Die Frage, wie pharmazeutische Wirkstoffe schnellstmöglich im eigenen Land hergestellt werden können, hat im Zuge der Corona-Krise neue Aktualität erfahren. Sobald Therapeutika oder Impfstoffe verfügbar sind, könnten sich für deren Massenfertigung neue Methoden bewähren, die auf einer kontinuierlichen Fertigung – auch "Flow Chemistry" genannt – basieren. Sie steht im Kontrast zum heute üblichen Batch-Verfahren, in dem man eine Charge vollständig abarbeiten muss, bevor man sich der nächsten widmen kann.

Manuel Christian Maier arbeitet im Zuge seiner Doktorarbeit am Institut für Prozess- und Partikeltechnik der TU Graz an der Entwicklung und Optimierung der neuartigen Verfahren für die chemische Industrie.

Er ist dabei im Projekt CCFlow der TU Graz und des Forschungsinstituts RCPE engagiert, das von der Förderagentur FFG sowie vom Technologie- und vom Digitalisierungsministerium unterstützt wird. Bei RCPE wird zurzeit etwa auch überlegt, wie man eine großangelegte Fertigung von Wirkstoffen gegen Covid-19 aufziehen könnte.

Schnellere Prozessentwicklung

In CCFlow wird unter anderem an der schnelleren Prozessentwicklung in der Flow Chemistry gearbeitet. Mittel wie 3D-Druck und modulare Designelemente sollen dabei helfen.

Im Zentrum von Maiers Aufmerksamkeit steht eine spezielle Messtechnik: "Das Kaloriemeter ist ein essenzielles Mittel bei unserer Arbeit", erklärt der Forscher. "Dabei kann mit hoher Genauigkeit die Wärme, die bei einer Reaktion abgegeben oder aufgenommen wird, gemessen werden."

Diese Reaktionsdaten sind bisher gerade bei neuartigen Synthesen nicht verfügbar. Grundsätzlich basieren die verwendeten Kaloriemeter auf dem sogenannten Seebeck-Effekt, wobei durch Temperaturdifferenzen zwischen zwei verschiedenen elektrischen Leitern eine Spannungsdifferenz erzeugt wird.

Neue Messgeräte

Gerade im Umgang mit hochreaktiven Substanzen, bei denen sich etwa die Reaktion ab einem gewissen Energieeintrag selbst beschleunigt und daher also Explosionsgefahr herrscht, sind die neuartigen Messgeräte ein wichtiges Mittel der Verfahrensplanung.

"Wir können mit den von uns entwickelten Kaloriemeter auf den Reaktionsverlauf reagieren und kontrolliert solche hochreaktiven Substanzen vermessen", erklärt Maier. "Die gewonnen Daten werden dann in unserem Designprozess verwendet, um für die jeweilige Synthese maßgeschneiderte Reaktoren herzustellen." Vor kurzem erhielt Maier für seine Arbeit an diesem Kaloriemeter einen hochdotierten Forschungspreis des Messtechnikunternehmens Anton Paar.

Das Interesse für Verfahrenstechnik wurde bei dem 1991 geborenen, in Feldbach in der Steiermark aufgewachsenen Forscher schon in seiner Mittelschule, der HTL Weiz, geweckt. Während des Studiums in Graz fand er schon früh zu seiner Spezialisierung auf kontinuierliche Prozesse, der er auch künftig treu bleiben will.

Maier: "Die Zukunft könnte, vielleicht in einem Postdoc, im Pharmabereich liegen, wo es großen Bedarf an kontinuierlicher Prozesstechnik gibt." Und auch seiner Heimatstadt Feldbach ist er bis heute treu geblieben. Dort schätzt er nicht nur die Ruhe bei seinen Waldläufen. Als Schlagzeuger bei der Jungsteirerkapelle Feldbach sorgt er zur richtigen Zeit auch für Lautstärke. (Alois Pumhösel, 28.4.2020)