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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Inaktivierung von Krankheitserregern in Flüssigkeiten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die Entwicklung von wirksamen Impfstoffen bzw. Vakzinen für die vorbeugende Bekämpfung viraler und bakterieller Infektionskrankheiten ist ein zentraler Bestandteil des medizinischen Entwicklung. Bei der Herstellung von Impfstoffen ist es zwingend erforderlich, eine Inaktivierung der Krankheitserreger im Impfstoff vorzunehmen.
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Grundsätzlich wird hierbei unterschieden zwischen Lebendimpfstoffen, die Viren oder Bakterien in abgeschwächter Form aufweisen und Todimpfstoffen, die inaktivierte und abgetötete Viren oder Bakterien beinhalten. Hierbei kann grundsätzlich festgestellt werden, dass ein sogenannter attenuierter Lebendimpfstoff deutlich wirksamer ist als ein Todimpfstoff, da die Krankheitserreger im Lebendimpfstoff noch in der Lage sind sich in kontrolliert abgeschwächter Form zu vermehren und somit auch eine deutliche Immunantwort auszulösen. Bei der Herstellung bspw. von Lebendvakzinen werden Virusmutanten verwendet, die Antigene wie das Wildtypvirus besitzen, jedoch eine verringerte Pathogenität zeigen.
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Todimpfstoffe sind demgegenüber leichter verträglich und schließen die Gefahr einer Erkrankung ausgelöst durch die noch aktiven Krankheitserreger aus. Insbesondere sind Todimpfstoffe beispielsweise bei Schwangerschaften indiziert, um hier jegliches Risiko für das noch ungeborene Kind ausschließen zu können.
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Im Stand der Technik sind verschiedene Wege aufgezeigt, um Mikroorganismen bei der Impfstoffgewinnung zu inaktivieren. Hierbei werden beispielsweise chemische Verfahren verwendet, bei denen Mikroorganismen mittels Formaldehyd, Hydroxylamin oder β-Propio-lacton inaktiviert werden, wobei diese Verfahren den Nachteil aufweisen können, die Mikroorganismen durch Denaturierung zu beschädigen wodurch die durch die Impfung angestrebte Immunreaktion des Körpers nur bedingt erreicht wird oder der Impfschutz sogar vollständig ausbleibt. Zudem ist nachteilig, dass zur Inaktivierung der Mikroorganismen längere Einwirkzeiten dieser Stoffe erforderlich sind. So benötigt das häufig verwendete Verfahren zur Virusinaktivierung bei der Impfstoffherstellung durch die Behandlung von Viren mit Formalin eine lange Inkubationszeit von bis zu 15 Tagen, um eine ausreichende Reduktion der Virusaktivität sicherzustellen.
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Eine alternative Möglichkeit ist eine Bestrahlung von Viren mittels UVC-Strahlung, wie dies auch bei der Desinfektion beispielsweise von Raumluft zur Anwendung kommt. Dieses Verfahren basiert auf der zelltoxischen und mutagenen Wirkung der UVC-Bestrahlung, wobei auch bei diesem Verfahren die Problematik besteht, dass die eine Immunreaktion auslösenden Eigenschaften des Impfstoffes durch die Bestrahlung zerstört werden können.
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Zudem können UVC-Strahlen nur begrenzt in beispielsweise Flüssigkeiten eindringen, weshalb eine Gefahr besteht, dass die Mikroorganismen nicht vollständig inaktiviert werden. Die Hauptproblematik hierbei liegt darin, die Strahlungsdosis zum einen gleichmäßig zu verteilen, um alle Krankheitserreger zu inaktivieren, gleichzeitig aber auch derart zu beschränken, dass keine über das gewünschte Maß hinausgehende Destruktion oder Denaturierung erfolgt, die die Impfeigenschaften des Stoffes reduzieren würden.
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Die Problematik besteht insbesondere darin, daß beim Inaktivierungsvorgang gegeben sein muß, daß alle Viren im Impfstoff inaktiviert sind, um eine sichere und risikofreie Impfung durchführen zu können. Gleichzeitig muß aber die Immunogenität der viralen Proteine bestehen bleiben. Aufgrund von immer wieder auftretenden Problemen mit nicht vollständig inaktivierten Gesamtvirus-Impfstoffen wie auch mit Verunreinigungen der Impfstoffe mit Zellkomponenten oder unerwünschten Virispartikeln sind alternativen Inaktivierungsverfahren noch immer eine wichtige Herausforderung.
