Fraunhofer-Preis »Technika az emberért és környezetéért« 2021 a hatékonyabb, gyorsabb és környezetbarátabb vakcinagyártási eljárásért

Hatékonyabb, gyorsabb és környezetbarátabb vakcinagyártási eljárásért kapják a Fraunhofer-díjat „Technológia az emberért és környezetéért” 2021 Frank-Holm Rögner a Fraunhofer FEP-től, Martin Thoma a Fraunhofer IPA-tól, valamint PD Dr. Sebastian Ulbert és Dr. Jasmin Fertey a Fraunhofer IZI-től (balról jobbra). / Frank-Holm Rögner a Fraunhofer FEP-től, Martin Thoma a Fraunhofer IPA-tól, és PD Dr. Sebastian Ulbert és Dr. Jasmin Fertey a Fraunhofer IZI-től (balról jobbra) kapják a „Technológia az emberért és környezetéért” 2021-es díjat egy hatékonyabb, gyorsabb és környezetbarátabb vakcinagyártási folyamatért.

A vakcinák jelenleg nagy reménysugarak. Végül is segíteniük kell a társadalomnak felkészülni a COVID-19-re, és utat nyitni a normális élethez. Bár jelenleg egyértelműen a koronavírusra összpontosítanak – de a vakcinák más kórokozók ellen is alapvetőek. Egy három Fraunhofer-intézetből álló kutatócsoport most kifejlesztett egy hatékonyabb, gyorsabb és környezetbarátabb vakcina-előállítási módszert – és ezért a „Technik für den Menschen und seine Umwelt” (Technika az emberért és környezetéért) Fraunhofer-díjat kapta. Az elismerést a Fraunhofer Társaság éves konferenciája keretében, 2021. május 5-én adták át.

A vakcina-előállítás módjai évtizedek óta ismertek. Azonban egy új, inaktivált „Halott vakcina” gyártási eljárással a vakcinák a jövőben nemcsak gyorsabban, hanem környezetbarátabban, hatékonyabban és olcsóbban is előállíthatók lesznek, mint eddig. A csapatot képviselve Dr. Sebastian Ulbert és Dr. Jasmin Fertey a Leipzigi Zellterápia és Immunológia Intézettől (IZI), Frank-Holm Rögner a Dresdeni Organikus Elektronika, Elektronsugár- és Plazmatechnika Intézettől (FEP), valamint Martin Thoma a Stuttgarti Gyártástechnika és Automatizálás Intézettől (IPA) kapta a 2021-es „Technik für den Menschen und seine Umwelt” díjat. A zsűri különösen hangsúlyozza „az egyszerű és hatékony módszert, amely nagymértékben megőrzi a vakcinák hatásához szükséges struktúrákat, és teljes mértékben elkerüli a vegyi adalékokat”.

Gyorsított elektronok a kémia helyett: vírusok néhány milliszekundumban elpusztítva

Eddig a halott vakcinák gyártása kémiai anyagokon alapult: a kórokozókat toxikus vegyszerekkel, főként formaldehiddel tartották – amíg a vírus örökítőanyaga teljesen el nem pusztul, és nem tudnak többé szaporodni. Ez az inaktiválás. Ez azonban több szempontból problémás: egyrészt a vegyszer a vírus külső struktúráinak egy részét is elpusztítja, amelyek az immunrendszer számára szükségesek az antitestek képzéséhez. Emellett a gyártás során nagy mennyiségű toxikus vegyszert használnak, ami kihívást jelent a munkabiztonság szempontjából, és terheli a környezetet. És: vírusfüggően akár hetekbe, sőt hónapokba is telhet, mire a vírusokat ténylegesen „elpusztítják”.

A Fraunhofer-szakértő csapat új megközelítése ezeket a hátrányokat kiküszöböli. „A vírusokat nem toxikus vegyszerekkel inaktiváljuk, hanem elektronokkal bombázzuk” – magyarázza Ulbert. „A vírus külső burka szinte teljesen megmarad, nincsenek vegyszerek, amiket el kellene távolítani, és az egész folyamat csupán néhány másodpercig tart.” Az egyik legnagyobb kihívás az volt: az elektronok csak néhány száz mikrométer mélyen hatolhatnak be a folyadékokba, miközben energiájuk folyamatosan csökken. Ahhoz, hogy a folyadékban úszó vírusokat megbízhatóan elpusztítsuk, a folyadékréteg nem lehet vastagabb 100 mikrométernél – ráadásul egyenletesen kell szállítani. „Ehhez egy igényes berendezéstechnika volt szükséges, ezért a Fraunhofer IPA-t is bevontuk” – meséli Rögner.

Az út az ipari alkalmazás felé

A Fraunhofer IPA-nál Martin Thoma két megközelítést dolgozott ki a kihívás megoldására. „A tasakmodul alkalmas megbízható előkísérletekhez, míg a tekercsmodul nagyobb mennyiségekhez ideális” – írja a diplomás fizikus. Ezen az eszközön vizsgálta többek között influenza-, Zika- és herpeszvírusokat, valamint számos baktériumot és parazitát, amelyeket a tasak- és tekercsmodullal célzottan gyorsított elektronokkal kezeltek. „Sikeresen és biztonságosan inaktiváltuk az összes kórokozócsoportot” – örül a biológus.

A prototípust 2018-ban készítették el, üzembe helyezték a Fraunhofer IZI-nál, és továbbfejlesztették. Már a következő évben a kutatócsoport szerzett egy licencpartnert, és szerződéses licenctulajdont biztosított, közel egymillió euró értékben. Körülbelül öt-tíz év múlva a hűtőszekrény méretű gyártóegységek beépíthetők lesznek a gyógyszeripari gyártásba, és gyorsan, környezetbarát módon, hatékonyan gyárthatnak vakcinákat.