Wie eine Faser mit flüssigem Kern die tödlichste Mücke der Welt austricksen soll

Es ist eine Faser, dünner als ein Haar, aber in ihrem Inneren verbirgt sich eine winzige Ader aus Flüssigkeit. Genau darin liegt die Idee eines Forschungsteams der Empa, der Schweizer Materialforschungsanstalt in St. Gallen: Ein Garn, das über Jahre hinweg kontinuierlich ein Insektengift abgibt und damit Moskitonetze so lange schützend wirken lässt wie nie zuvor. Entwickelt hat die Faser ein Team um die Forscherin Edith Perret vom Labor „Advanced Fibers“ im Rahmen des Innosuisse-Projekts „MalCoFil“ – nach drei Jahren Entwicklungs- und Testarbeit. Der Anlass für diese Suche ist ernst: Immer mehr Malaria-Mücken werden gegen die bisher gängigen Insektizide resistent, und die Weltgesundheitsorganisation WHO will die Krankheit bis 2030 eigentlich ausgerottet haben.

Dass ausgerechnet ein Insekt für dieses Wettrennen verantwortlich ist, überrascht viele. Wer an das gefährlichste Tier der Welt denkt, hat eher Haie oder Löwen vor Augen. Tatsächlich aber tötet die Moskito-Mücke mit Abstand am meisten Menschen: Weltweit sterben jährlich mehr als 700.000 Menschen an Krankheiten, die durch ihre Stiche übertragen werden – der Hai dagegen ist für gerade einmal zehn Todesfälle pro Jahr verantwortlich. Die häufigste dieser Krankheiten ist Malaria, eine Infektion, bei der einzellige Parasiten namens Plasmodien über den Stich einer infizierten Anopheles-Mücke ins Blut gelangen, dort zunächst die Leber befallen und anschließend die roten Blutkörperchen zum Platzen bringen. 2024 erkrankten laut WHO mehr als 280 Millionen Menschen in 80 Ländern an Malaria, 610.000 von ihnen starben daran.

Gegen die Krankheit gibt es zwar vorbeugende Medikamente und eine Impfung, doch deren Wirkung schwindet, und für viele Menschen in den betroffenen Regionen sind diese Mittel schlicht zu teuer. Der wichtigste Schutz bleibt deshalb simpel: Insektensprays und Moskitonetze, besonders solche, die zusätzlich mit einem Insektengift behandelt sind. Genau hier liegt aber das Problem, das die Empa-Forscher lösen wollten.

Warum werden Moskitonetze gegen resistente Mücken wirkungslos?

Die meisten insektiziden Netze werden bislang auf zwei Arten hergestellt: Entweder man imprägniert fertige Netze mit einem Insektengift aus der Stoffgruppe der Pyrethroide, oder man verarbeitet Kunststoffgarne, die das Insektengift bereits eingemischt enthalten. Letztere entstehen durch sogenanntes Schmelzspinnen – dabei presst man geschmolzenen Kunststoff bei hohen Temperaturen durch feine Düsen, ähnlich wie bei einer Spritze mit sehr feiner Öffnung. Das Problem dabei: Viele Insektizide, die nicht zur Gruppe der Pyrethroide gehören, verdampfen bei diesen hohen Temperaturen einfach – und genau diese neuen Wirkstoffe bräuchte man dringend, weil die Mücken gegen die alten Pyrethroid-Mittel zunehmend Resistenzen entwickeln, also unempfindlich dagegen werden.

Um dieses technische Hindernis zu umgehen, hat das Empa-Team eine andere Faserstruktur entwickelt: eine Hülle aus festem Kunststoff, in deren Innerem sich – statt eines eingeschmolzenen Feststoffs – eine Trägerflüssigkeit mit gelöstem Insektizid befindet. Diese Flüssigkernfaser muss also gar nicht erst durch die heißen Spinndüsen des Schmelzspinnens, sondern kann auch empfindlichere, nicht hitzebeständige Wirkstoffe sicher transportieren.

Wie lange soll ein Netz aus der neuen Faser wirken?

Das Prinzip der Faser: Das Insektizid wandert langsam durch die Kunststoffhülle nach außen und gelangt so nach und nach an die Oberfläche der Faser. Dadurch gibt das fertige Netz kontinuierlich eine geringe Menge Gift ab, statt sie auf einmal zu verlieren. Nach Einschätzung von Edith Perret könnte dieser Effekt rund drei Jahre anhalten – ein Netz würde also über diesen Zeitraum hinweg wirksam bleiben und auch mehrere Waschgänge überstehen. Belastbar ist diese Einschätzung allerdings noch nicht: Großangelegte Langzeittests sollen das erst bestätigen.

Damit aus der Faser ein tatsächlich brauchbares Netz entstehen kann, musste das Team zugleich dafür sorgen, dass sie sich wie ein normales Garn verarbeiten lässt. Dafür waren mehrere Eigenschaften gleichzeitig gefragt, die sich teils widersprechen:

„Das Garn muss weiterhin zum Weben geeignet sein, es muss eine hohe Zugfestigkeit aufweisen, und die Faser darf nicht spröde werden“, erklärt Perret die Gratwanderung, die ihr Team lösen musste. Gefunden hat das Team schließlich eine Kombination aus einem passend durchlässigen Mantel-Polymer und einer geeigneten Trägerflüssigkeit für den Kern, in die sich verschiedene Insektizide einmischen lassen.

Welche Rolle spielt die Industrie bei der Entwicklung?

Allein hätte die Empa dieses Projekt kaum stemmen können. Zwei Schweizer Industriepartner steuerten ihr Fachwissen bei: Die Firma Vestergaard Sàrl ist auf die Entwicklung und Produktion insektizider Moskitonetze spezialisiert, die Monosuisse AG wiederum bringt Expertise in der Herstellung sogenannter Hochleistungs-Filamente mit – also besonders belastbarer Garne aus unterschiedlichen Materialien. Im Gegenzug profitierten beide Unternehmen vom Wissen der Empa über das Design von Polymerfasern und deren Verarbeitung.

Vestergaard testete bereits, wie sich die neuen Garne beim Verstricken zu Netzen mechanisch verhalten und wie wirksam sie Moskitos abtöten – auch solche Arten, die gegen herkömmliche Insektizide bereits resistent sind. Monosuisse wiederum entwickelte gemeinsam mit dem Empa-Team eine neue Spinndüse, die sich für eine größere, industrielle Produktion der Fasern hochskalieren lässt, also auch für viel größere Mengen geeignet ist.

Ob dieser Schritt von der Laborentwicklung zur echten Massenproduktion gelingt, ist noch offen. Die Grundlagenarbeit aber steht: eine Faser, die ein bislang unlösbares Problem bei der Verarbeitung hitzeempfindlicher Insektizide umgeht. Ob sie tatsächlich drei Jahre lang zuverlässig schützt, werden die angekündigten Langzeittests zeigen müssen – und mit ihnen die Frage, ob eine Faser mit flüssigem Herzen am Ende reicht, um eines der ältesten Probleme der Menschheit zurückzudrängen.