Vakuum und Plasma in Life Science

Auch die Lebens­wissenschaften haben ihr Plasma, und das ist – nicht zuletzt, weil es durch unsere Adern fließt – eindeutig bekannter als „unser Plasma“. Dem gab Irving Langmuir 1928 den Namen [1], der damit auch auf das griechische πλάσμα für das Gebildete oder Geformte zurückgeht. Sein Kollege Harold M. Mott-Smith eröffnete 1971 in einem Brief an Nature Einblicke in die Namens­findung, die tatsächlich auf den biologischen Namens­vetter zurückgeht. Langmuir sah in dem – zunächst mit dem Arbeits­titel „ein­heit­liche Ent­ladung“ versehenen – Phänomen, wie der „Gleich­gewichts­anteil der Entladung als eine Art Substrat fungiert, das Teilchen besonderer Art [...] trägt. Dies erinnerte ihn an die Art und Weise, wie das Blut­plasma rote und weiße Blut­körperchen und Keime mit sich führt.“ [2] Mott-Smith merkte auch an, dass die Verwechs­lungen vor­program­miert waren, nachdem man sich auf den Namen geeinigt hatte – was auch heut­zutage vielen von uns vertraut sein wird.

Physi­kalische Plasmen haben längst Einzug in die Lebens­wissen­schaften gefunden und auch die Vakuum- und Dünnschicht­technologie ist aus biologischen, pharma­zeutischen und medizi­nischen Anwendungen nicht mehr wegzu­denken. Anlass genug von Zeit zu Zeit das Anwendungs­feld Life Science wie in der aktuellen Ausgabe der Vakuum in Forschung und Praxis in den Blickpunkt zu rücken. Abonnenten der Druckausgabe sowie Mitglieder der Deutschen Vakuum-Gesellschaft DVG e.V. stöbern mittlerweile in der „ViP5“, die – unter anderem auch mit einigen Open-Access-Beiträgen – zum Schwerpunkt Vakuum, Plasma und Dünne Schichten für die Lebens­wissen­schaften auch allen anderen Interes­sierten in der Wiley Online Library zur Verfügung steht.

Zur Aufrecht­erhaltung von Qualität und Wirksam­keit pharma­zeutischer Produkte ist die Integrität der Primär­verpackungen uner­lässlich. Lukas Engel von Pfeiffer Vacuum in Aßlar führt in seinem Beitrag die Stärken vakuum­basierter Dichtheit­sprüf­methoden gegen­über der her­kömmlich in diesem Umfeld eingesetzten Blau­bad­prüfung auf und zeigt, wie diese beim Container Closure Integrity Testing (CCIT) punkten können.

Über die Analyse von nur einmalig zur Verfügung stehenden geringen Gasmengen aus mensch­lichen Körpern berichtet Christian Juhnke von der Frankfurt University of Applied Science in seinem Beitrag über Vakuum­technik in der Rechts­medizin. Standardi­sierte Ver­fahren – von der kompli­zierten Proben­entnahme bis zur massen­spektro­metrischen Analyse – tragen zur Auf­klärung unbekannter Todesursachen bei und bringen so Teile der Crime Scene Investi­gation (CSI) in das Labor für Vakuum­technik nach Frankfurt.

Dr. Stephan Handschuh-Wang vom Shenzhen Institutes of Advanced Technology (China) und seine Co-Autoren geben einen Überblick über die Nukleation, Synthese und Anwen­dungen von ultra­dünnen Diamantschichten: vom ersten HPHT-Diamanten über CVD-Diamanten zu dünnen Diamant­schichten. Dabei haben sich ausgefeilte Nukleations­methoden als der Schlüssel zu immer dünneren Schichten des übrigens auch bio­verträg­lichen Materials erwiesen.

Auch wenn Inkjet-gedruckte Mikrooptiken schon mit verbesserten optischen, thermischen, chemischen und mechanischen Eigen­schaften aufwarten können, lassen sie sich mit plasma­physika­lischen Methoden noch weiter optimieren. Sabrina Jasmin Wolleb und ihre Co-Autoren vom Jenaer Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF beschreiben in ihrem Artikel, wie durch Ober­flächen­struktu­rierung mittels Plasma­ätzen eine ent­spiegelnde Wirkung erzielt werden kann.

Das Thema der klima­schonenden Energie­gewinnung lässt uns aus gutem Grund nicht mehr los, und die vakuum­technischen Lösungsansätze verfolgen wir fort­laufend. In dieser Ausgabe beschreiben Dr. Matthias Dremel und seine Co-Autoren von der in Süd­frankreich statio­nierten internationalen ITER-Organi­sation den vakuum­technischen Auf­wand, der zur Aufrecht­erhaltung des Fusions­plasmas betrieben werden muss. Sowohl die Torus-Kryo­pumpe als auch die nach­geschalteten Vor­pumpen bilden ein maß­geschnei­dertes tritium­kompatibles System.

Der die Artikel umrah­mende Magazin­teil berichtet wie immer knapp über jüngste Fortschritte in viel­fältigen Anwendungs­gebieten sowie über Ent­wicklungen in unter­schied­lichen Institutionen. Ende September feiert das Leibniz-Institut für Plasma­forschung und Techno­logie e.V. (INP) in Greifs­wald sein 30. Jubiläum. Das INP führt seit 1992 die nun schon über hundert­jährige Tradition der Plasma­forschung in Greifs­wald fort und überführt zahl­reiche neu gewonnene Erkenntnisse direkt in die Anwendung – ins­be­sondere auch im Bereich „Plasma und Life Science“.

Nach dieser Ein­leitung findet jeder hoffentlich schnell die Stelle in Heft oder Online-Ausgabe, an der er mit dem vergnüg­lichen Stöbern beginnen möchte.

Wiley / LK

[1] I. Langmuir: Oscillations in ionized gases, Proc. Natl Acad. Sci. USA 14 (1928) 627–637.

[2] H. M. Mott-Smith: History of "Plasmas", Nature 233 (1971)291.