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In der
US 4 314 997 wird ein Verfahren zur Zerstörung von Endotoxinen und koagulierungsaktiven Substanzen sowie zur Inaktivierung von Hepatitis-Viren unter Verwendung von 0,25% bis 10% nicht-denaturierender Amphiophilen beschrieben.
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Die
US 4 673 733 A betrifft ein Verfahren zur Inaktivierung von Viren und Pyrogenen unter Verwendung eines Inaktivierungsgens.
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Die
US 4 164 565 behandelt ein Vakzin gegen virale Hepatitis mit Hepatitis B-Oberflächenantigenen, einschließlich "e-Antigenen".
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Die
DE 3505728 C2 offenbart ein Verfahren zur praktisch vollständigen Zerstörung der in einem biologischen Medium enthaltenen Nukleinsäuren durch Behandlung mit Laserstrahlpulsen.
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Die
DE 69533942 T2 beschreibt ein Verfahren zur invitro-Aktivierung der Pathogene in biologischem Material und insbesondere zur Inaktivierung von Pathogenen in Lösungen, die rote Blutkörperchen enthalten, vor der klinischen Untersuchung oder Transfusion. Erfindungsgemäß wird eine Verbindung mit einem nukleinsäurebindenden Ligand und einer Senfgruppe selektiv zur Behandlung der Kontamination durch nukleinsäureenthaltende Mikroorganismen, einschließlich pathogener Viren, eingesetzt.
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Neben diesen Verfahren sind auch physikalische Reinigungsverfahren für die Entfernen von Substanzen aus Flüssigkeitsproben bekannt. Beispiele hierfür sind die Präzipitation, Zentrifugation, Filtration, Chromatographie und Verdampfung, wobei all diese Verfahren mit unterschiedlichem Erfolg im Hinblick auf die Ausbeute, den Zeitaufwand, die Reinheit und Kosten angewendet werden. Im Bereich der biologischen Reinigung sind die Zentrifugation, Chromatographie und Filtration besonders nützlich, um äußerst wertvolle Substanzen aus den Flüssigkeitsproben mit hohen Ausbeuten zu erhalten. Diese Verfahren haben sich allerdings als ungeeignet erwiesen in Bezug auf die Inaktivierung von Krankheitserregern bei der Impfstoffherstellung.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Inaktivierung von Krankheitserregern in Flüssigkeiten durch Ionisierung mittels schwachem Gleichstrom zu schaffen, die es ohne Bestrahlung und chemische Zusatzstoffe ermöglicht, Impfstoffe mit inaktivierten Viren oder Bakterien zur Verfügung zu stellen. Hierbei soll der Grad der Inaktivierung im Hinblick auf attenuierte Lebendimpfstoffe genau einstellbar sein, um so die ausgelöste Immunreaktion sicher steuern zu können.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Inaktivieren von Krankheitserregern in Flüssigkeiten wird in seinem grundsätzlichen Aufbau gebildet aus einem Außen- bzw. Unterteil, welches eine beispielsweise schalenförmige Aufnahme oberseitig aufweist. In diese Aufnahme wird ein als Gegenstück zur Aufnahme positiv geformter Einsatz, beispielsweise ein schalenförmiger Einsatz, eingesetzt, sodass ein schmaler und gleichmäßig ausgebildeter Spaltraum zwischen diesem Einsatz und dem Außen- bzw. Unterteil gebildet wird. Dieser Spaltraum dient der Aufnahme der zu behandelnden Flüssigkeit, die durch einen Eintrag von Silberionen behandelt wird.
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Hintergrund der Erfindung ist es, Flüssigkeiten, die Krankheitserreger enthalten, durch die ionisierende Behandlung mit Silberionen nicht vollständig von Krankheitserregern zu befreien, sondern diese Krankheitserreger lediglich zu inaktivieren. Es hat sich hierbei herausgestellt, dass die beschriebene Vorrichtung besonders gut regelbar ist was die Inaktivierung der Krankheitserreger anbetrifft, da je nach angelegter Stromstärke und Dauer der Behandlung und somit der hiervon abhängige Eintrag von Silberionen in die gleichmäßig und dünn im Spaltraum verteilte Flüssigkeit die Inaktivierung der Krankheitserreger unterschiedlich ausfällt bis hin zu einer vollständigen Zerstörung der Krankheitserreger.
