Der Haltbarkeit von Impfstoffen auf der Spur

Aus verschiedenen Studien der Weltgesundheitsorganisation (WHO) geht hervor, dass bis zu 35 % der frostempfindlichen Impfstoffe während ihres Transports unbrauchbar werden, weil sie Temperaturen unter dem Gefrierpunkt ausgesetzt sind. Die Folgen für die jeweils Betroffenen liegen auf der Hand. Es gilt für die Forschung daher, beständig Verfahren zur Überwachung der Lagertemperatur von Impfstoffen voranzutreiben.

Dies ist einer Gruppe von Chemikern der Universität Regensburg auf herausragende Weise gelungen. Ihnen gelang die Entwicklung eines neuartigen Frostsensors, der auf den Verpackungen von Impfstoffen angebracht wird und eine Unterschreitung der Lager- oder Transporttemperatur unter den Gefrierpunkt von Wasser durch eine irreversible Farbänderung zuverlässig anzeigt. Die Entwicklung wurde im Rahmen eines Forschungsvorhabens auf den Weg gebracht, das von der britischen Firma TimeStrip in einem Umfang von rund 150.000 Euro finanziell unterstützt wurde. Maßgeblich an den Forschungen beteiligt war PD Dr. Vladimir Mirsky, der mittlerweile einen Ruf auf eine Professur an die Hochschule Lausitz erhalten hat.

Die Regensburger Wissenschaftler hatten im Rahmen ihrer Forschungen verschiedene Probleme zu lösen. Im Vordergrund stand zunächst die Suche nach geeigneten Sensormaterialien, die eine markante Farbänderung am Gefrierpunkt von Wasser aufweisen. Hier fiel die Wahl auf Gold-Nanopartikel (Größe: 5 – 10 nm), die in Lösung eine tiefrote Färbung zeigen. Friert diese Lösung ein, erfolgt eine irreversible Aggregation der Partikel. Dabei geht die rote Farbe verloren und man erhält eine farblose Suspension.

Darüber hinaus muss ein Frostsensor eine gewisse Langzeitstabilität aufweisen. Auch das war mit der Wahl von Gold-Nanopartikel gegeben. In dem gewünschten Zeitraum von mehreren Monaten trat keine Farbänderung bei Lagerungen über den Gefrierpunkt auf. Um zu gewährleisten, dass der Impfstoff auf keinen Fall friert, wurde zudem der Gefrierpunkt der Lösung mit den Gold-Nanopartikeln geringfügig nach oben gesetzt, indem Wasser gegen „schweres“ (deuteriertes) Wasser ausgetauscht wurde. Dieses gefriert im Gegensatz zu normalem Wasser bereits bei 3,8 °C.

Der auf dieser Grundlage entwickelte Frostsensor ist mittlerweile in die Produktion (alpha-Serie) gegangen. Ein europäisches Patent ist eingereicht worden. Verschiedene Anwender konnten die Funktionsweise des Sensors bislang erfolgreich testen.

Ansprechpartner für Medienvertreter:
Prof. Dr. Otto Wolfbeis
Universität Regensburg
Institut für Analytische Chemie, Chemo- und Biosensorik
Tel.: 0941 943-4065
Otto.Wolfbeis@chemie.uni-r.de