bei der Vorrichtung und beim erfindungsgemäßen Verfahren wird mit Spannungen im Bereich von 100 bis 100.000 Volt gearbeitet. Die angelegte Spannung (siehe Figur 13) kann sinusförmig (a) , pulsförmig (bl,b2, cl, c2,dl,d2) (unipolar oder bipolar) , die Form eines Hochfrequenzpulses (e) oder die Form einer Gleichspannung (f) aufweisen. Auch Kombinationen von unterschiedlichen Spannungsformen sind einsetzbar. Die Elektrode kann aus elektrisch gut leitenden Materialien bestehen, wobei die Gegenelektrode aus den selben Materialien bestehen und/oder das zu behandelnde Objekt bildet die Gegenelektrode. Üblicherweise bestehen die Festkörperdielektrika aus Gläsern, Keramiken oder Kunststoffen.In the device and the method according to the invention is carried out with voltages in the range of 100 to 100,000 volts. The applied voltage (see FIG. 13) can be sinusoidal (a), pulsed (bl, b2, c1, c2, d1, d2) (unipolar or bipolar), in the form of a high-frequency pulse (e) or in the form of a dc voltage (f) , Combinations of different forms of tension can also be used. The electrode may consist of electrically highly conductive materials, wherein the counter electrode consist of the same materials and / or the object to be treated forms the counter electrode. Usually they exist Solid state dielectrics made of glasses, ceramics or plastics.
Die WechselSpannungfrequenz beträgt üblicherweise 1 bis 100.000.000s"1. Die Einwirkzeiten der Plasmabehandlung richten sich nach dem Einsatzgebiet und können von einigen Millisekunden über mehrere Minuten bis hin zu einigen Stunden betragen.The alternating voltage frequency is usually 1 to 100,000,000s -1 . The exposure times of the plasma treatment depend on the field of application and can range from a few milliseconds over several minutes to a few hours.
Beispielhafte elektrische Parameter in Abhängigkeit von der Elektrodenfläche A sind: a) A (Keramik) =0,79cm2; U=IOkV; f(P)=385Hz; E (Entladung) =033mJ; b) A (Keramik) =2cm2; U=IOkV; f (P) =385Hz; E (Entladung) =0 , 55 mJ; A=Elektrodenflache, V=angelegte Spannung, f (P) =Wechselfrequenz für die Plasma-Erzeugung und E (Entladung) =Energie der Entladung zur Erzeugung des Plasmas .Exemplary electrical parameters as a function of the electrode area A are: a) A (ceramic) = 0.79 cm 2; U = IOkV; f (P) = 385Hz; E (discharge) = 033mJ; b) A (ceramic) = 2cm2; U = IOkV; f (P) = 385Hz; E (discharge) = 0, 55 mJ; A = electrode area, V = applied voltage, f (P) = alternation frequency for plasma generation and E (discharge) = energy of discharge to generate the plasma.
Vorteilhaft ausgestaltet ist eine Ausführungsform, wenn die Vorrichtung eine flexible Wirk-Oberflache aufweist, die während der Behandlung unmittelbar an das Plasma angrenzt, insbesondere, wenn das Feststoffdie- lektrikum mit einer flexiblen Oberfläche ausgestattet ist, was beispielsweise dadurch bewerkstelligt werden kann, daß das Dielektrikum als Granulat und/oder als Pulver ausgestaltet ist. Dies kann jedoch auch dadurch realisiert werden, daß das Dielektrikum, beispielsweise als feines Pulver, an und/oder in einer flexiblen Hohl- faser, beispielsweise aus Gläsern, Keramiken oder Kunststoffen angeordnet ist oder das Dielektrikum selbst eine flexible Hohlfaser darstellt. Die Hohlfaser kann einen Innendurchmesser von 0,5μm bis 2000μm besitzen. Die Wandstärken liegen im Bereich von lOμm bis 2000μm. Die Länge der Hohlfasern und die damit verbundene effektive aktive Länge kann von einigen Millime- tern bis zu einigen Metern betragen. Die Sicherstellung der elektrischen Verbindung von einem Anschluß zur Elektrode bzw. Gegenelektrode erfolgt insbesondere und beispielsweise über eine metallische Kontaktierung am Ende der Hohlfaser. Diese ist beispielsweise und insbesondere derart in die Hohlfaser eingebracht, daß sie diese verschließt, wenn notwendig auch gasdicht, und somit eine leitende Verbindung ermöglicht. Hohlfaser, Kontaktierung und Anschluß sind derart in einer Halte- rung untergebracht, daß eine sichere Verbindung von der Spannungsversorgung zur Kontaktierung ermöglicht wird.An embodiment is advantageously embodied if the device has a flexible active surface which directly adjoins the plasma during the treatment, in particular if the solid dielectric is provided with a flexible surface, which can be achieved, for example, by the dielectric is designed as granules and / or as a powder. However, this can also be achieved by arranging the dielectric, for example as a fine powder, on and / or in a flexible hollow fiber, for example of glasses, ceramics or plastics, or the dielectric itself constitutes a flexible hollow fiber. The hollow fiber may have an inner diameter of 0.5μm to 2000μm. The wall thicknesses are in the range of 10μm to 2000μm. The length of the hollow fibers and the associated effective active length can vary from a few millimeters tern up to a few meters. The assurance of the electrical connection from a connection to the electrode or counter electrode takes place in particular and for example via a metallic contact at the end of the hollow fiber. This is, for example, and in particular introduced into the hollow fiber in such a way that it closes it, if necessary also gas-tight, and thus enables a conductive connection. Hollow fiber, contacting and connection are housed in a tion tion that a secure connection from the power supply is made possible for contacting.
