Junge Zuchtfische zu impfen, ist schwierig: Sie sind klein, leben im Wasser und müssen für herkömmliche Spritzen einzeln behandelt werden. Ein Forschungsteam des MIT und des US-Landwirtschaftsministeriums hat nun winzige Nadeln entwickelt, die auch unter Wasser Wirkstoffe in die Fischhaut abgeben sollen. Bei Versuchen mit Regenbogenforellen funktionierte der Ansatz laut Team bereits bei Tieren von ein bis zwei Gramm.
Die Nadeln bestehen aus Seidenmaterial und tragen eine dünne wasserabweisende Schicht aus Schellack. Sie sollen an der Haut haften bleiben, während der Fisch weiter schwimmt, und ihren Inhalt kontrolliert freisetzen. Bis zum Einsatz in Fischzuchten ist allerdings weitere Entwicklungsarbeit nötig, berichtet das MIT am 2. November.
Warum Wasser für die Nadeln ein Problem ist
Impfungen können helfen, Krankheitsausbrüche in dicht besetzten Aquakulturen zu verhindern. Für die Impfung mit einer Metallnadel werden Fische üblicherweise betäubt und aus dem Wasser genommen. Beschäftigte behandeln sie einzeln und müssen dabei zügig arbeiten. Das bedeutet Aufwand und Stress für die Tiere; zudem können sich Beschäftigte versehentlich an Nadeln verletzen.
Andere Verfahren bringen Wirkstoffe ins Futter oder ins Wasser. Dabei erreicht die Behandlung nach Angaben des MIT nicht unbedingt jeden Fisch. Beim Bad im behandelten Wasser werden außerdem größere Mengen benötigt. Gerade sehr junge Forellen sind für die herkömmliche Spritzenimpfung schwer zu handhaben: Nach Angaben des beteiligten Forschers Gregory Wiens funktioniert sie bei ihnen erst ab etwa 30 Gramm gut.
Das Team um MIT-Professor Benedetto Marelli arbeitet schon länger mit Mikronadeln aus Seide. Diese winzigen Spitzen können Stoffe durch eine Oberfläche transportieren. Für den Einsatz im Wasser musste die Gruppe aber ein Materialproblem lösen: Frühe Seidenkonstruktionen weichten zu schnell auf. Der Wirkstoff wurde freigesetzt, bevor die Nadel die Fischhaut durchdringen konnte.
Eine Hülle schützt die Seide
Die neue Konstruktion kombiniert eine hohle Spitze aus Seidenfibroin mit einer dünnen Schicht Schellack. Das Harz wird auch für Überzüge von Lebensmitteln und Tabletten verwendet. Als Feuchtigkeitsbarriere schützt es die Nadel vor dem Wasser, bevor sie in die Haut eindringt. Das Material kann anschließend ausfallen oder sich abbauen, so die Beschreibung des Teams.
Die Forschungsgruppe erprobte unterschiedliche Ausführungen. Je nach Variante konnten Wirkstoffe laut MIT innerhalb von 15 Minuten oder über zehn beziehungsweise 24 Stunden freigesetzt werden. Das beschreibt die Abgabe im jeweiligen Versuch; daraus lässt sich nicht unmittelbar ableiten, wie lange ein Impfschutz anhält.
Die Forschenden untersuchten außerdem die Lagerung eines DNA-Impfstoffbestandteils. Nach vier Wochen unter trockenen Bedingungen war nach ihrer Angabe noch die Hälfte der Struktur der DNA-Plasmide erhalten. Plasmide sind kleine DNA-Ringe, die als Träger genetischer Information dienen können. Für einen praktischen Einsatz wäre entscheidend, wie stabil ein konkreter Impfstoff unter den tatsächlichen Lagerbedingungen bleibt.
Was bisher gezeigt wurde
Bei Regenbogenforellen konnte das Team nach eigenen Angaben bakterielle Impfstoffpräparate und DNA-Impfstoffe unter Wasser verabreichen. Die Nadeln waren für den einmaligen Gebrauch vorgesehen und blieben beim Schwimmen an den Tieren haften. Die Forschenden veröffentlichten ihre Arbeit in der Fachzeitschrift ACS Nano; die hier wiedergegebenen Einzelheiten stammen aus der MIT-Mitteilung.
Ein belegter Vorteil ist damit zunächst die mögliche Verabreichung an sehr kleine Tiere. Die Mitteilung nennt keine konkrete Schutzquote und keinen Termin für eine Zulassung oder Einführung. Ob sich das Verfahren im großen Maßstab wirtschaftlich und zuverlässig in den Alltag einer Fischzucht integrieren lässt, muss weiter untersucht werden.
Quelle
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