Keramischer 3D-Druck zur Beschleunigung der Impfstoffproduktion
Angesichts der verheerenden Auswirkungen der COVID-19-Pandemie braucht die Welt einen Impfstoff und zwar schnell. Die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs erfordert jedoch viel Zeit, große Anstrengungen und die höchsten Sicherheitsstandards, was zudem mit hohen Kosten verbunden ist. Mit Unterstützung des EU-finanzierten M-ERA.NET 2-Projekts (ERA-NET for materials research and innovation) geht ein Forschungsteam diese Herausforderungen an und trägt zur Entwicklung neuer Technologien bei, um die Impfstoffproduktion zu beschleunigen und die damit verbundenen Kosten zu reduzieren. Das Team, das als Teil eines Projekts mit dem Namen NESSIE neben M-ERA-NET 2 ebenfalls von nationalen Finanzierungsagenturen unterstützt wird, verwendet hochauflösenden Keramik-3D-Druck, um Chromatographiesäulen zu produzieren, die Adenoviren reinigen. In einer Pressemitteilung wird der Prozess erläutert: „Impfstoffkandidaten werden normalerweise in Multikomponenten-Umgebungen hergestellt, in denen zahlreiche Unreinheiten und entstandene Schadstoffe vorkommen, die beseitigt werden müssen. Dies erfordert zurzeit einen mehrstufigen Prozess mit dem Namen Chromatografie. Das Verfahren umfasst die Trennung eines Gemischs, indem es ein Medium (in diesem Fall eine Säule) durchläuft, in dem sich die Komponenten des Gemischs mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen und dadurch Unreinheiten entfernt werden.“ Wird es in den Frühphasen der Impfstoffentwicklung eingesetzt, können die Säulen „dazu beitragen, die Anzahl der erforderlichen Schritte bei der Reinigung zu reduzieren und somit auch die damit verbundenen Produktionskosten.“ In der Mitteilung wird angefügt: „Die Produktion der Säulen mithilfe der additiven Fertigung hat ermöglicht, dass die Säulen eine einzigartige hybride Struktur mit maßgenauen Formen aufweisen, die ihre Absorptionsfähigkeit erhöht. Durch den 3D-Druck kann außerdem der Grad der Porosität der Säule direkt gesteuert werden, wodurch der Trennprozess verbessert wird. Das Ergebnis ist ein verbesserter Säulendurchlauf, eine geringe Produktverdünnung und ein niedriger Lösungsmittelverbrauch.“ Weiter heißt es: „NESSIE hat erfolgreich seine ersten chromatografischen Träger produziert und wird sie demnächst anhand der Reinigung von Adenoviren testen. Ziel ist es, zum Maßstab für die Herstellung chromatografischer Geräte zu werden, die komplexe pharmazeutische Wirkstoffe reinigen.“
Vorteile von 3D
Die Projektpartner gehen davon aus, dass Technologien wie der 3D-Druck das Gesundheitssystem nachhaltig verbessern können. „Angesichts der derzeitigen Schließungen und des Mangels an medizinischen Versorgungsgütern hat der 3D-Druck bewiesen, dass die Fertigung vor Ort mehr als nur Prototypen herstellen kann“, heißt es in einem Blog. „Der 3D-Druck hilft durch die schnelle Nachbildung von Komponenten unabhängig vom Standort ... auf kostengünstige Weise.“ Das M-ERA.NET 2-Projekt, das NESSIE unterstützt, endet im Februar 2021. Das Konsortium von M-ERA-NET 2, das dem von Februar 2012 bis Januar 2016 laufenden Projekt M-ERA.NET (From Materials Science and Engineering to Innovation for Europe) folgt, unterstützt verschiedene Themenbereiche wie Oberflächen, Beschichtungen, Verbundstoffe, additive Fertigung und computergestützte Werkstofftechnik. Das M-ERA.NET-Netzwerk umfasst 43 nationale und regionale Förderorganisationen aus mehreren Ländern innerhalb und außerhalb Europas. Sein Ziel ist es, „sich gesellschaftlichen Herausforderungen und technologischen Bedürfnissen mit einer interdisziplinären Herangehensweise zu stellen und eine flexible Dachstruktur zur Verfügung zu stellen, die neue Themen in der Materialforschung und -innovation einschließlich Materialien für emissionsarme Energietechnologien und damit verbundene Produktionstechnologien umfasst“, laut Projektwebsite. Weitere Informationen: M-ERA.NET 2-Projektwebsite
Schlüsselbegriffe
M-ERA.NET 2, M-ERA.NET, COVID-19, 3D-Druck, Impfstoff, Säulenchromatographie, coronavirus