Aufgrund der Flexibilität der Wirk-Oberflache kann die Vorrichtung auch in schwierigen Situationen wie beispielsweise Hohlräumen - wie bei offenen Wunden - deart appliziert werden, daß eine gleichmäßige und homogene Einwirkung des Plasmas auf die zu behandelnde Oberfläche gewährleistet ist.Due to the flexibility of the active surface, the device can also be applied in difficult situations such as cavities - such as open wounds - deart that a uniform and homogeneous action of the plasma is ensured on the surface to be treated.
In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn die Elektrode zumindest teilweise direkt an der Oberfläche des Dielektrikums anliegt, um eine möglichst hohe Feldstärke des zwischen Elektrode und Gegenelektrode aufgebauten elektrischen Feldes im Dielektrikum und bei Anordnung der zu behandelnden Oberfläche eines bestimmten Objektes/Subjektes, beispielsweise bei Haut, sich zwischen Elektrode und Gegenelektrode befindend, aufzubauen.In this context, it is advantageous if the electrode rests at least partially directly on the surface of the dielectric in order to ensure the highest possible field strength of the electric field built up between the electrode and counterelectrode in the dielectric and in the arrangement of the surface to be treated of a specific object / subject, for example Skin, between electrode and counter electrode, build up.
In diesem Zusammenhang und als alternative Ausführungsform ist es vorteilhaft, wenn die Elektrode zumindest teilweise mittels eines Spacers beabstandet zur Oberfläche des Dielektrikums ist. Da auf diese Weise bei Ausgestaltung des Spacers als leitfähiges Material und somit nicht als Dielektrikum, so daß bei entsprechender Auslegung des Spacers hinsichtlich seiner elektrischen Leitfähigkeit zwischen der elektrischen Leitfähigkeit der Elektrode (sehr gut leitend) und der elektrischen Leitfähigkeit des Dielektrikums (schlecht bis isolierend wirkend) liegt, um auf diese Weise die elektrischen Feldvektoren zu homogenisieren, was zu einer besseren und gleichmäßigeren flächenmäßigeren Ausbreitung des Plasmas führt.In this context, and as an alternative embodiment, it is advantageous if the electrode is at least partially spaced by means of a spacer to the surface of the dielectric. As in this way in the embodiment of the spacer as a conductive material and thus not as a dielectric, so that with an appropriate design of the spacer in terms of its electrical conductivity between the electric Conductivity of the electrode (very good conductivity) and the electrical conductivity of the dielectric (poorly acting to isolate), so as to homogenize the electric field vectors, resulting in a better and more uniform surface spread of the plasma.
In diesem Kontext ist es vorteilhaft, wenn die Elektrode zumindest teilweise als Beschichtung am Dielektrikum anliegt, da auf diese Weise insbesondere bei Ausgestaltung des Dielektrikums als flexibler Hohlleiter eine hochgradig flexible Ausgestaltung realisiert wird.In this context, it is advantageous if the electrode bears at least partially as a coating on the dielectric, since in this way, in particular when the dielectric is designed as a flexible waveguide, a highly flexible embodiment is realized.
Denkbar ist jedoch auch, daß die Elektrode voll- materialig ausgestaltet ist, so daß bei Ausgestaltung des Dielektrikums als flexible Hohlfaser die Elektrode als Vollmaterial sicher in der flexiblen Hohlfaser angeordnet ist.However, it is also conceivable that the electrode is made fully-solid, so that when the dielectric is designed as a flexible hollow fiber, the electrode is securely arranged in the flexible hollow fiber as a solid material.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Elektrode als Granulat und/oder als Pulver ausgestaltet ist, um auf diese Art und Weise die Flexibilität (beispielsweise Biegbarkeit) zumindest eines Teils der Vorrichtung zu gewährleisten.Furthermore, it is advantageous if the electrode is designed as granules and / or as a powder, in order to ensure in this way the flexibility (for example bendability) of at least part of the device.
Denkbar und vorteilhaft ist es jedoch auch, wenn die Elektrode im Betriebszustand ein ionisiertes Gas ist, so daß bei einer entsprechenden Ausgestaltung des Dielektrikums an und/oder in einer flexiblen Hohlfaser bzw. als Hohlfaser selbst eine besonders hohe Flexibilität (u. a. Biegbarkeit) der Faser gegeben ist, da kein Kernmaterial als Feststoff vorliegt.However, it is also conceivable and advantageous if the electrode is an ionized gas in the operating state, so that given a corresponding configuration of the dielectric on and / or in a flexible hollow fiber or as a hollow fiber itself, a particularly high flexibility (eg bendability) of the fiber is given is because there is no core material as a solid.
