Europäischer Erfinderpreis

Neue Siliciumform eröffnet Einsatzbereiche jenseits der Hightech-Industrie

Von all den für die Hightech-Industrie unentbehrlichen Materialien dürfte Silicium das wichtigste sein. Unzählige Geräte - ob Computer, Telefone oder Radios - würden ohne Halbleiter auf Siliciumbasis nicht funktionieren.

Das volle Potenzial von Silicium war jedoch unbekannt, bis dem britischen Erfinder Leigh Canham in den letzten zwei Jahrzehnten ein Durchbruch nach dem anderen gelang. Er entwickelte nicht nur ein Verfahren zur preiswerten Herstellung von porösem Silicium (pSi), sondern entdeckte auch, dass es biologisch abbaubar und bioverträglich ist: damit eröffneten sich breit gefächerte neue Einsatzmöglichkeiten und Industriebereiche für Silicium.

Canham erzeugte eine neue, nanostrukturierte Form von pSi, das sogenannte BioSilicon, das eine Wabenstruktur mit Hohlräumen in Nanogröße aufweist. Diese Hohlräume lassen sich mit den unterschiedlichsten Verbindungen füllen, z. B. mit Arzneimitteln, Genen, Proteinen, Peptiden, Radionukliden und anderen Therapeutika sowie Impfstoffen. Auch die Halbleitereigenschaften des BioSilicons kann sich die Medizin zunutze machen, um die Wabenstruktur im Körper mit kontrollierter Geschwindigkeit aufzulösen und dadurch die Freisetzung und Dosierung von Medikamenten über Tage, Monate oder sogar Jahre hinweg wirksam zu regulieren.

Die bislang vielversprechendste Einsatzmöglichkeit von Canhams Arbeit ist eine neue Behandlung von Bauchspeicheldrüsenkrebs mit der Bezeichnung BrachySil. Dabei handelt es sich um eine neue Form der Brachytherapie, also der internen Strahlentherapie, die ergänzend zur Chemotherapie eingesetzt wird. Die klinischen Tests der Phase II hat BrachySil bereits erfolgreich bestanden; die Phase-III-Tests, die letzten Wirksamkeitstests vor der Markteinführung, sollen demnächst anlaufen. Bisher liegt die Ansprechrate von Bauchspeicheldrüsentumoren auf BrachySil bei 100 %. Der Hersteller pSivida rechnete 2006 mit einem jährlichen Umsatz von 600 Mio. USD weltweit und sah gute Chancen für einen Anstieg auf bis zu 1 Mrd. USD.

Für seine Pionierarbeit bei der Etablierung von pSi in Anwendungsbereichen wie der kontrollierten Arzneimittelgabe, der gezielten Krebstherapie, dem Gewebe-Engineering und verbesserten Gesundheits- und Schönheitsprodukten wurde Canham in der Kategorie "Kleine und mittelständische Unternehmen (KMU)" für den European Inventor Award 2011 nominiert. Die Verleihung findet am 19. Mai in Budapest statt.

Ungeahntes Potenzial

Welche Möglichkeiten tatsächlich in pSi stecken, ahnte Leigh Canham noch nicht, als er sich 1986 erstmals für das Potenzial von nanostrukturiertem Silicium als Halbleiter interessierte und dessen Elektrolumineszenz zu erforschen begann. 1990 gelang ihm der erste große Durchbruch: Canham konnte den Halbleiter dazu anregen, rotes, oranges, gelbes und grünes Licht zu emittieren, und bescherte pSi damit die Aufmerksamkeit der internationalen Fachwelt.

Diesem ersten Triumph folgte Mitte der 90er-Jahre die Entdeckung, dass pSi sowohl biologisch abbaubar als auch bioverträglich (ungiftig) ist, was bedeutete, dass es sich auch verschiedenste Anwendungen in der Medizin und der Gesundheitsversorgung eignet.

Ursprünglich war pSi 1956 rein zufällig entdeckt worden, als Wissenschaftler untersuchen wollten, wie sich die Oberfläche der Halbleiter Germanium und Silicium polieren lässt. Sie drohten an einem dicken, dunklen Film auf der Oberfläche der beiden Halbleiter zu scheitern, bis es ihnen schließlich gelang, ihn zu entfernen, und sie ihre Forschungsarbeit fortsetzen konnten. Was sie damals nicht wussten: Sie hatten gerade pSi entfernt ...

Der Weg zur Marktreife

Canham gründete pSiMedic Ltd., um weitere medizinische Anwendungsbereiche für pSi zu erschließen. Er übernahm die wissenschaftliche Leitung des Unternehmens und betreute in dieser Funktion zwei Produkte: BioSilicon und Durasert.

Durasert, Canhams zweites Produkt neben BioSilicon, ist eine polymerbasierte Technologie, die in der Arzneimittelverabreichung zum Einsatz kommt und ebenfalls neue Möglichkeiten für die Medizin- und Pharmaindustrie bietet.

Canhams Firma pSiMedic Ltd. wurde später von der pSivida Corporation übernommen, einem auf fünf Kontinenten vertretenen Konzern, der 2010 einen konsolidierten Nettogewinn von 8,8 Mio. USD verbuchte.

Canham verließ das Unternehmen schließlich, um Intrinsiq Materials zu gründen; dort konzentriert man sich auf die Weiterentwicklung der pSi-Technologie für den Einsatz im Bereich der Ernährungstherapie und der rezeptfreien Arzneimittel.

Der Durchbruch?

pSivida hat bislang Lizenzvereinbarungen für Durasert mit Bausch & Lomb, einem der weltweit führenden Hersteller im Bereich der Augenheilkunde, und eine weitere Vereinbarung über 203 Mio. AUD mit dem Pharmariesen Pfizer abgeschlossen. Für BioSilicon steht ein vergleichbarer Deal zwar noch aus, doch das Interesse an der pSi-Technologie ist sowohl in der Medizingeräteherstellung als auch in der Elektronikindustrie groß. Inzwischen werden auch die klinischen Studien für Produkte von Intrinsiq Materials von der Industrie finanziell unterstützt.

Canhams pSi-Produkte haben allesamt ein enormes Potenzial - das gilt insbesondere für den Bereich der Arzneimittelverabreichung sowie für BrachySil, die auf Canhams Arbeiten aufbauende neue Behandlung von Bauchspeicheldrüsenkrebs. Die Wirksamkeit dieser Methode in Verbindung mit ihrem minimalinvasiven, weitestgehend schmerzfreien Charakter könnte die Krebstherapie revolutionieren.

Viele Einsatzmöglichkeiten

Neben den medizinischen Einsatzmöglichkeiten von Canhams pSi-Technologie wird auch deren Eignung als Putzkörper in Zahnpasta getestet. Der globale Markt hierfür wurde 2010 auf 12,6 Mrd. USD geschätzt. Ein weiterer Bereich, indem pSi bereits Anwendung findet, ist die Vitamintechnologie, deren weltweiter Umsatz bis 2015 auf 3,3 Mrd. USD klettern soll. Sogar eine Verwendung in Kaugummi wird momentan untersucht.

Doch Canhams pSi-Technologie wird nicht nur von pSivida und seiner eigenen Firma Intrinsiq Materials weiterentwickelt: ein Lizenznehmer (Beijing Med-Pharma) widmet sich der Entwicklung von BrachySil für den chinesischen Markt, ein anderer (Aion Diagnostics) betreibt die Weiterentwicklung für den Diagnostikbereich.

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