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So hat sich insbesondere vorteilhafterweise gezeigt, dass bei genauer Dosierung der Parameter der Behandlung die Krankheitserreger noch vollständig erhalten bleiben und lediglich außer Funktion gesetzt und inaktiviert werden. Dies ist das angestrebte Ergebnis, um bspw. ein Serum als Ausgangsbasis für eine Impfstoffgewinnung zu behandeln, da die im Serum enthaltenen Krankheitserreger keine Gefahr mehr für den Empfänger darstellen und trotzdem eine Reaktion des Immunsystems auf die noch vorhandenen aber deaktivierten Krankheitserreger stattfindet.
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Das untere negativ geformte Aufnahmeteil stellt in dieser Bauform die Negativelektrode da. Diese braucht keine besondere Beschichtung und kann beispielsweise aus Edelstahl oder ähnlichem bestehen. Es ist lediglich sicherzustellten, dass aus dieser Negativelektrode als Aufnahme kein unerwünschter Ioneneintrag in die Flüssigkeit erfolgt, was die eigentliche Behandlung behindern könnte. Ansonsten ist in einer Basisbauform der Vorrichtung keine spezielle Beschichtung erforderlich.
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Der positiv geformte Einsatz ist die Positiv-Elektrode, die mit Reinsilber beschichtet ist oder aus Reinsilber besteht. Im geschlossenen, eingesetzten Zustand besteht ein völlig gleichmäßig verlaufender Spaltraum mit einem Abstand von etwa 2–5 mm zwischen dem Einsatz und der Aufnahme, wodurch die zu behandelnde Flüssigkeit sich in diesem Spaltraum flächig verteilt, wodurch sichergestellt ist, dass die Behandlung und der Eintrag der Silberionen über die gesamte Fläche in die Flüssigkeit gleichmäßig erfolgen kann.
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Daher ist eine vorteilhafte Ausführung der Vorrichtung eine schalenförmige Aufnahme mit entsprechend geformtem Einsatz. Es ist auch eine Vielzahl anderer Gestaltungen möglich, wobei eine Ausbildung von Ecken oder stumpfen Kanten beispielsweise bei dem Ineinandergreifen kastenförmiger Elemente Nachteile aufweist insbesondere was die Reinigung der Vorrichtung anbetrifft. Daher ist eine schalenförmige Aufnahme mit entsprechend geformtem Einsatz eine bevorzugte Bauform.
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Die Vorrichtung ist zweckmäßigerweise nicht als eine geschlossene bauliche Einheit vorgesehen, da das obere positive Elektrodenelement des Einsatzes, welches mit Silber beschichtet ist, bei der Behandlung der Flüssigkeiten einer Oxidationsreaktion unterliegt. Das heißt, an der Silberbeschichtung kommt es zu einer Oxydation, die zu einer Verfärbung der Silberbeschichtung in diesem Bereich führt und eine Funktionalitätseinschränkung bedeutet. Daher ist es erforderlich, diese obere positive Elektrode regelmäßig aus der Vorrichtung zu entnehmen, um sie zu reinigen und zu polieren.
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Die Vorrichtung ist zweckmäßigerweise so ausgebildet, dass sie leicht zu reinigen und zu sterilisieren ist, da nach einer Behandlung beispielsweise eines Serums vor der Behandlung eines weiteren Serums sichergestellt werden muss, dass keinerlei Rückstände mehr in der Vorrichtung enthalten sind, die zu einer Verunreinigung der neuen Probe führen könnten.
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Die Verweildauer der Flüssigkeit in der Vorrichtung ist je nach Krankheitserreger und gewünschtem Grad der Inaktivierung variabel. Unterschiedliche Erreger weisen unterschiedliche Empfindlichkeit gegenüber der Methode der Ionisierung mit Silber auf. Grundsätzlich kann die Vorrichtung beispielsweise zur Entkeimung von größeren Flüssigkeitsmengen vorteilhafterweise als Durchlaufentkeimer ausgebildet sein. Hier ist vorgesehen, die zu behandelnde Flüssigkeit in einem kontinuierlichen Strom bei niedrigem Gleichstrom und Ionisierung durch die Vorrichtung zu bewegen, wofür eine Pumpe Teil der Vorrichtung ist.
