Oberflächenfunktionalisierte Silica-Partikel zur hochspezifischen Wirkstoffaufreinigung (SILISURF-Chrom)

Im Projekt SILISURF-Chrom (Oberflächenfunktionalisierte Silica-Partikel zur hochspezifischen Wirkstoffaufreinigung) befasst sich die Hochschule Reutlingen mit einer reproduzierbaren Herstellungsmethode für Silica-Partikel, deren Oberfläche funktionalisiert ist und die in HPLC-Trennsäulen zur spezifischen Aufreinigung von Wirkstoffen eingesetzt werden können. Das Projekt ist im April 2019 gestartet und wird von Prof. Dr. Andreas Kandelbauer geleitet.

Herausforderung 

Die Wirkstoffforschung ist abhängig von leistungsfähigen Trennmethoden, mit denen die eigentlichen Wirkstoffe aus einem Gemisch von Molekülen herausgelöst werden können. Dabei kommt häufig die so genannte HPLC (Hochdruck-Flüssigkeitschromatografie) zum Einsatz: Bei dieser Methode lässt man das Gemisch über eine Trennsäule laufen. Diese Säule ist mit speziellen Partikeln gefüllt, die unterschiedliche Moleküle unterschiedlich lange zurückhalten. Bei sehr ähnlichen Molekülen stößt die Methode allerdings an Grenzen. Dies ist insbesondere bei therapeutisch wirksamen Peptiden problematisch: Kleine Abweichungen in der Aminosäure-Abfolge des Peptids oder leichte Verunreinigungen mit anderen Peptiden können schwere Auswirkungen auf die Gesundheit haben. Da eine saubere Trennung des gewünschten Peptids von allen unerwünschten Nebenprodukten von essentieller Bedeutung ist, ergeben sich hohe Anforderungen an industrielle Trenntechniken.

Ziele und Vorgehen 

Silica-Partikel haben den Vorteil, dass sie kostengünstig hergestellt und umweltfreundlich entsorgt werden können. Bei den üblichen Herstellungsprozessen fallen allerdings Teilchen in vielen unterschiedlichen Größen an. Im Projekt SILISURF-Chrom sollen Silica-Partikel mit funktionalisierter Oberfläche als Trennmaterial entwickelt werden. Die Partikel sollen eine besonders spezifische und hydrophobe Oberfläche erhalten und zudem eine sehr gleichmäßige Größenverteilung aufweisen. Ziel der Arbeiten ist ein neues Säulenmaterial mit überragenden Trennleistungen, das zudem auch im industriellen Maßstab zuverlässig hergestellt werden kann. Gleichzeitig will das Projektteam relevante Prozess- und Materialdaten sammeln und daraus Modelle erstellen, um den Zusammenhang zwischen Partikeleigenschaften und Synthesebedingungen zu erforschen.

Innovationen und Perspektiven 

Die moderne, zunehmend personalisierte Medizin ist abhängig von der Verfügbarkeit individualisierter Wirkstoffe - die wiederum nur mit entsprechenden Trennmethoden bereitgestellt werden können. Der Erfolg des Projekts SILISURF-Chrom soll also vor allem langfristig Wirkung zeigen: in einer deutlich besseren Versorgung mit biologisch aktiven Peptiden, die individuelle Behandlungen ermöglichen. Eine Trennphase mit Eigenschaften, die diejenigen bisher verfügbarer Materialien weit übertreffen, wird die Hochleistungs-Trennmethoden zudem stark voranbringen. Das Projektteam plant die Einreichung entsprechender Patente und denkt bereits über mögliche Folgeprojekte nach, die die neu entwickelte Synthesetechnik auf andere Wirkstoffklassen ausweiten.