Fotochemisches Produktionsverfahren für pflanzlichen Wirkstoff

Grüne Chemie gegen Malaria

21.04.2018 An den Folgen von Malaria sterben weltweit jährlich rund 650.000 Menschen. Das wichtigste Medikament im Kampf gegen die vom Parasiten Plasmodium verursachte Krankheit enthält Artemisinin, einen aus dem Einjährigen Beifuß (Artemisia annua) isolierten pflanzlichen Wirkstoff.

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MPI für Kolloid- und Grenzflächenforschung_Artemisinin_Malaria

Artemisinin (weiße Kristalle) lässt sich mit dem neu entwickelten Verfahren kostengünstiger, effizienter und umweltfreundlicher herstellen. (Bild: Bild: MPI für Kolloid- und Grenzflächenforschung)

Die Entdeckerin des Wirkstoffs, die Chinesin Youyou Tu, erhielt für diesen wichtigen Beitrag zur Bekämpfung parasitärer Erkrankungen 2015 den Nobelpreis für Medizin. Millionen von Infizierten können sich das effektive Artemisinin-Präparat allerdings nicht leisten. Zudem schwankt der Preis für das Medikament, weil die Substanz aus der vor allem in China und Vietnam wachsenden Pflanze je nach Jahreszeit mehr oder weniger gut verfügbar ist.

Das soll sich nun ändern: Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung haben in mehreren Schritten einen Weg entwickelt, den Wirkstoff einfacher herzustellen. Bereits 2012 hatten Peter Seeberger, Direktor der Abteilung Biomolekulare Systeme, und seine Kollegen herausgefunden, dass sich Artemisinin auch aus Dihydroartemisininsäure herstellen lässt, die als Nebenprodukt bei der Isolierung anfällt. Dieser Stoff liegt in der Pflanze in etwa zehnfach höherer Konzentration vor, wurde aber bislang verworfen. Zudem lässt sich Dihydroartemisininsäure leicht in gentechnisch veränderter Hefe erzeugen.

Einfache und preiswerte Fotochemie

Die Umwandlung von Dihydroartemisininsäure in Artemisinin gelingt mit einer fotochemischen Reaktion in einem einzigen Schritt. Sie ist außerdem in einem kontinuierlichen und somit großtechnisch realisierbaren Prozess möglich. „Die Fotochemie stellt ein einfaches und preiswertes Mittel dar, die Pharmaindustrie nutzt sie bislang aber nicht, weil sie sich so schlecht kontrollieren und kaum in großem Maßstab betreiben ließ“, erklärt Seeberger. In die großen Reaktionsgefäße, mit denen Industrieunternehmen arbeiten, dringen Lichtblitze von außen nicht tief genug.

Genau dieses Problem lösen die Wissenschaftler mit einem raffinierten Trick: Sie schicken das Reaktionsgemisch mit allen nötigen Zutaten durch einen dünnen Schlauch, den sie um eine Lampe mit ultraviolettem Licht gewickelt haben. In dieser Konstruktion durchdringt das Licht das gesamte Reaktionsmedium und bringt die chemische Umwandlung sehr effizient in Gang. „Wir betreiben die Synthese nicht als Eintopfreaktion in einem Gefäß, sondern in einem Durchflussreaktor; dies erlaubt es uns, die Reaktionsbedingungen sehr genau einzustellen“, erklärt Seeberger. So fließe aus dem Schlauch nach nur viereinhalb Minuten eine Lösung, in der 40 % der Dihydroartemisininsäure zu Artemisinin geworden sei. Nur rund 800 solcher Fotoreaktoren sollen ausreichen, um den Weltbedarf an Artemisinin zu decken.

Heftausgabe: April 2018
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