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Alternativ kann der Vorrichtung allerdings auch eine definierte Flüssigkeitsmenge zur Ionisierung zugeführt werden, die im Spaltraum bis zum Abschluss der Behandlung verbleibt und nach der Inaktivierung der Erreger wieder entnommen wird. Hierbei ist keine Pumpe erforderlich, da die Flüssigkeit nicht durch die Vorrichtung bewegt wird.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von vier Figuren näher erläutert. Es zeigen
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1 die Vorrichtung in flacher schalenartiger Bauform in seitlicher Ansicht als Durchlaufbauform;
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2 die Vorrichtung in flacher schalenartiger Bauform in Draufsicht als Durchlaufbauform;
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3 die Vorrichtung in einer Bauform mit hohen Seitenwänden in seitlicher Ansicht und
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4 die Vorrichtung in einer Bauform mit hohen Seitenwänden in Draufsicht.
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Die Abbildung nach 1 zeit die erfindungsgemäße Vorrichtung in schalenartig flacher Bauform, bei der ein seitlicher Zulauf 8 und ein weiterer auf der gegenüberliegenden Seite angeordneter Ablauf 9 vorgesehen sind, wobei der Zulauf oberhalb des Niveaus der in der Vorrichtung zu behandelnden Flüssigkeit angeordnet ist, welches durch die Strichlinie 10 dargestellt ist.
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Gebildet wird die Vorrichtung zu einem aus dem Unterteil 6, in welches ein Einsatz 7 passgenau eingesetzt ist. Zwischen diesen Bauteilen befindet sich der Spaltraum 11, der der Aufnahme der zu behandelnden Flüssigkeit dient. Es ist hierbei relevant, dass der Spaltraum 11 eine kontinuierliche gleichmäßig über die Fläche verlaufende Höhe aufweist, sodass der Abstand zwischen der Anodenoberfläche 1 des Einsatzes 7 und der Kathodenoberfläche der Aufnahme 2 im Unterteil 6 über die Fläche gleichbleibend ist. Dies ist von großer Bedeutung, da die in diesem Spaltraum sich befindende und behandelte Flüssigkeit über die gesamte Fläche mit einem konstanten Wert ionisiert werden soll, wofür es zentral wichtig ist, dass der Abstand zwischen dem als Anode wirkenden Einsatz 7 und der Aufnahme 2 im Unterteil 6 die als Katode fungiert, konstant ist, wodurch die Flüssigkeit an jeder Stelle in der Vorrichtung gleichermaßen durch Anlegen des schwachen Gleichstroms mit Silber ionisiert wird.
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In der vorliegenden Bauform der 1 und 2 ist die Vorrichtung oberseitig durch einen Deckel 3 geschlossen, wobei beispielsweise dieser Deckel 3 mit dem Einsatz 7 verbunden sein kann und diesen in seiner Position gegenüber der Aufnahme 2 im Unterteil 6 definiert.
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In der in den 1 und 2 dargestellten Bauform als Durchlaufentkeimer zeigen die Pfeile 4 die Fließrichtung der Flüssigkeit durch die Vorrichtung an, da hier mittels einer Pumpe die zu behandelnde Flüssigkeit kontinuierlich durch die Vorrichtung zu bewegen ist.
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Die 3 und 4 stellen eine Bauform dar, in der eine Flüssigkeit eingefüllt und dann behandelt wird, ohne dass hier ein Durchlauf durch die Vorrichtung erfolgen soll. Es wird hier je nach zu inaktivierendem Erreger eine definierte Verweildauer in der Vorrichtung bestimmt, um den gewünschten Grad der Inaktivierung zu erreichen.
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Auch hier haben wir ein Unterteil 6, welches eine Aufnahme 2 aufweist, in welche der Einsatz 7 mit dessen silberbeschichteter Anodenoberfläche 1 so eingesetzt wird, dass ein sich gleichmäßig über die Fläche ausbildender Spaltraum 11 gebildet wird. Die gleichbleibende Ausbildung des Spaltraums 11 ist insbesondere durch die Zusammenschau der 3 und 4 erkennbar.
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Auch hier ist vorgesehen, den Einsatz 7 aus der Aufnahme 2 des Unterteils 6 herausnehmbar auszubilden. Dies ist insbesondere relevant, um den Einsatz 7, der als silberbeschichtetes Bauteil nach der Anwendung zu reinigen ist, zu diesem Zweck aus der Vorrichtung entnehmen zu können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 4314997 [0009]
- US 4673733 A [0010]
- US 4164565 [0011]
- DE 3505728 C2 [0012]
- DE 69533942 T2 [0013]
