Luftbetriebene kalte Atmosphärenplasma‑Vorrichtung als sichere und wirksame Anti‑SARS‑CoV‑2‑Luftfilter

Die Luft, die wir teilen, reinigen

Auch nach Impfungen und Therapien sorgen sich viele Menschen weiterhin darüber, Viren wie das SARS‑CoV‑2 einzuatmen, vor allem in überfüllten Innenräumen. Diese Studie untersucht eine neue Art von Luftreinigungsgerät, das ein sanftes, bei Raumtemperatur arbeitendes „Plasma“ – ein schwaches elektrisches Leuchten im vorbeiströmenden Luftstrom – nutzt, um das SARS‑CoV‑2‑Virus zu deaktivieren. Die Forschenden prüfen nicht nur, wie gut dieses Gerät das Virus zerstört, sondern auch, ob eine längerfristige Exposition bei Tieren sicher erscheint, was auf künftige Luftfilter hindeutet, die im Hintergrund leise Viren abtöten könnten.

Eine neue Art von Luftfilter

Das Team baute ein kompaktes, luftbetriebenes Gerät für kaltes Atmosphärenplasma, das auf den ersten Blick wie ein einfacher Ventilator mit Netzstecker, Bedienfeld sowie Luftansaug- und -auslass wirkt. Versteckt im Inneren befindet sich ein kammförmiges Set Metall‑Elektroden auf einer Leiterplatte. Strömt Luft durch diesen Bereich und wird eine schnell wechselnde Hochspannung angelegt, entsteht ein kaltes Plasma mit geladenen Teilchen und reaktiven Molekülen, während die Gastemperatur insgesamt nahe der Raumtemperatur bleibt. Messungen zeigten eine starke, aber kontrollierte Entladung mit reichlich reaktiven Sauerstoff‑ und Stickstoffspezies, die dafür bekannt sind, Mikroben zu schädigen. Thermografische Aufnahmen bestätigten, dass der Luftstrom, der das Gerät verlässt, warm, aber nicht heiß ist, was darauf hindeutet, dass es für den Alltagsgebrauch komfortabel und sicher wäre.

Wie das Plasma das Virus angreift

Um zu verstehen, was während des Betriebs tatsächlich geschieht, kombinierten die Forschenden elektrische und optische Messungen mit Computersimulationen. Indem sie verfolgten, wie sich Elektronen und Ionen innerhalb von Milliardstelsekunden zwischen den beiden Elektroden bewegten, kartierten sie, wo die stärksten elektrischen Felder entstanden und wo sich reaktive Partikel wie Stickstoff‑ und Sauerstoffionen anreicherten. Diese Simulationen zeigten eine helle, aktive Plasmazone zwischen den Elektroden, reich an den chemischen Spezies, die Proteine und genetisches Material von Viren schädigen können. Wichtig ist, dass die Entladung in einem stabilen, kontrollierten Modus blieb und nicht in heiße Funken überging, was ihre Eignung als kontinuierliches Luftbehandlungswerkzeug unterstützt.

Beobachtung des Zerfalls des Virus

Die Gruppe stellte dann Schalen mit SARS‑CoV‑2 unter das Gerät, in einem Abstand, wie er in realen Räumen verwendet werden könnte, und setzte sie 30 Minuten lang dem Plasma aus. Mit Transmissions-Elektronenmikroskopie – einer Bildgebungsmethode, die Details im Nanometerbereich sichtbar machen kann – verglichen sie unbehandelte Partikel mit solchen, die dem Plasma ausgesetzt waren. Intakte Viren zeigten die vertraute Krone aus Spike‑Proteinen und einen klar definierten Körper. Nach der Behandlung waren diese typischen Stacheln verschwunden, die Proteinhülle wirkte denaturiert und verklumpt, und in vielen Bildern waren die Viruspartikel kaum noch vom Hintergrund zu unterscheiden. Diese strukturellen Veränderungen deuten darauf hin, dass das Plasma nicht nur die Spikes, sondern auch andere virale Proteine irreversibel beschädigt und das Virus damit effektiv inaktiviert hat.

Sicherheitstests an lebenden Organismen

Viren zu deaktivieren ist nur die halbe Geschichte; das Gerät muss auch sicher in der Atemluft sein. Um dies zu prüfen, hielten die Forschenden Ratten in Käfigen, in denen das Plasmagerät bis zu vier Wochen lief, und verglichen sie mit Ratten in normaler Luft. Sie verfolgten Körpergewicht, Nahrungsaufnahme, Verhalten, Hautzustand, Organstruktur und eine Reihe von Blutchemie‑Markern. Die dem Plasma ausgesetzten Ratten verhielten sich normal, nahmen Gewicht in gleicher Geschwindigkeit wie die Kontrollgruppe zu und zeigten unter dem Mikroskop keine offensichtlichen Haut- oder Organschäden. Einige Blutwerte, etwa Kreatinin sowie bestimmte Leber‑ und Cholesterin‑bezogene Marker, fielen leicht, blieben jedoch innerhalb normaler Bereiche und könnten durch Fasten und Stress beeinflusst worden sein. Messungen von Luft und nahegelegenem Wasser deuteten darauf hin, dass virusabtötende reaktive Moleküle wie Nitrit und Wasserstoffperoxid gebildet wurden, während Ozon – ein Gas mit größerer Relevanz für Lungirritationen – unterhalb der Nachweisgrenze des verwendeten Messgeräts blieb; die Autoren weisen jedoch darauf hin, dass empfindlichere Tests in engeren Räumen erforderlich sind.

Was das im Alltag bedeuten könnte

In der Summe zeigen die Ergebnisse, dass ein luftbetriebenes kaltes Plasmagerät das SARS‑CoV‑2 physikalisch zerlegen kann und unter den getesteten Bedingungen keinen klaren kurzfristigen Schaden bei Ratten verursacht, die die behandelte Luft einatmeten. Für Nicht‑Fachleute bedeutet das, dass künftige Luftreiniger nicht nur Viren in Filtern auffangen, sondern sie aktiv zerstören könnten, während sie hindurchströmen, wodurch das Risiko der Luftübertragung in Privathaushalten, Schulen, Krankenhäusern und im öffentlichen Verkehr sinkt. Die Autoren betonen, dass längere und umfassendere Sicherheitsstudien sowie strengere Messungen von Nebenprodukten wie Ozon noch nötig sind, bevor solche Systeme breit eingesetzt werden. Ihre Befunde stellen jedoch einen ermutigenden Schritt in Richtung intelligenterer Luftreinigungstechnologien dar, die gemeinsam genutzte Innenluft weniger gastlich für gefährliche Viren machen.

Zitation: Cao, F., Yan, A., Xu, Q. et al. Air-fed cold atmospheric plasma device as a safe and effective anti-SARS-CoV-2 air filter. Sci Rep 16, 5038 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36088-y

Schlüsselwörter: Luftdesinfektion, kaltes Plasma, COVID-19, Innenraumluftqualität, Virusinaktivierung