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Größere Umweltverträglichkeit, geringeres Resistenzrisiko: Forscher der Leuphana konnten die chemische Struktur eines Antibiotika-Wirkstoffes gezielt verändern. (Foto: A/t&w)

Leuphana-Forscher entwickeln umweltverträglichere Antibiotika

Lüneburg. Forscher der Leuphana-Universität Lüneburg haben jetzt Antibiotika entwickelt, die durch natürliche Zerfallsprozesse nach ihrer Ausscheidung unwirksam werden. „Damit konnte erstmals gezielt ein neuer Wirkstoff entwickelt werden, der wirksam und gleichzeitig umweltverträglicher ist“, sagt Professor Klaus Kümmerer, Experte für Nachhaltige Chemie und Ressourcen. „Wir haben damit einen neuen Wirkstoff, der im Reagenzglas funktioniert, aber noch kein fertiges Medikament“. Das daraus zu entwickeln, sei nun die Chance für die Arzneimittelhersteller, eine ‚grünere‘ Pharmazie zu verwirklichen, sagte der Wissenschaftler.

Fünf Jahre lang arbeitete das Forscherteam an dem Anitbiotikum, das nach seiner medizinischen Verwendung zerfällt, also nicht mehr aktiv ist und deshalb nicht zur Resistenzentwicklung in der Umwelt beiträgt. Wegen seiner häufigen Anwendung und seines langen Verbleibs in der Umwelt wählten die Wissenschaftler als Ausgangsmolekül Ciprofloxacin. Dies ist ein häufig verwendetes Breitbandantibiotikum – 33 Tonnen davon werden pro Jahr allein in Deutschland in der Human- und Tiermedizin eingesetzt, erklärt die Leuphana.  Die Herausforderung für die Chemiker: Der Wirkstoff soll nach seiner medizinischen Anwendung zerfallen, aber vorher, beispielsweise im Blut, ausreichend stabil sein. Dazu wurde die chemische Struktur von Ciprofloxacin gezielt verändert, um beiden Anforderungen gerecht zu werden.

Ciprofloxacin ursprünglich stark umweltbelastend

Wie viele andere Antibiotika wird Ciprofloxacin nicht in der Umwelt abgebaut und reichert sich als immer noch aktiver Wirkstoff im Klärschlamm, in Gewässern oder Sedimenten an. Wird das Medikament in der Tierhaltung verwendet, gelangt es mit der Gülle in Böden und wird auch von Nahrungspflanzen aufgenommen. Das kann zur Ausbreitung von Resistenzen beitragen. „Benign by Design“ heißt die Antwort des Teams vom Institut für Nachhaltige Chemie und Umweltchemie der Leuphana auf diese massive Umweltverschmutzung und -gefährdung. Kennzeichen des Benign by Design-Ansatzes ist es, neue Wirkstoffe schon von Beginn an so zu planen, dass sie umweltverträglicher werden. Das Leuphana-Projekt ist seit 2014 von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) mit 460 000 Euro gefördert worden.

Der Bedarf für biologisch abbaubare Arzneimittelwirkstoffe ist groß, denn die derzeit eingesetzten Wirkstoffe sorgen für eine bedenkliche Umweltverschmutzung. „Allein um die in Deutschland pro Jahr verwendete Menge Ciprofloxacin auf eine unbedenkliche Konzentration zu verdünnen, bräuchte man das Wasservolumen von sieben Bodenseen“, erklärt Dr. Christoph Leder aus dem Team von Kümmerer. lz