Bei der Applikation des Plasmas auf eine Oberfläche ist es besonders vorteilhaft, wenn die erfindungs- gemäße Vorrichtung eine Gegenelektrode aufweist, da auf diese Art und Weise die Applikation und Führung des Plasmas besser gesteuert werden kann, im Gegensatz zu Ausführungsformen, bei denen das zu behandelnde Objekt quasi als Gegenelektrode fungiert .When applying the plasma to a surface, it is particularly advantageous if the device according to the invention has a counter electrode, since in this way the application and guidance of the plasma can be better controlled, in contrast to Embodiments in which the object to be treated acts quasi as a counter electrode.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung eine insbesondere flexible Gasabsaugeinrichtung und/oder eine insbesondere flexible Gaszuführungseinrichtung aufweist, um auf diese Weise das erzeugte Plasma mittels Gasentladung gezielt steuern zu können, um beispielsweise im Einzelfall eventuell unerwünschte Sauerstoffradikale oder Stickoxide so schnell wie möglich zu entfernen bzw. um gezielt Gase zuzuführen, um beispielsweise das Behandlungsareal zu kühlen und/oder gezielt Reaktionen auf der Oberfläche und/oder in den Hohlräumen hervorzurufen und/oder das Plasma zu stabilisieren. Unter dem Begriff "flexibel" ist die Ausrichtbarkeit und/oder die Platzierbarkeit der entsprechenden Einrichtung im Sinne einer reversiblen Formveränderbarkeit zu verstehen, um unterschiedlichen topischen Anforderungen zu entsprechen. Dabei kann es sich beispielsweise bei der Gaszuführungs- als auch der Gasabsaugeinrichtung im wesentlichen um biegsame Schläuche handeln.Furthermore, it is advantageous if the device according to the invention has a particularly flexible gas suction device and / or a flexible gas supply device in particular in order to be able to control the generated plasma by means of gas discharge in a targeted manner, for example in an individual case possibly unwanted oxygen radicals or nitrogen oxides as quickly as possible remove or specifically to supply gases, for example, to cool the treatment area and / or specifically cause reactions on the surface and / or in the cavities and / or to stabilize the plasma. The term "flexible" means the orientability and / or the placement of the corresponding device in the sense of a reversible shape changeability in order to meet different topical requirements. In this case, for example, the gas supply as well as the gas extraction device may essentially be flexible hoses.
Die Gasabsaugeinrichtung bzw. die Gaszuführungs- einrichtung kann beispielsweise auch aus flexiblen Hohlfasern gebildet werden, da dies besonders vorteilhaft ist, um dadurch die Flexibilität des Gesamtsystems zu erhalten und/oder zu verbessern.The gas extraction device or the gas supply device can also be formed, for example, from flexible hollow fibers, since this is particularly advantageous in order to obtain and / or to improve the flexibility of the overall system.
Schließlich ist es von Vorteil, wenn mindestens die eine Hohlfaser mit sich oder mit mindestens einem anderen Stützelement, beispielsweise in Form von einer Faser, ein im textilwirktechnischen Sinn gewebeartiges Element, beispielsweise in Form eines Flieses, bilden, da auf diese Art und Weise eine relativ große zu behandelnde Oberfläche dennoch bei unterschiedlicher Topographie gleichmäßig behandelt werden kann. Ein sol- ches gewebeartiges Element, beispielsweise in Form eines Flies, kann in Geweben, und/oder Heilvorrichtungen wie Verbände oder Prothesen eingearbeitet werden.Finally, it is advantageous if at least one hollow fiber with itself or with at least one other support element, for example in the form of a fiber, a tissue-textile sense fabric-like element, for example in the form of a tile form, as in this way a relative large surface to be treated can still be treated evenly with different topography. A sol- The tissue-like element, for example in the form of a fleece, can be incorporated into tissues and / or healing devices such as bandages or prostheses.
Die Gewebeform kann ihrem Zweck entsprechend gestaltet sein. Mögliche Formen sind beispielsweise und insbesondere rund oder eckig aufgebaut . Die Oberfläche eines solchen gewebeartigen Elementes kann eine aktive Fläche von 10mm2 bis hin zu Im2 und mehr aufweisen.The fabric shape may be designed according to its purpose. Possible shapes are constructed, for example, and in particular round or angular. The surface of such a fabric-like element may have an active area of 10mm 2 to 2 and more.
Denkbar und vorteilhaft ist es jedoch auch, wenn flexible Elektroden, insbesondere flexible Gaszuführung und/oder insbesondere flexible Gasabsaugung derart angeordnet sind, daß eine freie Plasmaflamme ausgebildet wird. Die flexiblen Elektroden können dabei einseitig oder beidseitig dielektrisch behindert (abgeschirmt) sein. Mit dieser Ausführungsform ist es möglich, Oberflächen und/oder Hohlräume mit einem größeren Abstand als die anderen genannten Ausführungsformen (bis einige cm) mit einem Plasma zu beaufschlagen. Diese Ausführungsform arbeitet unabhängig von der Leitfähigkeit der Oberfläche sowie von dessen Oberflächenstruktur.However, it is also conceivable and advantageous if flexible electrodes, in particular flexible gas feed and / or in particular flexible gas suction are arranged such that a free plasma flame is formed. The flexible electrodes may be dielectrically impeded (shielded) on one or both sides. With this embodiment it is possible to apply a plasma to surfaces and / or cavities with a greater distance than the other mentioned embodiments (up to a few cm). This embodiment operates independently of the conductivity of the surface and of its surface structure.
Die flexiblen Elektroden ermöglichen zudem, daß die Plasmaflamme durch Aktuatoren und/oder einer Positioniereinheit in X- und/oder Y-Richtung (in einem beliebigen kartesischen System gewählt) ablenkbar ist. Dies ist besonders vorteilhaft, da somit die Plasmaflamme über die Oberfläche geführt werden kann.The flexible electrodes also allow the plasma flame to be deflected by actuators and / or a positioning unit in the X and / or Y direction (selected in any Cartesian system). This is particularly advantageous, since thus the plasma flame can be guided over the surface.
