Premio Fraunhofer »Tecnologia per l'uomo e il suo ambiente« 2021 per un metodo di produzione di vaccini più efficiente, più rapido e più rispettoso dell'ambiente

Per un processo di produzione di vaccini più efficiente, rapido e rispettoso dell'ambiente, viene assegnato il Premio Fraunhofer "Tecnologia per le persone e il loro ambiente" 2021 a Frank-Holm Rögner del Fraunhofer FEP, Martin Thoma del Fraunhofer IPA, e al PD Dr. Sebastian Ulbert e alla Dr.ssa Jasmin Fertey del Fraunhofer IZI (da sinistra a destra). / Frank-Holm Rögner del Fraunhofer FEP, Martin Thoma del Fraunhofer IPA, e il PD Dr. Sebastian Ulbert e la Dr.ssa Jasmin Fertey del Fraunhofer IZI (da sinistra a destra) ricevono il Premio Fraunhofer "Tecnologia per le persone e il loro ambiente" 2021 per un processo di produzione più efficiente, rapido e rispettoso dell'ambiente per i vaccini.

I vaccini sono attualmente grandi portatori di speranza. Dopotutto, dovrebbero aiutare a preparare la società contro COVID-19 e a spianare la strada per un ritorno a una vita normale. Sebbene l'attenzione attualmente sia chiaramente rivolta al virus Corona – i vaccini contro altri agenti patogeni sono comunque fondamentali. Un team di ricercatori di tre istituti Fraunhofer ha sviluppato ora una produzione di vaccini più efficiente, più rapida e più ecologica rispetto alla produzione tradizionale – e per questo ha ricevuto il premio Fraunhofer "Tecnologia per l'uomo e il suo ambiente". La cerimonia di premiazione si è svolta nell'ambito della riunione annuale della Fraunhofer Gesellschaft il 5 maggio 2021.

Le modalità di produzione dei vaccini sono note da decenni. Tuttavia, con una nuova procedura per la produzione di "vaccini inattivati" – i cosiddetti vaccini "morti" – i vaccini potranno essere prodotti in futuro non solo più rapidamente, ma anche in modo più ecologico, efficiente e a minor costo rispetto al passato. Rappresentanti dei loro team, il Dr. Sebastian Ulbert e il Dr. Jasmin Fertey dell'Istituto Fraunhofer per la Terapia Cellulare e l'Immunologia IZI di Lipsia, Frank-Holm Rögner dell'Istituto Fraunhofer per l'Electronica Organica, la Tecnologia a Raggi Elettronici e la Tecnologia a Plasma FEP di Dresda, e Martin Thoma dell'Istituto Fraunhofer per la Tecnologia di Produzione e Automazione IPA di Stoccarda sono stati premiati con il premio Fraunhofer "Tecnologia per l'uomo e il suo ambiente" 2021. La giuria ha sottolineato in particolare "il metodo semplice ed efficiente, che preserva in larga misura le strutture importanti per l'efficacia del vaccino e che evita completamente l'uso di additivi chimici necessari altrimenti".

Electtroni accelerati invece di chimica: uccidere i virus in millisecondi

Finora, la produzione di vaccini inattivati si basava su sostanze chimiche: i patogeni venivano conservati con sostanze chimiche tossiche, soprattutto formaldeide, finché le informazioni genetiche dei virus non venivano completamente distrutte e non potevano più riprodursi. Questo processo è chiamato inattivazione. Tuttavia, presenta diversi problemi: da un lato, la sostanza chimica distrugge anche alcune strutture esterne di cui il sistema immunitario ha bisogno per produrre anticorpi. Inoltre, nella produzione industriale di vaccini si accumulano grandi quantità di sostanze chimiche tossiche, rappresentando una sfida per la sicurezza sul lavoro e un onere per l'ambiente. E, a seconda del virus, può richiedere settimane, a volte anche mesi, prima che i virus siano effettivamente "uccisi".

Il nuovo approccio del team di esperti Fraunhofer elimina tutti questi svantaggi. "Invece di inattivare i virus con sostanze chimiche tossiche, li colpiamo con elettroni", spiega Ulbert. "L'esterno dei virus rimane quasi completamente intatto, non abbiamo sostanze chimiche da smaltire, e l'intero processo dura solo alcuni secondi." La sfida da affrontare: gli elettroni possono penetrare solo pochi centinaia di micrometri nelle sostanze liquide, perdendo progressivamente energia. Per uccidere affidabilmente i virus che nuotano nel liquido con gli elettroni, il film di liquido non deve essere più spesso di circa 100 micrometri – inoltre, deve essere trasportato in modo uniforme. "Per questo è stata necessaria una tecnologia di impianto complessa; per questo motivo abbiamo coinvolto anche l'Istituto Fraunhofer IPA", racconta Rögner.

Verso l'applicazione industriale

All'Istituto Fraunhofer IPA, Martin Thoma ha sviluppato due approcci per risolvere la sfida. "Il modulo a sacchetto è adatto per prove preliminari significative, mentre il modulo a rotolo si distingue per le quantità maggiori", descrive il fisico diplomato. Con questa configurazione, Fertey ha studiato tra l'altro virus dell'influenza, Zika e herpes, oltre a numerosi batteri e parassiti, trattati tramite il modulo a sacchetto e a rotolo con elettroni mirati e accelerati. "Siamo riusciti a inattivare con successo e in modo sicuro tutte le classi di agenti patogeni", si felicita la biologa.

Il prototipo è stato completato nel 2018, messo in funzione presso l'Istituto Fraunhofer IZI e ulteriormente sviluppato. Già l'anno successivo, il team di ricercatori ha ottenuto un partner per la licenza e ha assicurato contrattualmente ricavi di licenza di quasi un milione di euro. In circa cinque o sette anni, i moduli di produzione di dimensioni simili a frigoriferi potrebbero essere integrati nella produzione farmaceutica e produrre vaccini – rapidamente, ecologici ed efficienti.