Medikament oder Plagiat?

Am Fraun­hofer IAF arbeit­en Experten an einem Quan­tenkaskaden­laser (QCL), der Medika­mente in Bruchteilen ein­er Sekunde exakt iden­ti­fizieren kann. Die Tech­nolo­gie hin­ter der Inno­va­tion ist die Rück­streuspek­troskopie. Sie macht sich zunutze, dass jede chemis­che Sub­stanz einen indi­vidu­ellen Anteil infraroten Lichts absorbiert. »Bestrahlen wir eine Sub­stanz mit ein­er entsprechen­den Lichtquelle, erhal­ten wir eine für den Stoff charak­ter­is­tis­che Rück­streu­ung«, schildert Dr. Ralf Osten­dorf, Leit­er des Geschäfts­feldes »Hal­bleit­er­laser« am Fraun­hofer-Insti­tut für Ange­wandte Fes­tkör­per­physik IAF in Freiburg. Beson­ders gut eignet sich der Bere­ich des mit­tleren Infrarot­spek­trums (MIR), um Stoffe und Sub­stanzen zweifels­frei zu iden­ti­fizieren. Das Licht hat hier eine Wellen­länge von drei bis 12 Mikrom­e­tern. Moleküle weisen in diesem Spek­tral­bere­ich ein charak­ter­is­tis­ches Absorp­tionsver­hal­ten auf, was das QCL-Messsys­tem her­vor­ra­gend nach­weisen kann.
Der QCL kann in weni­gen Mil­lisekun­den gezielt auf einzelne Absorp­tion­slin­ien inner­halb eines sehr bre­it­en Spek­tral­ban­des eingestellt wer­den, was bedeutet, dass in kürzester Zeit sehr viele Infor­ma­tio­nen zum Absorp­tionsver­hal­ten ein­er Sub­stanz ermit­telt wer­den kön­nen. »Mit Hil­fe der hohen spek­tralen Bril­lanz des Lasers und der schnellen Wellen­län­gen­ab­stim­mung sind rasch sehr exak­te Rückschlüsse möglich – ähn­lich eines men­schlichen Fin­ger­ab­drucks«, erk­lärt Osten­dorf. Der entwick­elte QCL schafft es somit, selb­st kle­in­ste Men­gen ein­er bes­timmten Sub­stanz in Echtzeit nachzuweisen, was eine deut­liche Verbesserung im Ver­gle­ich zu bish­eri­gen Sys­te­men darstellt.

Ein mobiles Messsystem für die Inline-Prozesskontrolle

Die präzisen Quan­tenkaskaden­laser entwick­eln Forsch­er des Fraun­hofer IAF gemein­sam mit Kol­le­gen des Fraun­hofer-Insti­tuts für Pho­tonis­che Mikrosys­teme IPMS in Dres­den. Das Fraun­hofer IAF arbeit­et dabei an der Weit­er­en­twick­lung der Laser­chips, das Fraun­hofer IPMS ist für das minia­tur­isierte optis­che Beu­gungs­git­ter der Laser ver­ant­wortlich. Durch die Drehung dieses Git­ters kann die Wellen­länge beim »Beleucht­en« der Sub­stanzen kon­tinuier­lich abges­timmt werden.

Derzeit macht das Pro­jekt-Team die Laser fit für den Ein­satz in der Pharmabranche: Im Labor haben die Forsch­er mit ihrer Meth­ode bere­its zuver­läs­sig die Wirk­stoffe von All­t­agspillen für Kopfweh und Fieber ermit­telt. In Zukun­ft soll die Tech­nolo­gie in der Massen­pro­duk­tion von Arzneimit­teln als Echtzeitkon­trolle einge­set­zt wer­den. Schon im Pro­duk­tion­sprozess sollen Prä­parate aus­sortiert wer­den kön­nen. »Es lassen sich nicht nur rasch fehler­hafte Mar­gen aus­sortieren, son­dern auch Medika­menten­pla­giate zuver­läs­sig auf­spüren. Die aufwändi­ge und teure händis­che Kon­trolle im Labor wäre obso­let«, fasst Osten­dorf den Mehrw­ert zusammen.

Die Ursprünge des Ver­fahrens liegen in dem Bere­ich der Sicher­heit­stech­nik: Im EU-Pro­jekt »CHEQUERS« entwick­elt das Fraun­hofer IAF beispiel­sweise einen trag­baren auf Quan­tenkaskaden­lasern basieren­den Detek­tor, der explo­sive oder tox­is­che Sub­stanzen berührungs­los aus sicher­er Ent­fer­nung erken­nen kann. Aktuell suchen die Freiburg­er Forsch­er Indus­triepart­ner, um ihren Ansatz weit­erzuen­twick­eln. »Erste Gespräche haben bere­its stattge­fun­den. Im näch­sten Schritt wollen wir mit unser­er Sen­sorik auch einzelne Sub­stanzen ein­er Wirk­stoffmis­chung quan­tifizieren«, skizziert Osten­dorf zukün­ftige Herausforderungen.