Es ist jedoch auch denkbar, daß eine Flexibilität nicht erforderlich ist, so daß die erfindungsgemäße Vorrichtung auch eine feste (starre) Oberfläche, beispielsweise in Plattenform, aufweist, die während der Behandlung unmittelbar an das Plasma angrenzt, insbesondere wenn das Dielektrikum selbst eine feste Oberfläche aufweist.However, it is also conceivable that a flexibility is not required, so that the inventive device also has a solid (rigid) surface, for example in plate form, which is directly adjacent to the plasma during the treatment, especially if the dielectric itself a solid surface having.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann dazu verwendet werden einen vektorfreien Transfer von dsDNA, ssDNA, miRNA, siRNA, shRNA oder Genen zu ermöglichen. Erfindungsgemäß wird unter dem Begriff Vektor DNA-Moleküle verstanden, die nach Einbau von Fremd-DNA zu deren Einschleusen und Vermehrung in einer Wirtszelle dienen.The method according to the invention can be used for this purpose will allow a vector-free transfer of dsDNA, ssDNA, miRNA, siRNA, shRNA or genes. According to the invention, the term vector refers to DNA molecules which, after incorporation of foreign DNA, serve for their introduction and multiplication in a host cell.
Im folgenden werden mögliche Vorrichtungen für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand von in den Figuren dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter erläutert und beschrieben.In the following, possible devices for carrying out the method according to the invention are further explained and described with reference to preferred exemplary embodiments illustrated in the figures.
FIG. 1 stellt skizzenartig das Funktionsprinzip einer Ausführungsform aus dem Stand der Technik dar;FIG. Figure 1 is a sketch of the operational principle of a prior art embodiment;
FIG. 2. stellt skizzenartig das Funktionsprinzip einer weiteren Ausführungsform aus dem Stand der Technik dar;FIG. 2. Sketch-like represents the functional principle of a further embodiment of the prior art;
FIG. 3 stellt skizzenhaft das Funktonsprinzip einer dritten Ausführungsform aus dem Stand der Technik dar;FIG. Fig. 3 is a sketch of the principle of operation of a third embodiment of the prior art;
FIG. 4 stellt skizzenhaft im Querschnitt eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform dar;FIG. FIG. 4 is a sketch in cross-section of a first embodiment according to the invention; FIG.
FIG. 5 stellt im Querschnitt skizzenhaft eine zweite Ausführungsform für das erfindungsgemäße Verfahren dar; FIG. 6 stellt im Querschnitt und skizzenhaft eine dritte Ausführungsform für das er- findungsgemäße Verfahren dar; FIG. 7 stellt im Querschnitt und skizzenhaft eine vierte Ausführungsform für das erfindungsgemäße Verfahren dar;FIG. Figure 5 is a cross-sectional sketch of a second embodiment of the method of the invention; FIG. FIG. 6 shows, in cross-section and in the form of a sketch, a third embodiment of the method according to the invention; FIG. Figure 7 shows in cross-section and in outline a fourth embodiment of the method according to the invention;
FIG. 8 stellt skizzenartig und im Querschnitt eine fünfte Ausführungsform für das erfindungsgemäße Verfahren dar; FIG. 9 stellt skizzenhaft und im Querschnitt eine sechste Ausführungsform für das erfindungsgemäße Verfahren dar;FIG. Fig. 8 shows in a sketch and in cross-section a fifth embodiment of the method according to the invention; FIG. 9 is sketchy and in cross section a sixth embodiment of the inventive method;
FIG. 10 stellt eine skizzenhaft und im Querschnitt eine siebte Ausführungsform für das erfindungsgemäße Verfahren dar;FIG. Fig. 10 is a sketch in outline and a seventh embodiment in cross-section for the method according to the invention;
FIG. 11 stellt skizzenartig und im Querschnitt eine medizinische Applikation dar;FIG. Figure 11 is a sketch-like and cross-section of a medical application;
FIG. 12 stellt als Funktionsskizze eine übliche Applikation für ein erfindungsgemäßes Verfahren dar;FIG. FIG. 12 shows, as a functional sketch, a customary application for a method according to the invention; FIG.
FIG. 13 stellt skizzenartig verschiedene Spannungsformen dar, die an die Elektrode angelegt werden können;FIG. Figure 13 is a sketch of various voltage shapes that can be applied to the electrode;
FIGURENCHARACTERS
14 - 17 stellen skizzenhaft und im Querschnitt achte bis elfte Ausführungsformen dar.FIGS. 14-17 are diagrammatic and in cross section, eighth to eleventh embodiments.
In Figur 1 ist das Funktionsschema einer Vorrichtung für das erfindungsgemäße Verfahren - wie aus dem Stand der Technik bekannt - zu erkennen, bei der eine Elektrode (1) und das zu untersuchende Objekt O (leitend) als Gegenelektrode 7 fungierend bei einer Wechselspannung von einigen tausend Volt mit einer Frequenzen bis in den Megehertzbereich ein elektrisches Feld erzeugen, bei dem Luft durch eine entsprechende Gasentladung zu einem Plasma 2 zwischen den Elektroden umgewandelt wird, so daß das zu behandelnde Objekt als Gegenelektrode 7 direkt topisch mit dem Plasma behandelt wird.FIG. 1 shows the functional diagram of a device for the method according to the invention, as known from the prior art, in which an electrode (1) and the object to be examined O (conductive) act as counterelectrode 7 at an ac voltage of a few thousand Volts with a frequency up to the Mechterertzbereich generate an electric field in which air is converted by a corresponding gas discharge to a plasma 2 between the electrodes, so that the object to be treated is treated as a counter electrode 7 directly topically with the plasma.
