On the history of plasma treatment and comparison of microbiostatic efficacy of a historical high-frequency plasma device with two modern devices

GMS Hyg Infect Control. 2015 Jun 2:10:Doc08. doi: 10.3205/dgkh000251. eCollection 2015.

Abstract

Background: Cold atmospheric pressure plasma (CAP) with its many bioactive properties has defined a new medical field: the plasma medicine. However, in the related form of high-frequency therapy, CAP was even used briefly a century ago. The aim of this study was to review historic CAP treatments and to obtain data regarding the antimicrobial efficacy of a historical high-frequency plasma device.

Methods: First, historic literature regarding the history of CAP treatment was evaluated, because in the modern literature no data were available. Second, the susceptibility of 5 different bacterial wound isolates, cultured on agar, to a historic plasma source (violet wand [VW]) and two modern devices (atmospheric pressure plasma jet [APPJ] and Dielectric Barrier Discharge [DBD]) was analyzed . The obtained inhibition areas (IA) were compared.

Results: First, the most convenient popular historical electromedical treatments produced a so-called effluvia by using glass electrodes, related to today's CAP. Second, all three tested plasma sources showed complete eradication of all tested microbial strains in the treated area. The "historical" cold VW plasma showed antimicrobial effects similar to those of modern APPJ and DBD regarding the diameter of the IA.

Conclusion: Some retrograde evidence may be deducted from this, especially for treatment of infectious diseases with historical plasma devices. The underlying technology may serve as model for construction of modern sucessive devices.

Hintergrund: Kaltes Atmosphärendruckplasma (CAP) hat durch seine mannigfaltigen bioaktiven Eigenschaften ein neues medizinisches Feld definiert: die Plasmamedizin. Allerdings wurde vor etwa 100 Jahren CAP in verwandter Form in der Hochfrequenztherapie genutzt. Zielsetzung dieser Studie war eine Übersicht über die historischen Plasmabehandlungen zu gewinnen und Daten bezüglich der antimikrobiellen Wirkung eines historischen Hochfrequenzapparats zu gewinnen.Methode: Erstens wurde historische Literatur bezüglich CAP-Behandlungen ausgewertet, da aus dem heutigen Schrifttum keine Angaben gewonnen werden konnten. Zweitens wurde die Empfindlichkeit von fünf verschiedenen bakteriellen Wundisolaten auf Agar gegenüber einer historischen Plasmaquelle (violet wand [VW]) und zwei modernen Geräten (atmospheric pressure plasma jet [APPJ] und Dielectric Barrier Discharge [DBD]) ermittelt. Die erzielten Hemmhöfe wurde verglichen. Ergebnisse: Die seinerzeit populärsten elektromedizinischen Anwendungen erzeugten durch Glaselektroden sogenannte Effluvien, die mit modernem CAP verwandt sind. Alle drei untersuchten Plasmaquellen zeigten eine vollständige Eradikation aller behandelter Isolate im plasmabehandelten Bereich. Die historische Plasmaquelle (VW) war dabei ähnlich wirksam wie die modernen Plasmaquellen. Schlussfolgerung: In begrenztem Umfang kann retrograd ein Wirksamkeitsnachweis der historischen Plasmabehandlungen abgeleitet werden, insbesondere bei der Behandlung infektiöser Erkrankungen. Die zugrunde liegende Technologie könnte für die Entwicklung moderner Nachfolgegeräte genutzt werden.

Keywords: antimicrobial efficacy; historic plasma apparatus; low temperature atmospheric pressure plasma; plasma medicine.