Magdeburg Günstige Malaria-Mittel durch innovative Technik

Ein halbe Million Menschen stirbt jährlich an der Malaria, überwiegend Kinder. Es gibt zwar Medikamente, doch die sind vergleichsweise teuer und vor allem werden sie oft gefälscht und bleiben deshalb wirkungslos. Am Magdeburger Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme wurde eine Technologie entwickelt, die Wirkstoffe gegen Malaria kostengünstig mit Hilfe einer Pflanze herstellen kann. Uli Wittstock hat sich das Verfahren erklären lassen.

Eine Frau zeigt Artemisinin aus der Artemisia annua
Bildrechte: imago images/Xinhua

Wer zu viel Salz ins Essen gibt, der hat nach dem Umrühren keine Möglichkeit, es wieder herauszuholen. Am Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme in Magdeburg sitzen Experten, die sich mit solchen Problemen beschäftigen – nämlich chemische Verbindungen aus Substanzen herauszubekommen, die man unbedingt braucht.

Allerdings geht es nicht um Salz, sondern um komplizierte Moleküle die auch noch in komplizierter Lösung schwimmen. Institutsdirektor Prof. Andreas Seidel-Morgenstern erklärt: "Das ist ein spezielles Know-how hier in Magdeburg, dass wir komplizierte Mischungen auftrennen können, um gewisse Zielmoleküle herauszulösen, auch in Präsenz von teilweise sehr ähnlichen Stoffen. Das sind sehr aufwändige Trennprozesse. Unter anderem setzen wir Hilfsstoffe ein, die unterscheiden können zwischen sehr ähnlichen Molekülen. Aber wir wollen gezielt einen Stoff herausholen. Alles andere soll in der Lösung bleiben."

International hat das Magdeburger Verfahren für Aufsehen gesorgt. Es geht um die Herstellung von Artemisinin. Der Stoff wurde vor 50 Jahren quasi wiederentdeckt, als indirekte Folge des Vietnamkriegs. Als im Kampfgebiet die Malaria wütete, befürchtete China ein Übergreifen der Krankheit auf das eigene Hoheitsgebiet. Mao Tse Tung befahl, ein Gegenmittel zu finden: "Der Auftrag ging an ein Institut, das sich mit Pflanzenheilkunde auskannte. Die Forscherin Tou Youyou hat sich über 2.000 Pflanzen vorgenommen und dazu alte chinesische Aufzeichnungen zu Rate gezogen. Es gab Hinweise, dass einige Pflanzen bei Fieberschüben sehr gut wirken. Der aus technischer Sicht wichtige Hinweis war aber, dass man bei niedrigen Temperaturen extrahieren muss", erklärt Andreas Seidel-Morgenstern.

Mächtiges Kraut

ein lokaler Bauer, entfernt Unkraut im Artemisia-Annua-Feld
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Einjähriger Beifuss, so heißt die Pflanze, die da nicht aufgekocht werden darf. Tou Youyou erhielt für ihre Entdeckung 2015 den Nobelpreis. Allerdings gibt es mit dem Beifuss ein Problem: Artemisinin produziert er nur sehr spärlich. Aus zwei Tonnen Trockenmaterial lassen sich gerade mal zwei bis drei Kilo gewinnen.

Drei Wissenschaftler nahmen sich des Problems an: Kerry Gilmore aus Connecticut, Peter Seeberger aus Potsdam sowie Andreas Seidel-Morgenstern aus Magdeburg. Die erste Erkenntnis war, dass die Pflanze ein Vorprodukt herstellt. Zweite Erkenntnis: Diese Vorprodukt kann man nach der Ernte technisch nachreifen lassen: "Da kann die Chemie nachhelfen, indem man diese Vorstufe mit künstlichem Licht, die Sonne quasi imitierend, zusammenbringt. Hinzu kommt noch ein Fotokatalysator, der die Reaktion, die in der Pflanze abläuft, beschleunigt. Wir sind in der Lage, das in fünf Minuten zu machen. Am Ende hat man die Produktion verdoppelt", sagt Seidel-Morgenstern.

Die Ausbeute ist also deutlich erhöht. Doch das Verfahren hat noch einen weiteren Vorteil. Trotz des hohen wissenschaftlichen Aufwands erfordert es nämlich keine großen und komplizierten Anlagen: "Man schiebt die Blattmasse durch eine Art Fleischwolf, und wir können in relativ kurzer Zeit sehr effektiv fast alles rausholen. Man will eben auch nichts verlieren. Aber die Technologie ist einfach. Die kann sozusagen nah an den Landwirten installiert werden. Das müssen keine komplizierten, hochgezüchteten Produktionsanlagen seien. Der Ansatz ist, das so einfach wie möglich zu gestalten", führt Seidel-Morgenstern aus.

Die Nachfrage steigt

Für diese Entwicklung erhielten die drei Forscher den Preis für bezahlbare grüne Chemie, verliehen von der American Chemical Society. Ehemalige Tabakfarmer in Kentucky testen inzwischen den Anbau der Pflanze. Die Nachfrage nach Malaria-Medikamenten könnte steigen, auch wegen des Klimawandels. Seidel-Morgenstern erklärt auch:

"In diesen Covid-Zeiten, werden solche Dinge völlig vergessen, dass es nämlich sehr, sehr viele Menschen gibt, die an Malaria sterben. Und die Zahl wird zunehmen, weil die Klimaveränderung die Lebensbereiche der Moskitos verschiebt, also der Mücken, die das übertragen. Indien könnte es besonders stark treffen. Deshalb müssen die Medikamente billiger werden. Hinzu kommt das große Problem der Medikamentenfälschung. Weil die Menschen sparen müssen, kaufen sie billige Medikamente und der Wirkstoff ist nicht drin."

Übrigens gab es natürlich auch Versuche, Artemisinin künstlich herzustellen. Allerdings ist das Molekül sehr komplex und benötigt einen hohen technischen und finanziellen Aufwand. Verfahrenstechniker Andreas Seidel-Morgenstern räumt ein, dass die Natur eben oft um einiges eleganter ist als ihre technische Nachbildung.

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