Das in Figur 2 gezeigte Prinzip (Stand der Technik) unterscheidet sich lediglich von dem in Figur 1 offenbarten dahingehend, daß das zu behandelnde Objekt zwischen einer Elektrode 1 und einer Gegenelektrode 7 angeordnet ist und sich somit mitten im erzeugten Plasma findet .The principle shown in Figure 2 (prior art) differs only from that disclosed in Figure 1 in that the object to be treated between an electrode 1 and a counter electrode. 7 is arranged and thus found in the middle of the generated plasma.
In Figur 3 (Stand der Technik) ist zu erkennen, daß über eine röhrenförmige Zuführung eines zu ionisierenden Gases mittels Elektrode 1 und Gegenelektrode 7 über eine Gasentladung ein entsprechender Plasmastrahl 2 entsteht, der direkt auf ein zu behandelndes Objekt geleitet wird.In FIG. 3 (prior art), it can be seen that via a tubular supply of a gas to be ionized by means of electrode 1 and counterelectrode 7 via a gas discharge, a corresponding plasma jet 2 is produced, which is conducted directly onto an object to be treated.
Bei den in den Figuren 1 bis 2 dargestellten Prinzipien befindet sich grundsätzlich zwischen Elektrode und dem zu behandelnden Objekt ein entsprechendes Fest- körperdielektrikum, wobei in Figur 2 darüber hinaus auch zwischen Gegenelektrode 7 und dem zu behandelnden Objekt ein entsprechendes Festkörperdielektrikum 3 vorhanden ist.In the principles illustrated in FIGS. 1 to 2, there is fundamentally a corresponding solid-state dielectric between the electrode and the object to be treated, wherein in FIG. 2, a corresponding solid-state dielectric 3 is also present between the counter-electrode 7 and the object to be treated.
Die folgenden Figuren erläutern beispielhaft verschiedene erfindungsgemäße Ausführungsformen.The following figures exemplify various embodiments of the invention.
In Figur 4 besteht das dielektrische Material aus Glas, Keramik oder Kunststoff und ist als flexible Hohlfaser 5 ausgestaltet, wobei die Innenwandung der Hohlfaser 5 beschichtet ist mit einem elektrisch leitenden Material wie beispielsweise Metalle, dotierte Halbleiter oder leitende Metalloxidschichten (ITO) (In- dium-Tin-oxid) , wobei die Beschichtung als Elektrode 1 fungiert . Bei einer solchen Ausgestaltung wird in der Regel bei Anwendung lediglich einer Hohlfaser 5 das zu behandelnde Objekt als Gegenelektrode fungieren.In Figure 4, the dielectric material of glass, ceramic or plastic and is designed as a flexible hollow fiber 5, wherein the inner wall of the hollow fiber 5 is coated with an electrically conductive material such as metals, doped semiconductors or conductive metal oxide layers (ITO) (Indium -Tin-oxide), wherein the coating acts as electrode 1. In such an embodiment, as a rule, when using only one hollow fiber 5, the object to be treated will function as a counter electrode.
Die in Figur 5 aufgezeigte Ausführungsform unterscheidet sich zu der in Figur 4 lediglich dahingehend, daß die Elektrode 1 als Vollmaterial ausgestaltet ist und aus leitenden Materialien wie Metalle und/oder Metall-Legierungen oder ähnliches besteht.The embodiment shown in Figure 5 differs from that in Figure 4 only in that the electrode 1 is designed as a solid material and consists of conductive materials such as metals and / or metal alloys or the like.
Die in Figur 6 aufgezeigte Ausführungsform unterscheidet sich zu denen in den Figuren 4 und 5 darge- stellten dahingehend, daß die Elektrode 1 als Pulver, bestehend aus leitenden Materialien wie Metalle und/oder Metall -Legierungen oder ähnliches, ausgestaltet ist.The embodiment shown in FIG. 6 differs from that shown in FIGS. 4 and 5. to the effect that the electrode 1 as a powder, consisting of conductive materials such as metals and / or metal alloys or the like, is configured.
Die in Figur 7 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich zu den vorherigen dadurch, daß die Elektrode als ionisiertes Gas, beispielsweise Edelgase oder andere Inertgase oder Gasgemische davon oder aus anderen ionisierbaren Gasen besteht, wobei das ionisierte Gas beispielsweise dadurch erzeugt wird, daß durch das Anlegen einer Hochspannung größer als die Durchbruch- spannung das Gas ionisiert (Plasma) wird. Das ionisierte Gas ist nun elektrisch leitend und kann somit als Elektrode genutzt werden.The embodiment shown in Figure 7 differs from the previous ones in that the electrode consists of ionized gas, for example noble gases or other inert gases or gas mixtures thereof or of other ionizable gases, the ionized gas being produced, for example, by applying a high voltage greater than the breakdown voltage the gas becomes ionized (plasma). The ionized gas is now electrically conductive and can thus be used as an electrode.
