"Seidencocktail" macht Arzneien hitzeresistent

Ein Hauptproblem bei der medizinischen Versorgung von Entwicklungsländern besteht in der Hitze, denn nur gekühlte Impfstoffe sind wirkungsvoll. Eine "Revolution der Kühlkette" kündigen nun US-Biomediziner an. Sie verwenden ein aus Seide hergestelltes Material, mit dem Impfstoffe und Antibiotika auch ungekühlt nicht verderben.

Kategorie: Pharmazie Erstellt am 11.07.2012.

Die Wirkung hält mindestens ein halbes Jahr auch bei Temperaturen weit über 30 Grad Celsius an, berichten David Kepler, Jeney Zhang und Kollegen von der Tufts University in einer Studie.

Teure Kühlkette

Mehr als 17 Millionen Menschen sterben jedes Jahr in den Entwicklungsländern an Infektionskrankheiten. Der beste Schutz dagegen - Impfungen und der Einsatz von Antibiotika - ist durch die größtenteils hohen Temperaturen in diesen Ländern aber sehr schwierig und teuer. Bis zu 80 Prozent der Kosten, die durch Impfprogramme entstehen, rühren von der richtigen und durchgängigen Kühlung der Arzneimittel her, schreiben die Forscher.

Lücken in der Kühlkette sind laut einer von ihnen zitierten WHO-Studie jedes Jahr für den Verlust oder das Verderben von nahezu der Hälfte der global zur Verfügung stehenden Impfstoffe verantwortlich. Und auch in den Industrieländern sind die Temperaturen, bei denen pharmazeutische Stoffe gelagert werden müssen, um effektiv zu bleiben, ein Problem: etwa beim Versuch, sie in den Körper zu implantieren, sodass sie nicht regelmäßig eingenommen werden müssen, sondern automatisch einfließen können.

Um diese Problemen zu lösen, schlagen die Forscher um David Kepler eine Methode vor, bei der ein alter Bekannter der Materialforschung im Mittelpunkt steht: die von den Menschen seit der Antike in China und Indien gerne genutzte Seide.

"Einzigartige Chemie und Struktur"

Fibroine - die langkettigen Eiweißmoleküle der vom Seidenspinner hergestellten Seide - verfügen über eine Reihe außergewöhnlicher Eigenschaften: Sie sind außerordentlich robust, wasserabweisend, biologisch verträglich und auch bei hohen Temperaturen stabil. "Seidenproteine haben eine einzigartige Chemie und Struktur, weshalb man sie verwenden kann, um Antibiotika, Impfstoffe und andere Substanzen haltbar zu machen", sagt Kepler.

Wie Proteine funktionieren, hängt von der Art ab, wie sich die Aminosäuren, aus denen sie bestehen, falten. Bei höheren Temperaturen oder im Wasser tendieren sie dazu, sich aufzufalten und danach zu verklumpen, was sie inaktiv macht. Die Seidenfibroine bestehen aus ineinander verzahnten kristallinen Schichten mit zahlreichen winzigen und wasserabweisenden Bläschen. Diese Bläschen können bioaktive Moleküle "einfangen", ihre Faltung verhindern und vor Feuchtigkeit schützen.

MMR-Impfstoff und zwei Antibiotika

Ebendiese Eigenschaften haben die Forscher nun zur Haltbarmachung einer Reihe von medizinischen Substanzen genutzt. Als Beispiel für einen Impfstoff verwendeten sie das MMR-Vakzin gegen Masern, Mumps und Röteln. Üblicherweise verliert der Stoff innerhalb kurzer Zeit außerhalb des Kühlschranks seine Wirksamkeit. Wurde er aber in einem von den Forschern hergestellten gefriergetrockneten Seidenfilm aufbewahrt, behielt er auch noch nach einem halben Jahr sowohl bei durchschnittlich 37 Grad als auch bei 45 Grad Celsius 85 Prozent seiner ursprünglichen Effektivität.

Ähnliches gilt für Antibiotika. Das Breitbandantibiotikum Tetracylin verlor in einer Lösung nach zwei Wochen bei 60 Grad komplett seine Wirkung, aufbewahrt in einem Seidenfilm behielt es hingegen 90 Prozent. Auch Penicillin ließ sich weit besser und länger mit Hilfe der neuen Methode wirkungsvoll aufheben, das gilt auch für den schädlichen Einfluss von Sonnenlicht.

"Revolution der Kühlkette"

Bis jetzt, so betonen die Forscher, haben sie noch keine pharmazeutische Substanz gefunden, die durch den "Seidencocktail" nicht geschützt wird.

Zusammen mit den anderen Eigenschaften des Stoffes halten sie ihre Entdeckung für eine "Revolution der Kühlkette". Denkbar seien etwa aus der Seide hergestellte Mikronadeln, in denen der Impfstoff bereits enthalten ist. Aufbewahrung bei hohen Temperaturen und die Anwendung seien so in einem einzigen Gerät möglich.

"Das wäre ein Riesenfortschritt, der zu vielen sinnvollen Lösungen führen kann, was die Haltbarmachung, Verteilung und Lieferung von Impfstoffen und anderen Substanzen betrifft", sagt David Kaplan, der sich seit 20 Jahren mit dem Stoff beschäftigt.

Lukas Wieselberg, science.ORF.at

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