Asel Sartbaeva brachte ihre kleine Tochter zum Arzt, um Impfungen für ihre Kindheit zu erhalten - ein Ritual, das den meisten neuen Eltern vertraut ist -, als etwas ihre Aufmerksamkeit erregte. Der Arzt nahm den Impfstoff aus dem Kühlschrank und verabreichte ihn sofort, solange er noch kalt war.
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"Ich fragte ein bisschen naiv, warum sollten wir nicht warten, bis es warm wird", erinnert sich Sartbaeva. "Der Arzt sagte 'nein, nein, nein, wenn du es aufwärmen lässt, wird es verderben."
Die meisten Eltern würden es dabei belassen. Aber Sartbaeva ist Materialwissenschaftlerin und die Eigenschaften verschiedener Dinge auf der Welt sind für sie von Natur aus interessant. Sie ging nach Hause und googelte, woraus Impfstoffe bestehen und warum sie kalt gehalten werden müssen. Die Antwort lautete, dass die meisten Impfstoffe Proteine enthalten, die bei Raumtemperatur zerfallen. Und sie lernte etwas Schockierenderes - Impfstoffe während des Transports durch die Industrieländer kalt zu halten, ist so schwierig, dass etwa 40 Prozent aller Impfstoffdosen zerstört werden, bevor sie verwendet werden können.
"Ich war einfach entsetzt darüber, wie viele Impfstoffe heute verschwendet werden", sagt sie.
Also beschloss Sartbaeva, der Teil der Abteilung für Chemie an der Universität von Bath ist, etwas dagegen zu unternehmen. In den letzten drei Jahren hat sie eine Methode entwickelt, bei der Siliziumdioxid - das Basismaterial für Sand und Glas - verwendet wird, um winzige „Käfige“ um die Impfstoffproteine herum zu erzeugen. Die Kieselsäure bindet sich um die Proteine und passt sich ihren Formen an, um mehrere Schutzschichten zu bilden. Das soeben in der Fachzeitschrift Scientific Reports veröffentlichte Verfahren kann die Proteine bei Temperaturen von bis zu 100 Grad Celsius intakt halten. Die Proteine bleiben auch bis zu drei Jahre bei Raumtemperatur intakt. Wenn die Impfstoffe dann ihr Ziel erreichen, können die Siliciumdioxidkäfige unter Verwendung eines chemischen Prozesses abgewaschen werden.
Sartbaeva und ihr Team, die den Prozess als "Versilberung" bezeichnet haben, hoffen, dass dadurch Millionen von Dollar beim Kühltransport und bei verschwendeten Impfstoffen eingespart werden. Dies könnte es Impfstoffen ermöglichen, Orte mit mangelnder Infrastruktur zu erreichen, die die Kühlung erschweren.
"Wenn wir die Kosten senken könnten, wäre dies eine enorme Leistung", sagt sie. "Und wenn wir Impfstoffe ohne Kühlung sicher ausliefern können, können Menschen, die heute keinen Zugang zu Impfstoffen haben, diese bekommen."
Asel Sartbaeva (Universität Bath) Sartbaeva und ihr Team haben den Prozess am Tetanustoxoid getestet, dem Protein, das im Tetanus-Impfstoff verwendet wird. Sie testeten es auch an zwei anderen Proteinen - Pferdehämoglobin und einem Enzym aus Eiweiß. Das Verfahren arbeitet mit Impfstoffen auf Proteinbasis, einschließlich aller gängigen Impfstoffe für Kinder, wie DTaP (Diphtherie, Tetanus und Pertussis), MMR (Masern, Mumps und Röteln) und Pneumokokken-Impfstoff, der Lungenentzündung, Sepsis und Meningitis vorbeugen kann . Es funktioniert nicht mit der neueren Kategorie von DNA-Impfstoffen, die derzeit untersucht, aber noch nicht auf dem Markt sind.
Das Team hat Tierversuche begonnen, deren Ergebnisse in einem zweiten Artikel veröffentlicht werden.
Der nächste Schritt für Sartbaeva besteht darin, eine mechanische Methode zu perfektionieren, mit der das Siliciumdioxid aus den Impfproteinen entfernt werden kann, sodass kein chemisches Waschen erforderlich ist. Sie arbeiten derzeit an einer Methode, bei der der Impfstoff so stark geschüttelt wird, dass die kovalenten Bindungen des Silikons aufgebrochen werden. Das Material kann dann filtriert werden, um das Siliciumdioxid vom Protein zu trennen. Sie haben gute Ergebnisse erzielt, sagt Sartbaeva, aber sie müssen den Prozess von 20 Minuten auf 1 oder 2 verkürzen, bevor es in einem medizinischen Umfeld praktisch ist. Sie suchen auch aktiv nach Pharmaunternehmen, mit denen sie zusammenarbeiten können.
Für Sartbaeva, die seit 15 Jahren mit Silica arbeitet, war die Prozessarbeit enorm aufregend, aber auch nervenaufreibend. Silica war in dieser Eigenschaft noch nie verwendet worden, und jeder Misserfolg im Experimentierprozess erfüllte Sartbaeva mit Selbstzweifeln.
"Als es nicht funktionierte, sagte ich 'OK, vielleicht ist das verrückt, vielleicht sollte ich aufhören'", sagt sie. "Ich denke, das Schwierigste war wirklich zu glauben, dass es funktionieren würde."
