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 |
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).
Das Virus SARS-CoV-2 hat unsere Welt verändert. Seit Ende 2019 verbreitet sich der Erreger von Covid-19 und stellt die Wissenschaft vor enorme Herausforderungen. Sie hat sie angenommen und rasch Tests und Impfungen, auch für Kinder, entwickelt. Eine Übersicht über unsere Berichterstattung finden Sie auf der Themenseite Coronavirus.
