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Raman-Spektroskopie aus Jena zur schnellen Analyse von Impfstoffen

Die Identität, Qualität, Wirksamkeit und Sicherheit von Impfstoffen lässt sich schnell, kostengünstig und zuverlässig mit lichtbasierten Verfahren überprüfen. Dies konnten InfectoGnostics-Forscher gemeinsam mit Wissenschaftlern des Paul-Ehrlich-Instituts nachweisen. Die Ergebnisse wurden jetzt von Dr. Anja Silge und ihren Kollegen im Fachjournal NPJ Vaccines veröffentlicht (doi:10.1038/s41541-018-0088-y).

Die Herstellung von Impfstoffen ist zeitaufwendig und erfordert qualitativ hochwertige Qualitätskontrollen, um Qualität, Sicherheit und Wirksamkeit zu garantieren. Schon Impfstoffe gegen nur einen Erreger setzen sich aus verschiedenen Bestandteilen bzw. Substanzen zusammen, noch zahlreicher sind die Bestandteile bei Kombinations­impfstoffen.

Die Mischung ist charakteristisch für jedes Impfstoffprodukt. Sowohl während der Herstellung, als auch vor der Markt­zulassung im Rahmen der gesetzlich vorgeschriebenen Chargenprüfung durch das Paul-Ehrlich-Institut (PEI) werden die Impfstoffe auf ihre Komponenten bzw. Qualität, Wirksamkeit und Sicherheit überprüft.

Innwieweit sich die Raman-Spektroskopie für die Identifikation und Unterscheidung von Impfstoffen nutzen lässt, wurde nun gemeinsam von InfectoGnostics-Forschern und Wissenschaftlern des Paul Ehrlich-Instituts untersucht. In Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Isabelle Bekeredjian-Ding, Leiterin der Abteilung Mikrobiologie am PEI und Mitglied im Fachlichen Beirat von InfecoGnostics, untersuchten Wissenschaftler der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Leibniz-Institut für Photonische Technologien um Prof. Dr. Jürgen Popp das Potential des photonischen Verfahrens für die Impfstoffprüfung.

Molekularer Fingerabdruck wird durch spezifische Licht-Rückstreuung bestimmt

Bei der Raman-Spektroskopie werden Moleküle oder Festkörper mit Laserlicht bestrahlt. Über die inelastische Streuung des Lichts und die damit einhergehenden Frequenzunterschiede zum eingestrahlten Licht lassen sich Rückschlüsse auf die untersuchte Substanz ziehen. Man spricht auch von einem sogenannten molekularen Fingerabdruck, der die schnelle und einfache Identifizierung von jeglichen Molekülen erlaubt. Die Methode wird beispielsweise zur Untersuchung der Materialeigenschaften von Halbleitern oder für die Infektionsdiagnostik genutzt. Das Verfahren wird zudem in der Qualitätskontrolle von chemischen Arzneimitteln (Tablettenform) und in der Arzneimittelherstellung (Fermenter) eingesetzt und für die Identifikation gefälschter Arzneimittel verwendet.

Die Forscher erstellten aus luftgetrockneten Proben von Kombinationsimpfstoffen, die Antigene von Tetanus, Diphtherie und Pertussis (DTaP-Impfstoffe) enthielten, Raman-Maps, um die spezifischen Raman-Signaturen zu analysieren. Tatsächlich ließen sich über diese spezifischen Signaturen die Impfstoffe identifizieren und unterscheiden. Die Untersuchungen bestätigen, dass sich mit der Raman-Spektroskopie als Analyse­methode herstellerspezifische Impfstoffzubereitungen analysieren und klassifizieren lassen. Die Ergebnisse bieten eine gute Ausgangsbasis für die Entwicklung eines einfachen und zuverlässigen Testsystems für die Impfstoff-Identifikation und die Qualitätsprüfung.


Referenz:

Silge A, Bocklitz T, Becker B, Matheis W, Popp J, Bekeredjian-Ding: Raman spectroscopy-based identification of toxoid vaccine products npj Vaccines volume 3, Article number: 50 (2018).
doi: 10.1038/s41541-018-0088-y