Der Umwelt zuliebe: Forscher entwickeln effiziente, umweltfreundliche Methode zur Herstellung von Totimpfstoffen

Impfstoffe sind ein elementarer Bestandteil der globalen Gesundheitsvorsorge. Und auch wenn im Rahmen der Coronavirus-Pandemie neuartige Technologien wie MRNA-Impfstoffe ins Licht der Öffentlichkeit gerückt sind, sind auch weiterhin die meisten verimpften Impfstoffe sogenannten „Totimpfstoffe“. Diese basieren auf Viren oder Virenbestandteile, die inaktiviert wurden, sich also nicht mehr vermehren können. Deren Herstellung ist jedoch aufwändig und nicht gerade umweltfreundlich. Ein Forscherteam aus drei Fraunhofer-Instituten hat nun eine Methode entwickelt, die die Herstellung von Totimpfstoffen wesentlich effizienter und umweltfreundlicher macht.

Aufwändige Impfstoffherstellung

Die Herstellung sogenannter Totimpfstoffe basiert aktuell auf toxische Chemikalien, vor allem auf Formaldehyd. Die Krankheitserreger werden in diesen Chemikalien gelagert. Und zwar solange, bis die Erbinformationen der Viren komplett zerstört sind, sodass diese sich nicht mehr vermehren können. Dies bezeichnet man als Inaktivierung. Der Prozess ist allerdings nicht unproblematisch, da dabei auch Teile der Außenstrukturen der Viren zerstört werden. Diese werden vom Immunsystem teilweise benötigt, um Antikörper zu bilden. Hinzu kommt, dass bei der Impfstoffherstellung im großen Maßstab ebenso große Mengen giftiger Chemikalien zusammenkommen. Dies stellt sowohl eine Herausforderung für die Arbeitssicherheit als auch eine Belastung für die Umwelt dar. Je nach Virus kann es mehrere Wochen oder sogar Monate dauern, bis die Inaktivierung erfolgt ist.

Forscher aus drei Fraunhofer-Instituten haben nun eine Alternative entwickelt. Dafür erhielten Dr. Sebastian Ulbert und Dr. Jasmin Fertey vom Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie IZI aus Leipzig, Frank-Holm Rögner vom Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP aus Dresden und Martin Thoma vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA aus Stuttgart stellvertretend für ihre Teams nun den Fraunhofer-Preis „Technik für den Menschen und seine Umwelt“.

Herstellung ohne toxische Chemikalien

Die von den Forschern entwickelte Methode eliminiert wesentliche Nachteile des herkömmlichen Herstellungsprozesses: „ Statt die Viren über toxische Chemikalien zu inaktivieren, beschießen wir sie mit Elektronen. Die Außenhülle der Viren bleibt dabei fast vollkommen intakt, wir haben keine Chemikalien, die entsorgt werden müssen, und der ganze Prozess dauert nur einige Sekunden„, erklärt Ulbert.

Die Elektronenmethode hat das Problem, dass die kleinen Teilchen nur wenige hundert Mikrometer in die Flüssigkeiten eindringen können und dabei Energie verlieren. Um eine erfolgreiche Inaktivierung der Viren zu gewährleisten, darf der Flüssigkeitsfilm daher nicht dicker als 100 Mikrometer sein und muss gleichzeitig transportiert werden. Zur Realisierung der dafür nötigen Anlagentechnik wurde das Fraunhofer IPA ins Boot geholt, wo gleich zwei Ansätze entwickelt wurden, um die Problematik zu lösen. Ein erster Prototyp wurde bereits 2018 fertiggestellt und am Fraunhofer IZI in Betrieb genommen. Die Herstellungsmodule werden letztlich etwa so groß wie ein Kühlschrank sein und werden in fünf bis sieben Jahren soweit sein, dass sie in die pharmazeutische Produktion auf industriellem Level integriert werden können.

via Fraunhofer Gesellschaft