Strom als Waffe gegen Corona - Patent aus Kassel soll Virus töten
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Uni Kassel haben herausgefunden, dass Coronaviren durch elektrische Spannung sterben. Das Patent ist bereits angemeldet.
Kassel - Im Kampf gegen die Corona-Pandemie forschen Fachleute Tag für Tag am neuartigen Virus. Nun haben Forscherinnen und Forscher der Universität Kassel einen entscheidenden Fortschritt gemacht. Sie haben herausgefunden, dass elektrische Felder Corona-Viren unschädlich machen. Denn mithilfe elektrischer Felder lässt sich das typische Spike-Protein deaktivieren.
Das sogenannte Spike-Protein ist enorm wichtig für das Coronavirus, um menschliche Zellen zu befallen. „Denn dieses Protein bindet spezifisch an einen Rezeptor namens ACE2 auf der Oberfläche menschlicher Zellen. Das Virus kann dann mit der Zellmembran verschmelzen, sein Erbgut ins Zellinnere entlassen und sich weiter vermehren. Deshalb ist das Spike-Protein Angriffspunkt für Therapien und Impfungen“, heißt es in der Pressemitteilung der Universität Kassel.
Corona mit Strom bekämpfen? Tausendmal empfindlicher als andere Proteine
„Unsere Computersimulationen zeigen, dass das Spike-Protein sehr anfällig für elektrische Felder moderater Stärke ist, die mithilfe einer einfachen Batterie erzeugt werden können. Dabei ist es sogar mehr als tausendmal empfindlicher als andere Proteine“, sagt der Uni-Forschungsleiter Professor Martin Garcia.
Die Bindung zwischen dem Spike-Protein und dem ACE2-Rezeptor ist sehr spezifisch und abhängig von der detaillierten Struktur der beiden Proteine, erklären die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Ein kleiner Teil des Spike-Proteins, die Rezeptor-Bindungs-Domäne, passe dabei zum ACE-Rezeptor wie ein Schlüssel zum Schloss. „Moderate bis schwache elektrische Impulse zwingen das Spike-Protein dazu, seine Struktur auf atomarer Ebene zu ändern, und das dauerhaft. Dann kann die Rezeptor-Bindungs-Domäne nicht mehr an den ACE2-Rezeptor der menschlichen Zelle andocken“, sagt Garcia.
Corona mit Strom bekämpfen? Neue Luftfilter-Anlagen möglich
In Computersimulationen konnte diese Veränderung nicht nur für den Wildtyp des Virus vorhergesagt werden, sondern auch für Mutationen, die noch ansteckender sind. „Überraschenderweise macht die Strukturänderung des Spike-Proteins durch die Mutation das Virus zwar ansteckender, aber gleichzeitig erhöht sich dadurch seine Verwundbarkeit durch elektrische Felder“, berichtet Prof. Garcia. Bereits elektrische Felder der Stärke 0.0001 Volt/Nanometer verursachen strukturelle Schäden am Protein. „Andere Proteine, auch die von gesunden Zellen, werden dadurch nicht geschädigt, da sie erst auf viel höhere Feldstärken mit Strukturänderungen reagieren.“
Die im Forschungs-Modell beschriebene Inaktivierung von Coronaviren mithilfe von elektrischen Feldern könnte laut den Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen in Zukunft beispielsweise neue Luftfilter-Anlagen ermöglichen. Hier könne auch die schon bestehende Infrastruktur der Luftfilter-Anlagen genutzt werden: „Die sogenannten HEPA-Filter müssten lediglich durch eine mikrostrukturierte, an Niederspannung angeschlossene Anordnung von Elektroden ersetzt werden, die die Coronaviren inaktivieren.“
Corona mit Strom bekämpfen? Uni Kassel hat Patent angemeldet
Die gefilterte Luft enthält nach diesem Prozess nur noch unschädliche Viren und kann wieder dem Raum zugeführt werden. Vorteile gegenüber herkömmlichen HEPA-Filtern wären beispielsweise ein geringerer Energieverbrauch und eine viel längere Nutzungsdauer, sagen die Wissenschaftler. Die Universität Kassel hat für eine technologische Anwendung der Methode bereits ein Patent angemeldet. Wegen der noch ansteckenderen Delta-Variante des Coronavirus ist es wohl auch in Zukunft wichtig Luftfilter zu nutzen um das Ansteckungsrisiko in Innenräumen weitestgehend gering zu halten. (Luisa Ebbrecht)