Met een chemische reactor op zonlicht hebben onderzoekers van de TU Eindhoven voor het eerst verschillende medicijnen geproduceerd. Ook laten ze zien hoe deze methode is op te schalen. Daarmee zou de techniek op termijn kunnen bijdragen aan het verduurzamen van de farmaceutische industrie.

De chemici en ingenieurs beschrijven de details van hun werk in een artikel dat onlangs is verschenen in het wetenschappelijke tijdschrift Angewandte Chemie.

Het nieuwe werk bouwt voort op de chemische minireactor die dezelfde onderzoeksgroep in 2016 presenteerde. Dit prototype had de vorm van een blad van een boom en – net als bij een boomblad – zat hierin een fijn vertakt netwerk van smalle kanaaltjes. Hierin stromen de grondstoffen voor een bepaalde chemische reactie die gaat lopen onder invloed van zonlicht dat op het blad valt. In een continu proces wordt zo de gewenste stof gemaakt.
 

Decentraal medicijnen produceren

Achter deze minireactor zit een nieuw idee over de productie van chemische stoffen, medicijnen in dit geval. De werkzame stoffen hiervan worden in de toekomst misschien niet meer gemaakt in grote energieslurpende fabrieken, voorzien de Eindhovens onderzoekers, maar decentraal, daar waar ze nodig zijn (in het regenwoud wordt bijvoorbeeld een antimalariamiddel gemaakt). Daar staan minifabriekjes die bestaan uit een aantal parallel geschakelde kunstmatige bladeren.

Deze video legt het concept goed uit:
 

 

 

Zonlicht varieert

De energie die nodig is voor de synthese van de medicijnen komt niet van het verstoken van fossiele brandstoffen, maar van het invallende zonlicht. Omdat de intensiteit van dat zonlicht varieert, kan het systeem de pompsnelheid van de chemische grondstoffen hierop aanpassen. Schijnt de zon fel, dan stroomt de vloeistof snel. Schuift er een wolk voor de zon, dan schakelt de pompsnelheid terug.
 

Plexiglas

Was de eerste versie van het blad nog gemaakt van siliconenrubber, de nieuwe versie is gemaakt van PMMA, ofwel plexiglas. ‘Dit materiaal is goedkoper en makkelijk in grote hoeveelheden te maken’, vertelt onderzoeksleider Timothy Noël in een persbericht van de TU Eindhoven. ‘Ook heeft het een hogere brekingsindex, waardoor het licht beter in het materiaal opgesloten blijft.’ Dat zorgt ervoor dat nu het hele spectrum van zichtbaar licht kan worden gebruikt voor chemische reacties.
 

Opschalen

In de nieuwe publicatie laten de chemisch onderzoekers zien dat hun systeem verschillende medicijnen kan produceren en klaar is voor opschaling. Ze slaagden erin om het antimalariamiddel artimesinine te maken, en ook ascaridol, een middel tegen parasitaire wormen.

De volgende stap moet zijn het opschalen van de chemische minireactor. Concreet betekent dat het parallel zetten van meerdere identieke ‘bladeren’, om te kijken welke (ingenieurs)problemen dat eventueel nog oplevert. Hierbij roept Noël de hulp in van de farmaceutische industrie. ‘Ik ben zeer positief dat we binnen een jaar een commerciële test van deze technologie kunnen uitvoeren.’