Die in Figur 8 aufgezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von den in den Figuren 4, 5, 6 und 7 aufgezeigten dadurch, daß zwei entsprechende Hohlfasern 5 aus dielektrischem Material und jeweils mit vollmate- rialigen Elektroden benachbart zueinander in Längsrichtung angeordnet sind, so daß bei Anlegen einer entsprechenden Spannung die obere Elektrode als Elektrode 1 und die untere Elektrode als Gegenelektrode 5 fungieren, so daß sich durch die geometrische Anordnung dieser beiden Hohlfasern eine bestimmte Geometrie des Plasmas einstellt, wobei darüber hinaus auch mehrere Hohlfasern denkbar sind, um eine entsprechende Geometrie des Plasmas zu erzeugen.The embodiment shown in FIG. 8 differs from that shown in FIGS. 4, 5, 6 and 7 in that two corresponding hollow fibers 5 of dielectric material and in each case with full-surface electrodes are arranged adjacent to one another in the longitudinal direction, so that when a spring is applied corresponding voltage the upper electrode as the electrode 1 and the lower electrode act as a counter electrode 5, so that adjusts a geometric geometry of the plasma by the geometric arrangement of these two hollow fibers, wherein moreover also a plurality of hollow fibers are conceivable to a corresponding geometry of the plasma produce.
Figur 9 unterscheidet sich zu den in den Figuren 4, 5, 6 und 7 aufgezeigten Ausführungsformen dahingehend, daß in Längsrichtung benachbart zur Hohlfaser 5 eine entsprechende Absaugeinrichtung 6 angeordnet ist, so daß ggf. unerwünschte Komponenten, beispielsweise erzeugte Sauerstoffradikale, schnell von dem zu behandelnden Objekt entfernt werden, beispielsweise, um emp- findliche Hautpartikel nicht zu reizen.Figure 9 differs from the embodiments shown in Figures 4, 5, 6 and 7 in that in the longitudinal direction adjacent to the hollow fiber 5, a corresponding suction device 6 is arranged so that possibly unwanted components, such as oxygen radicals generated quickly from the treated Object are removed, for example, to sensitive skin particles should not be irritated.
Figur 14 unterscheidet sich zu denen in den Figuren 4, 5, 6 und 7 aufgezeigten Ausführungsformen dahingehend, daß in Längsrichtung benachbart zur Hohlfaser 5 eine entsprechende, flexible Gasabsaugeinrichtung 6 und eine flexible Gaszuführungseinrichtung 8 angeordnet ist, so daß ggf. unerwünschte Komponenten, beispielsweise erzeugte Sauerstoffradikale, schnell von dem zu behandelnden Objekt entfernt werden aber auch um gezielt Gase zuzuführen, um beispielsweise das Behandlungsareal zu kühlen und/oder gezielt Reaktionen hervorzurufen.FIG. 14 differs from the embodiments shown in FIGS. 4, 5, 6 and 7 in that a corresponding, flexible gas suction device 6 and a flexible gas supply device 8 are arranged in the longitudinal direction adjacent to the hollow fiber 5, so that possibly unwanted components, for example generated Oxygen radicals, are quickly removed from the object to be treated but also targeted to supply gases, for example, to cool the treatment area and / or specifically cause reactions.
In Figur 10 ist zu erkennen, daß mehrere Hohlfasern 5 aus dielektrischem Material oder mit einer dielektrischen Beschichtung aus Glas, Keramik oder Kunststoff und mit Elektroden versehen, beispielsweise in Form einer inneren Beschichtung (s. Ausführungsform der Figur 4) im Verbund mit weiteren Stützelementen 9 in Form von Fasern ein gewebeartiges Element 10 bilden, so daß auch bei schwierigen Topologien (s. Figur 11) eine entsprechend adäquate und angepaßte Formung und somit Applikation möglich ist.It can be seen in FIG. 10 that a plurality of hollow fibers 5 made of dielectric material or with a dielectric coating made of glass, ceramic or plastic and provided with electrodes, for example in the form of an inner coating (see embodiment of FIG. 4) in combination with further supporting elements 9 in the form of fibers form a fabric-like element 10, so that even with difficult topologies (see Figure 11) a correspondingly adequate and adapted shaping and thus application is possible.
Schließlich ist in Figur 12 skizzenhaft eine übliche Applikation bezüglich eines Teils eines Hautareals H (in diesem Fall ist die Haut H das zu behandelnde Objekt O) , als Gegenelektrode und Objekt fungierend, dargestellt .Finally, in FIG. 12, a conventional application with respect to a part of a skin area H (in this case, the skin H is the object to be treated O), acting as a counterelectrode and an object, is sketchily illustrated.
In den Figuren 15 bis 17 sind unterschiedliche Ausführungsformen dargestellt, die sich zu den vorherigen dadurch unterscheiden, daß Elektrode/Elektroden und/oder Gaszuführungseinrichtung derart angeordnet sind, daß eine freie Plasmaflamme ausgebildet wird. Die aus der flexiblen Vorrichtung austretende freie Plasmaflamme des Plasmas 2 kann zur direkten topischen Ap- plizierung verwendet werden.Different embodiments are shown in FIGS. 15 to 17, which differ from the previous ones in that the electrode / electrodes and / or gas supply device are arranged such that a free plasma flame is formed. The free plasma flame of the plasma 2 leaving the flexible device can be used for direct topical application. plication can be used.
