Wasserschutz: Abbaubare Medikamente

Schaum, der sich vor Talsperren in Flüssen auftürmt – das war ein Anblick, der in den 60er-Jahren die Öffentlichkeit aufschreckte. Die Ursache waren schwer abbaubare Tenside in Waschmitteln, die sich seit Jahren über das Abwasser in Gewässern angereichert hatten. Die Politik reagierte bereits 1961 mit einem Gesetz zur Abbaubarkeit waschaktiver Substanzen, Chemieunternehmen brachten wenige Jahre später umweltverträglichere Tenside auf den Markt.

Diese Geschichte erzählt Klaus Kümmerer, Professor für Nachhaltige Chemie und Stoffliche Ressourcen an der Leuphana Universität in Lüneburg, gern, um zu beweisen: Wenn es um sauberes Wasser geht, ist ein Umsteuern möglich. Das will er auch mit seiner Forschung zu nachhaltigen Arzneimitteln erreichen. Mit einer Kombination aus Laboranalyse, Computersimulation und chemischer Synthese macht sich der Chemiker und Umweltforscher auf die Suche nach giftigen Abbauprodukten, die Arzneien nach der Einnahme und der Ausscheidung im Abwasser hinterlassen. Und er findet Wege, den chemischen Bauplan der Wirkstoffe so abzuwandeln, dass sie wie gewünscht im Körper wirken, am Ende aber in harmloses Kohlendioxid und Wasser zerfallen.

Als hochtoxisch für die Umwelt gelten Zytostatika – Zellgifte, die in der Chemotherapie zur Behandlung von Krebs eingesetzt werden. „Das Problem ist aber nicht nur, dass diese Substanzen selbst in mehrstufigen Klärverfahren nicht aus dem Abwasser herausgefiltert werden können. Wir kennen zu einem großen Teil nicht einmal die Abbauprodukte, die sich bilden, wenn die Stoffe in der Kläranlage oder der Umwelt nur umgebaut anstatt vollständig abgebaut werden“, sagt Klaus Kümmerer. „Das hat mich dazu gebracht, über nachhaltiges Design von Medikamenten nachzudenken“.

Um ein umweltverträgliches Zytostatikum zu entwickeln, kooperierte er mit dem Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) in Heidelberg. Die Molekülstrukturen, die die Krebsforscher für einen neuen Wirkstoff vorschlugen, haben Kümmerer und sein Team in Computersimulationen geprüft: Wie reagieren sie auf Licht und auf Bakterien in der Umwelt? „Den medizinisch wirksamen Teil lassen wir unangetastet, alles andere wird durchvariiert“, erläutert Kümmerer die Vorgehensweise. Unter den Tausenden infrage kommenden Varianten wurde die medizinisch wirksamste und biologisch am besten abbaubare Molekülstruktur identifiziert und im Labor synthetisiert. Derzeit arbeitet das Team an umweltfreundlichen Versionen von Antibiotika und Betablockern – die blutdrucksenkenden Mittel gehören zu den am häufigsten verschriebenen Medikamenten.

„Neben Arzneimittelrückständen gelangen auch Stoffe ins Wasser, die aus Textilien ausgewaschen werden“, sagt Kümmerer. Auch bei diesen Stoffgruppen wisse man noch nicht, wie sie in der aquatischen Umwelt wirken. Das Ziel, das er vor Augen hat, ist klar: Ob Antibiotikum oder Antischmutzausrüstung – der Stoff muss vollständig abbaubar sein.