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mRNA- und DNA-Impfstoffe

Nanotechnologie der Covid-19-Vakzinen

Durch die Covid-19-Impfstoffe erschließt sich für die Nanotechnologie im pharmazeutischen Bereich ein neues Anwendungsfeld. Bei den beiden mRNA-basierten Impfstoffen der Firmen Biontech/Pfizer (Comirnaty®) und Moderna (Covid-19 Vaccine, mRNA-1273) handelt es sich um nanopartikuläre Formulierungen des jeweiligen Polynukleotids. Die Hilfsstoffzusammensetzung der beiden Impfstoffe ist der Tabelle 1 zu entnehmen.

Die Nanostrukturen werden aus einem kationischen Lipid gebildet, das die anionische mRNA komplexiert, typischerweise in Kombination mit zwei Hilfslipiden, oftmals Cholesterol und ein pegyliertes (PEG: Polyethylenglykol) Lipid, die der Stabilisierung des Systems dienen (3). Die resultierenden Nanostrukturen sind nicht als Adjuvanzien aufzufassen, sondern dienen dem Schutz des Wirkstoffs und vermitteln einen Polynukleotid-Transport in die Zielzellen.

Funktion der Hilfsstoffe Comirnaty® Covid-19 Vaccine Moderna
Lipidgemisch der LNP ALC-0315:
((4-Hydroxybutyl)azandiyl)bis(hexan-6,1-diyl)bis(2-hexyldecanoat)
SM-102:
Heptadecan-9-yl 8-((2-hydroxyethyl) (6-oxo-6-(undecyloxy) hexyl) amino) octanoat
Lipidgemisch der LNP ALC-0159:
2-((Polyethylenglykol)-2000)-N,N-ditetradecylacetamid
PEG2000-DMG:
1,2-Dimyristoyl-rac-glycero-3-methoxypolyethylenglycol-2000
Lipidgemisch der LNP DSPC (Colfoscerilstearat):
1,2-Distearoyl-sn-glycero-3 phosphocholin
DSPC (Colfoscerilstearat):
1,2-Distearoyl-sn-glycero-3 phosphocholin
Lipidgemisch der LNP Cholesterol Cholesterol
Isotonisierung NaCl, KCl
Pufferkomponente KH2PO4 Tromethamin, Tromethamin HCl
Pufferkomponente Na2HPO4 x 2 H2O Essigsäure, Natriumacetat
Kryoprotektor Saccharose Saccharose
Lösungsmittel Wasser für Injektionszwecke Wasser für Injektionszwecke
Tabelle 1: Hilfsstoffzusammensetzung der mRNA-Impfstoffe Comirnaty® und Covid-19 Vaccine Moderna

Aufgrund der Hilfsstoffzusammensetzung der Impfstoffe werden die Nanostrukturen in manchen Veröffentlichungen fälschlicherweise als Liposomen bezeichnet, obwohl bei der Herstellung keine Lipidvesikel mit doppelschichtigem Membranaufbau resultieren. Vielmehr handelt es sich um Lipidnanopartikel (LNP) in einer Größenordnung von etwa 100 nm mit einer amorphen Kernstruktur (Abbildung 1, rechts) (4). Physikochemische Untersuchungen zeigen, dass das kationische Lipid zusammen mit der mRNA und dem Cholesterol die Kernstruktur bildet, während das pegylierte Lipid bevorzugt in einer kernumhüllenden Schicht zu finden ist (5).

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