Bei der in Figur 15 dargestellten Ausführungsform ist das Plasma in Bezug auf Elektrode 1 und Gegenelektrode 7 dielektrisch in direktem Kontakt gehindert durch entsprechende Festkörperdielektrika 3.In the embodiment illustrated in FIG. 15, the plasma is dielectrically prevented in direct contact with respect to electrode 1 and counterelectrode 7 by corresponding solid state dielectrics 3.
Bei den Ausführungsformen in den Figuren 16 und 17 ist lediglich eine einfache dielektrische Behinderung dahingehend gegeben, daß das Plasma an einem unmittelbaren direkten Kontakt mit der Elektrode 1 durch das Festkörperdielektrikum 3 gehindert wird, jedoch einen direkten Kontakt mit der Gegenelektrode 7 aufweist, da diese sich im Plasma selbst befindet und beispielsweise als elektrisch leitend flexibler Draht ausgestaltet ist.In the embodiments of Figs. 16 and 17, there is merely a simple dielectric hindrance in that the plasma is prevented from direct direct contact with the electrode 1 by the solid-state dielectric 3, but has direct contact with the counter electrode 7, as it is is located in the plasma itself and configured, for example, as an electrically conductive flexible wire.
Die Ausführungsform in Figur 17 unterscheidet sich im wesentlichen von der in Figur 16 dahingehend, daß die Elektrode 1 spiralförmig als Außenelektrode um das Festkörperdielektrikum (hier: Hohlfasermaterial) angeordnet ist, um eine gewisse mechanische Flexibilität zu erhalten bzw. zu unterstützen. Selbstverständlich ist es auch denkbar, daß die in den Figuren 15 bis 17 gezeigten Ausführungsformen mit einer Gasabsaugungsein- richtung wie in Figur 14 gezeigt ausgestattet sein kann. The embodiment in FIG. 17 differs substantially from that in FIG. 16 in that the electrode 1 is arranged spirally as an outer electrode around the solid-state dielectric (here: hollow-fiber material) in order to obtain or support a certain mechanical flexibility. Of course, it is also conceivable that the embodiments shown in Figures 15 to 17 may be equipped with a Gasabsaugungsein- direction as shown in Figure 14.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
0 - Objekt H - Haut0 - Object H - skin
1 - Elektrode1 - electrode
2 - Plasma2 - Plasma
3 - Festkörperdielektrikum3 - solid state dielectric
4 - Wirkoberfläche4 - effective surface
5 - Hohlfaser5 - hollow fiber
6 - Gasabsaugeinrichtung6 - Gas suction device
7 - Gegenelektrode7 - counter electrode
8 - GasZuführungseinrichtung8 - Gas supply device
9 - Stützelement 0 - Gewebeartiges Element 1 - Halterung 2 - Kontaktierung 3 - Anschluß, elektrischer 4 - Gaseinlaß 5 - Gasauslaß 6 - Gasfluß 9 - supporting element 0 - fabric-like element 1 - holder 2 - contacting 3 - connection, electrical 4 - gas inlet 5 - gas outlet 6 - gas flow

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Behandlung eines lebende Zellen enthaltenden biologischen Materials, wobei mittels eines Plasmas und mindestens einer reaktiven Spezies und des im Plasma herrschenden Stromflusses Agenzien zumindest teilweise in einen Teil der lebende Zellen und/oder einen Teil der extrazellulären Matrix verbracht werden, wobei das Plasma erzeugt wird mittels einer dielektrisch behinderten Entladung, wobei es sich bei den Agenzien um solche aus der Gruppe Peptide, Hormone, Hormon-Analoga, Corticoide, Immunsupressiva, Vitamine, Anti-Histamin-Präparate, Anti-Phlogistika, Schmerzmittel, Lokalanaesthetika, Heparin-Präparate, Antibiotika, Kosmetika, kolloidale Pflegemittel, Hauttönungsmittel, dsDNA, ssDNA, miRNA, siRNA, shRNA und Gene handelt.A method for treating a biological material containing living cells, wherein means of a plasma and at least one reactive species and the flow of current in the plasma agents are at least partially spent in a part of the living cells and / or a part of the extracellular matrix, wherein the plasma is generated by means of a dielectrically impeded discharge, wherein the agents are those from the group peptides, hormones, hormone analogs, corticoids, immunosuppressants, vitamins, anti-histamine preparations, anti-phlogists, analgesics, local anesthetics, heparin preparations , Antibiotics, cosmetics, colloidal care products, skin toners, dsDNA, ssDNA, miRNA, siRNA, shRNA and genes.
