Wenn vom tödlichsten Tier der Welt die Rede ist, denken viele an Haie, Alligatoren oder Löwen. Doch in Wahrheit ist es ein kleines, unscheinbares, dafür aber umso nervigeres Insekt: der Moskito. Weltweit sterben jedes Jahr mehr als 700 000 Menschen an Krankheiten, die durch Moskitostiche übertragen werden. Der Hai hingegen ist nur für zehn menschliche Todesfälle pro Jahr verantwortlich.
Malaria (siehe Infobox) ist dabei die häufigste von Moskitos übertragene Krankheit. 2024 erkrankten gemäss der Weltgesundheitsorganisation WHO mehr als 280 Millionen Menschen in 80 Ländern an Malaria. 610'000 davon starben infolge der Krankheit. Malaria ist demnach ein globales Problem – und es wird immer gravierender. Denn mehr und mehr Moskitos entwickeln eine Resistenz gegen die gängigen Pyrethroid-basierten Insektizide, die zum Schutz vor Stichen zum Einsatz kommen. Präventive Medikamente und eine Impfung gegen Malaria existieren zwar, doch auch ihre Wirkung lässt nach, und für die meisten Menschen in den betroffenen Ländern sind sie ohnehin unerschwinglich. Zum Schutz vor Moskitos kommen deshalb in erster Linie Insektensprays und Moskitonetze zum Einsatz.
Flüssigkernfasern mit sorgfältig ausbalancierten Parametern
Besonders effektiv sind dabei Netze, die mit einem Insektizid behandelt sind. Bislang wurden solche Netze entweder mit Pyrethroid-Insektiziden imprägniert oder mit Kunststoffgarnen hergestellt, die aus einem Gemisch aus Polymeren und Insektiziden bestehen. Solche Kunststoffgarne entstehen durch sogenanntes Schmelzspinnen: Geschmolzene Polymere werden bei hohen Temperaturen durch feine Düsen gepresst. Doch das Problem ist: Viele Insektizide, die nicht auf Pyrethroid basieren, verdampfen, sobald sie erhitzt werden.
Um dieses Problem zu lösen, hat ein Forschungsteam der Empa unter der Leitung von Edith Perret vom «Advanced Fibers»-Labor in St.Gallen das Innosuisse-Projekt «MalCoFil» gestartet, um langlebige insektizide Kunststofffasern auf andere Art herzustellen. Die Ergebnisse sind vielversprechend: Nach einer dreijährigen Entwicklungs- und Testphase hat das Empa-Team eine Flüssigkernfaser entwickelt, die aus einer Kunststoffhülle aus Polymeren sowie einem flüssigen, insektizidhaltigen Kern besteht. «Die Flüssigkernfaser erlaubt es, neuartige Insektizide in die Faser zu bringen, deren Verwendung mit dem bisherigen Ansatz nicht möglich war – zum Beispiel solche, die bei hohen Temperaturen verdampfen würden», erklärt Perret. «Ausserdem lässt sich diese Faser mit grösseren Mengen von Insektiziden versetzen.» Das Insektizid diffundiert nach und nach durch den Polymermantel der Faser an die Faseroberfläche und sorgt so dafür, dass das Netz kontinuierlich Insektizid abgibt. Edith Perret geht davon aus, dass dieser Effekt rund drei Jahre lang anhält, das Netz also jahrelang wirksam bleibt und sogar mehrere Waschzyklen übersteht. Dies muss allerdings noch mit gross angelegten Tests bestätigt werden.
Bereits erwiesen ist, dass die mechanischen Eigenschaften der Fasern auch mit der neuen Technologie erhalten bleiben. «Das Garn muss weiterhin zum Weben geeignet sein, es muss eine hohe Zugfestigkeit aufweisen, und die Faser darf nicht spröde werden», führt Edith Perret aus. Ihr Team hat deshalb lange getüftelt, um die optimalen Parameter zu finden und diese sorgfältig auszubalancieren: Ein durchlässiges, aber nicht zu durchlässiges Polymer für den Mantel, und eine geeignete Trägerflüssigkeit für den Kern, der verschiedene Insektizide zugefügt werden können.
Wertvolle Zusammenarbeit mit der Industrie
Bei diesem Projekt konnte das Empa-Team von der Zusammenarbeit mit zwei Schweizer Industriepartnern profitieren: Während sich Vestergaard Sárl auf die Entwicklung und Produktion insektizider Moskitonetze spezialisiert hat, verfügt Monosuisse AG über Expertenwissen im Bereich der Herstellung sogenannter Hochleistungs-Filamente, also Garne aus verschiedenen Materialien. Umgekehrt profitieren die beiden Firmen von der Kompetenz der Empa im Bereich des Designs von Polymerfasern und deren Verarbeitungstechnologien.
Auf die Unterstützung der Industriepartner konnten die Empa-Forschenden auch bei den Tests der entwickelten Flüssigkernfasern zählen: Vestergaard hat bereits diverse Tests durchgeführt und dabei die mechanischen Eigenschaften beim Verstricken der neuen Garne geprüft sowie deren Effektivität bei der Abtötung der Moskitos – auch resistenter Moskito-Arten. Monosuisse wiederum hat gemeinsam mit dem Empa-Team eine neue Spinndrüse entwickelt, die sich für die industrielle Herstellung der Fasern hochskalieren lässt.
Ob der Transfer der neuen Fasern in die industrielle Herstellung und der Vertrieb im grösseren Massstab gelingt, wird sich nun zeigen. Eine mögliche Lösung für das immer dringlicher werdende Problem der Pyrethroid-resistenten, Malaria-übertragenden Moskitos liegt nun jedenfalls vor. Das Ziel der WHO, Malaria bis zum Jahr 2030 auszurotten, rückt also ein Stück näher.
Was ist Malaria?
Malaria wird durch Parasiten verursacht, sogenannte Plasmodien. Diese Einzeller gelangen durch den Stich eines infizierten weiblichen Anopheles-Moskitos in die menschliche Blutbahn. Zunächst befallen die Plasmodien die Leber, anschliessend die roten Blutkörperchen, die sie zum Platzen bringen. Die ersten Malaria-Symptome können bereits wenige Tage nach einer Infektion auftreten: hohes Fieber, Kopfschmerzen und Schüttelfrost. Aufgrund des Entwicklungszyklus der Plasmodien treten Malaria-Symptome schubweise auf. Je früher die Krankheit erkannt wird, desto wahrscheinlicher ist eine Heilung – unbehandelt sind jedoch lebensgefährliche Komplikationen wie akutes Nierenversagen oder ein Kreislaufkollaps möglich. Da das Immunsystem des Menschen nach einer überstandenen Malaria keine ausreichenden Abwehrkräfte entwickelt, ist eine erneute Ansteckung jederzeit möglich.