Zwiększenie tempa produkcji szczepionek dzięki drukarce 3D do ceramiki
Skutki pandemii COVID-19 stają się coraz bardziej odczuwalne i nikt nie wątpi, że potrzebujemy jak najszybszego opracowania szczepionki przeciw wirusowi. Przygotowanie skutecznego rozwiązania w tym zakresie wymaga jednak czasu, znacznego nakładu pracy, jak również zachowania najwyższych norm bezpieczeństwa, a to oznacza duże koszty. Zespół badawczy prowadzących działania w ramach finansowanego przez UE projektu M‑ERA.NET 2 postanowił zająć się tymi problemami i wziąć czynny udział w opracowaniu nowych technologii, które przyśpieszyłyby proces produkcji szczepionki i zmniejszyły jego koszt. Zespół połączył pracę w ramach projektu M‑ERA.NET 2 ze wspieranym częściowo przez narodowe agencje finansowe projektem NESSIE, dzięki czemu zdołano wykorzystać drukarki 3D o wysokiej rozdzielczości, używające materiału ceramicznego do wykonania kolumn do chromatografii, które z kolei posłużą do oczyszczania adenowirusów. Cały proces wyjaśniono w komunikacie prasowym: „Potencjalne szczepionki powstają zazwyczaj w wieloskładnikowych środowiskach zawierających liczne zanieczyszczenia oraz niepożądane substancje będące ubocznym produktem zachodzących reakcji. Taki materiał wymaga oczyszczenia. Obecnie oczyszczanie wiąże się z przeprowadzeniem wieloetapowego procesu zwanego chromatografią. Procedura ta zakłada separację składników mieszaniny w wyniku przeprowadzenia ich przez ośrodek (w tym przypadku kolumnę), w którym każdy ze składników będzie poruszać się z inną prędkością. W ten sposób można odseparować i usunąć zanieczyszczenia”. Wprowadzenie kolumn do procesu na wczesnym etapie badań „może znacznie zmniejszyć liczbę kroków oczyszczania i tym samym ograniczyć koszty produkcji szczepionki”. Dalej czytamy: „Produkowanie kolumn z użyciem obróbki przyrostowej pozwala uzyskać w nich wyjątkową strukturę hybrydową o kształtach dobranych odpowiednio do danej mieszaniny, co zwiększa stopień absorbancji. Wykorzystanie druku 3D daje też bezpośrednią kontrolę nad stopniem porowatości kolumny, a to dodatkowo poprawia proces separacji składników mieszaniny. Całość przekłada się na zwiększenie wydajności pracy kolumny, niewielkie rozcieńczenie produktu i niskie zużycie rozpuszczalnika”. W komunikacie stwierdzono także: „Pierwsze fazy do chromatografów przygotowane w ramach projektu NESSIE są już gotowe i niebawem rozpocznie się ich sprawdzanie. Testem będzie oczyszczanie adenowirusów, a ostatecznym celem stworzenie wzorca produkcji urządzeń do chromatografii z przeznaczeniem do oczyszczania złożonych związków farmaceutycznych”.
Zalety technologii 3D
Uczestnicy projektu są przekonani, że technologie, takie jak druk 3D, mogą trwale podnieść jakość systemu opieki zdrowotnej. Na jednym z blogów czytamy: „W obecnej chwili, gdy zapasy środków medycznych gwałtownie się kurczą i powoli zaczynamy odczuwać ich brak, technika druku 3D dowiodła swojej przydatności w szerszym zakresie niż tylko przygotowywanie prototypów. Druk 3D sprawdza się także w przypadkach, w których – niezależnie od miejsca zapotrzebowania – należy szybko […] i tanio wyprodukować opracowane wcześniej komponenty”. Projekt M‑ERA.NET 2 (ERA-NET for materials research and innovation) wspierający projekt NESSIE zakończy się w lutym 2021 roku. Konsorcjum M-ERA.NET 2, następca projektu M-ERA.NET (From materials science and engineering to innovation for Europe) funkcjonującego od lutego 2012 roku do stycznia 2016 roku, wspiera badania prowadzone w różnych dziedzinach, m.in. dotyczących powierzchni, powłok, kompozytów, obróbki przyrostowej i obliczeniowej inżynierii materiałowej. Do sieci M-ERA.NET należą 43 krajowe i regionalne organizacje finansujące z kilku krajów europejskich i spoza Europy. Zgodnie z materiałami umieszczonymi na stronie projektu jego celem jest „wspomaganie badań interdyscyplinarnych, które pozwolą rozwiązywać problemy społeczne i odpowiedzą na zapotrzebowanie technologiczne poprzez zapewnienie zrzeszonym organizacjom elastycznej struktury patronackiej umożliwiającej prowadzenie badań i wprowadzanie innowacji w materiałoznawstwie, z uwzględnieniem technologii energetycznych o niedużej emisji dwutlenku węgla oraz powiązanych technologii produkcyjnych”. Więcej informacji: strona projektu M-ERA.NET 2
Słowa kluczowe
M-ERA.NET 2, M-ERA.NET, COVID-19, druk 3D, szczepionka, kolumna do chromatografii, coronavirus