2. Verfahren nach Ansprch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der reaktiven Spezies um eine aus der Gruppe freie Radikale, Ionen, durch das Plasma angeregte Moleküle, Ionen, Radikale, Atome handelt.2. The method according Ansprch 1, characterized in that it is in the reactive species to one of the group of free radicals, ions, excited by the plasma molecules, ions, radicals, atoms.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der reaktiven Spezies um eine aus der Gruppe atomarer Stickstoff, atomarer Sauerstoff, Edelgase, atomarer Wasserstoff, OH-enthaltende Moleküle, CH-enthaltende Moleküle, CO-enthaltende Moleküle, NH- enthaltende Moleküle, Alkohole, Ester, Aldehyde, Keto- ne, Amine, Amide, Ammoniak, Stickoxide, Halogene handelt. 3. The method according to claim 2, characterized in that it is in the reactive species to one of the group atomic nitrogen, atomic oxygen, noble gases, atomic hydrogen, OH-containing molecules, CH-containing molecules, CO-containing molecules, NH- containing molecules, alcohols, esters, aldehydes, ketones, amines, amides, ammonia, nitrogen oxides, halogens.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur Behandlung von Oberflächen verwendet wird, mittels einer Elektrode (1) über ein FestStoffdielektrikum (3) durch eine dielektrisch behinderte Gasentladung erzeugten Plasma (2) , wobei die Vorrichtung eine reversibel formveränderbare Wirk-Oberflache (4) aufweist, die während der Behandlung unmittelbar an das Plasma (2) angrenzt.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a device for the treatment of surfaces is used, by means of an electrode (1) via a FestStoffdielektrikum (3) generated by a dielectrically impeded gas discharge plasma (2), wherein the device a reversible shape changeable active surface (4), which immediately adjacent to the plasma (2) during the treatment.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum (3) eine reversibel formveränderbare Oberfläche (4) aufweist.5. The method according to claim 4, characterized in that the dielectric (3) has a reversible shape changeable surface (4).
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum (3) an und/oder in einer flexiblen Hohlfaser (5) angeordnet ist.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the dielectric (3) is arranged on and / or in a flexible hollow fiber (5).
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum (3) eine flexible Hohlfaser (5) ist.7. The method according to any one of claims 4 to 6, characterized in that the dielectric (3) is a flexible hollow fiber (5).
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur Behandlung von Oberflächen verwendet wird, mittels einer Elektrode (1) über ein Feststoffdielektrikum (3) durch eine dielektrisch behinderte Gasentladung erzeugten Plasma (2) , wobei die Vorrichtung eine feste Wirk-Ober- fläche (4) aufweist, die während der Behandlung unmittelbar an das Plasma (2) angrenzt.8. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a device for the treatment of surfaces is used, by means of an electrode (1) via a solid dielectric (3) generated by a dielectrically impeded gas discharge plasma (2), wherein the device has a solid active surface (4), which immediately adjoins the plasma (2) during the treatment.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum (3) eine feste Oberfläche (4) aufweist . 9. The method according to claim 8, characterized in that the dielectric (3) has a solid surface (4).
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum (3) als Granulat und/oder als Pulver ausgestaltet ist.10. The method according to any one of claims 4 to 9, characterized in that the dielectric (3) is designed as granules and / or as a powder.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (1) zumindest teilweise direkt an der Wirk-Oberflache des Dielektrikums (3) anliegt.11. The method according to any one of claims 4 to 10, characterized in that the electrode (1) at least partially directly against the active surface of the dielectric (3).
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (1) zumindest teilweise mittels eines Spacers beabstandet zur Wirk- Oberflache des Dielektrikums ist.12. The method according to any one of claims 3 to 11, characterized in that the electrode (1) at least partially by means of a spacer spaced from the active surface of the dielectric.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (1) zumindest teilweise als Beschichtung am Dielektrikum (3) anliegt.13. The method according to any one of claims 11 to 12, characterized in that the electrode (1) at least partially rests as a coating on the dielectric (3).
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (1) vollmate- rialig ausgestaltet ist.14. The method according to any one of claims 11 to 12, characterized in that the electrode (1) is configured vollmate- rialig.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (1) als Granulat und/oder als Pulver ausgestaltet ist.15. The method according to any one of claims 11 to 12, characterized in that the electrode (1) is designed as granules and / or as a powder.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (1) im Betriebszustand ein ionisiertes Gas ist.16. The method according to any one of claims 11 to 12, characterized in that the electrode (1) in the operating state is an ionized gas.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Gegenelektrode (7) aufweist . 17. The method according to any one of claims 4 to 16, characterized in that it has a counter electrode (7).
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Gasabsaugeinrichtung (6) und/oder eine Gaszuführungseinrichtung (8) aufweist .18. The method according to any one of claims 4 to 17, characterized in that it comprises a gas suction device (6) and / or a gas supply device (8).
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die GasabSaugeinrichtung (6) und/oder die Gas- zuführungseinrichtung (8) flexibel ausgestaltet sind/ist .19. The method according to claim 18, characterized in that the GasabSaugeinrichtung (6) and / or the gas supply device (8) are designed flexibly / is.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die eine Hohlfaser (5) mit sich oder mit mindestens einem anderen Stützelement (9) ein gewebeartiges Element (10) bilden.20. The method according to any one of claims 6 to 18, characterized in that at least one hollow fiber (5) with itself or with at least one other support element (9) form a fabric-like element (10).
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode und/oder die Gaszuführungseinrichtung und/oder Gasabsaugeinrichtung derart angeordnet ist/sind, daß eine freie Plasmaflamme ausgebildet wird.21. The method according to any one of claims 4 to 20, characterized in that the electrode and / or the gas supply means and / or gas suction means is / are arranged such that a free plasma flame is formed.
22. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 21 zum vektorfreien Transfer mindestens eines Agens aus der Gruppe dsDNA, ssDNA, miRNA, siRNA, shRNA, Gen. 22. Use of a method according to one of claims 1 to 21 for the vector-free transfer of at least one agent from the group dsDNA, ssDNA, miRNA, siRNA, shRNA, gene.
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