Inactivar patógenos con electrones de baja energía

Para un proceso de fabricación de vacunas más eficiente, rápido y respetuoso con el medio ambiente, reciben el Premio Fraunhofer »Técnica para el ser humano y su entorno«: Frank-Holm Rögner, Dr. Sebastian Ulbert, Dr. Jasmin Fertey y Martin Thoma (de izquierda a derecha). © Fraunhofer / Piotr Banczerowski / Galardonados con el Premio Joseph von Fraunhofer por desarrollar un proceso de producción de vacunas que es más rápido, más eficiente y más respetuoso con el medio ambiente: Frank-Holm Rögner, Dr. Sebastian Ulbert, Dr. Jasmin Fertey y Martin Thoma (de izquierda a derecha). © Fraunhofer / Piotr Banczerowski

Fabricación de vacunas sin productos químicos, segura y más rápida mediante el uso de haces de electrones. © Fraunhofer / Piotr Banczerowski / El uso de haces de electrones garantiza que la producción de vacunas sea más rápida, fiable y libre de productos químicos. © Fraunhofer / Piotr Banczerowski

Las vacunas son actualmente un gran faro de esperanza. Después de todo, deben ayudar a preparar a la sociedad contra la COVID-19 y allanar el camino de regreso a una vida normal. Aunque actualmente el enfoque está claramente en el coronavirus, las vacunas contra otros agentes patógenos también son fundamentales. Un equipo de investigadores de tres institutos Fraunhofer ha desarrollado una producción de vacunas más eficiente, rápida y ecológica en comparación con la fabricación convencional, y ha recibido por ello el Premio Fraunhofer «Tecnología para el ser humano y su entorno».

Los métodos para producir vacunas son conocidos desde hace décadas. Sin embargo, con un nuevo procedimiento para la producción de «vacunas inactivadas», en el futuro no solo se podrán fabricar vacunas más rápidamente, sino también de manera más ecológica, eficiente y económica que hasta ahora. En representación de sus equipos, serán galardonados el Dr. Sebastian Ulbert y la Dra. Jasmin Fertey del Instituto Fraunhofer para Terapia Celular e Inmunología IZI de Leipzig, Frank-Holm Rögner del Instituto Fraunhofer para Electrónica Orgánica, Tecnologías de Electrones y Plasma FEP de Dresde, y Martin Thoma del Instituto Fraunhofer para Tecnología de Producción y Automatización IPA de Stuttgart, con el Premio Fraunhofer «Tecnología para el ser humano y su entorno» 2021. El jurado destaca especialmente «el método sencillo y eficiente, que mantiene en gran medida las estructuras importantes para la eficacia de la vacuna y prescinde completamente de aditivos químicos necesarios en otros procesos».

Electrones acelerados en lugar de química: matar virus en milisegundos

Hasta ahora, la fabricación de vacunas inactivadas se basa en productos químicos: los agentes patógenos se almacenan con productos químicos tóxicos, principalmente formaldehído, hasta que la información genética de los virus se destruye por completo y ya no pueden multiplicarse. Esto se denomina inactivación. Sin embargo, esto presenta múltiples problemas: por un lado, el químico también destruye algunas de las estructuras externas que el sistema inmunológico necesita para formar anticuerpos. Además, en la producción industrial de vacunas se acumulan grandes cantidades de productos químicos tóxicos, lo que representa un desafío para la seguridad laboral y una carga para el medio ambiente. Y, dependiendo del virus, puede tomar semanas, e incluso meses, hasta que los virus estén realmente «eliminados».

El enfoque innovador del equipo de expertos de Fraunhofer elimina todas estas desventajas. «En lugar de inactivar los virus con productos químicos tóxicos, los sometemos a una radiación de electrones», explica Ulbert. «La envoltura exterior de los virus permanece casi completamente intacta, no usamos productos químicos que deban ser eliminados, y todo el proceso dura solo unos segundos». La dificultad a superar: los electrones solo pueden penetrar unos pocos cientos de micrómetros en líquidos, perdiendo energía a medida que avanzan. Para que los virus flotando en el líquido sean eliminados de manera confiable por los electrones, la película líquida no debe ser más gruesa de unos 100 micrómetros, además de que debe transportarse de manera uniforme. «Para ello fue necesaria una tecnología de equipo sofisticada, por eso involucramos al Fraunhofer IPA», cuenta Rögner.

Hacia la aplicación industrial

En el Fraunhofer IPA, Martin Thoma desarrolló dos enfoques para resolver el desafío. «El módulo de bolsa es adecuado para pruebas preliminares, mientras que el módulo de rodillo destaca en cantidades mayores», describe el físico diplomado. En esta configuración, Fertey investigó virus de la influenza, Zika y herpes, así como numerosas bacterias y parásitos, que fueron tratados con electrones acelerados de manera específica mediante módulos de bolsa y rodillo. «Pudimos inactivar con éxito y de forma segura todas las clases de agentes patógenos», celebra la bióloga.

El prototipo se completó en 2018, se puso en marcha en el Instituto Fraunhofer IZI y se perfeccionó. Ya en el año siguiente, el equipo de investigación consiguió un socio para licencias y aseguró contratos de licencia por casi un millón de euros. En aproximadamente cinco a siete años, los módulos de producción del tamaño de un frigorífico podrían integrarse en la producción farmacéutica y fabricar vacunas: de manera rápida, ecológica y eficiente.