Medikamente aus dem 3D-Drucker

Medika­mente, die indi­vidu­ell auf die Bedürfnisse der Pati­entin­nen und Patien­ten zugeschnit­ten sind, haben eine erhöhte Wirk­samkeit und gerin­gere Neben­wirkun­gen. Daher bedarf es neuer Meth­o­d­en, um Tablet­ten in kleinen Men­gen effek­tiv herzustellen. Die TH Köln und die Hein­rich-Heine-Uni­ver­sität Düs­sel­dorf (HHU) erforschen in einem im Som­mer 2019 ges­tarteten gemein­samen Pro­jekt die Möglichkeit­en des 3D-Drucks in der phar­mazeutis­chen Pro­duk­tion. Im Fokus ste­hen Arzneimit­tel unter­schiedlich­er Dosis für indi­vid­u­al­isierte Kle­inst- und Kleinchargen.

Basis des Pro­jek­tes ist ein phar­mazeutis­ch­er Schmelzex­trud­er, in dem die Aus­gangssub­stanzen für die Medika­mente ver­mis­cht und aufgeschmolzen wer­den, und ein neu zu entwick­el­ndes Drucksys­tem für die Her­stel­lung oraler Dar­re­ichungs­for­men wie zum Beispiel Tablet­ten. Im Extrud­er wer­den phar­mazeutis­che Wirk­stoffe unter anderem mit biore­sor­bier­baren Poly­meren – also Kun­st­stof­fen, die der Kör­p­er abbauen kann – ver­ar­beit­et und aufgeschmolzen.

„Unser Augen­merk liegt darauf, ein abso­lut homo­genes Gemisch herzustellen, das den Qual­itäts­stan­dards der Arzneimit­tel­her­stel­lung entspricht und jed­erzeit repro­duzier­bar ist. Ins­beson­dere die Pro­duk­tion von Medika­menten mit sehr geringer Wirk­stoff­dosierung ist dabei die Her­aus­forderung“, sagt Dr. Julian Quod­bach vom Insti­tut für Phar­mazeutis­che Tech­nolo­gie und Bio­phar­mazie der HHU, das für die Entwick­lung und Erforschung der Wirk­stoff-Poly­mer­mis­chun­gen zuständig ist.

Das Labor für Fer­ti­gungssys­teme der TH Köln entwick­elt das Drucksys­tem, das direkt an den Extru­sion­sprozess anschließt und etwa 100 Tablet­ten pro Stunde pro­duzieren soll. „Wenn der Extrud­er ein­mal opti­mal eingestellt ist, muss er dauer­haft fördern und kon­tinuier­lich Mate­r­i­al liefern, um die Qual­ität und Gle­ich­för­migkeit der Tablet­ten zu garantieren. Das Drucksys­tem hinge­gen arbeit­et diskon­tinuier­lich und muss prozess­be­d­ingt kurze Pausen ein­le­gen, damit die einzel­nen Dar­re­ichungs­for­men nicht durch Stränge ver­bun­den sind und kein Mate­r­i­al vergeudet wird“, erk­lärt Tilmann Spitz von der TH Köln. Daher wird das Team ein Puffer­sys­tem entwick­eln, in dem das Mate­r­i­al für eine gewisse Zeit bei Schmelztem­per­atur gespe­ichert und wieder abgegeben wer­den kann.

Größere Materialvielfalt durch 3D-Druck ohne Zwischenprodukt

Im herkömm­lichen 3D-Druck wird die Poly­mer-Wirk­stoff­masse nach dem Ver­lassen des Extrud­ers zu lan­gen Kun­st­stoff­strän­gen, den soge­nan­nten Fil­a­menten, ver­ar­beit­et. Diese wer­den dann in einem 3D-Druck­er ein zweites Mal aufgeschmolzen und gedruckt. „Da wir den Druck­kopf direkt hin­ter dem Extrud­er platzieren, sparen wir das Zwis­chen­pro­dukt. Die Poly­mere müssen nur ein­mal aufgeschmolzen wer­den, was beson­ders für hitzeempfind­liche Wirk­stoffe gut ist“, sagt Spitz.

Das Forschungskon­sor­tium erhofft sich von der neuen Tech­nolo­gie auch, dass eine größere Band­bre­ite an Poly­mer-Wirk­stof­fkom­bi­na­tio­nen und sog­ar Wachse oder Lipi­de ver­ar­beit­et wer­den kön­nen. „Es gibt eine Rei­he von Poly­meren, die dabei helfen, schw­er lös­liche Wirk­stoffe bess­er in den Kör­p­er aufnehmen zu kön­nen. Diese möcht­en wir gerne ver­ar­beit­en. Wachse und Lipi­de zeigen andere inter­es­sante Effek­te, lassen sich aber nicht zu 3D-druck­baren Fil­a­menten ver­ar­beit­en. Mit dieser neuen Tech­nolo­gie hof­fen wir, auch diese vielver­sprechen­den Sub­stanzen für den phar­mazeutis­chen 3D-Druck zugänglich zu machen“, ergänzt Quodbach.

Das Pro­jekt „HME 3D – 3D-Druck phar­mazeutis­ch­er Dar­re­ichungs­for­men mit­tels Schmelzex­tru­sion“ wird über das Pro­gramm „Indus­trielle Gemein­schafts­forschung“ (IGF) des Bun­desmin­is­teri­ums für Wirtschaft und Energie (BMWi) von Juni 2019 bis Novem­ber 2021 gefördert. Mit dem Pro­gramm unter­stützt das Min­is­teri­um unter anderem Grund­la­gen­forschung mit Fokus auf indus­trielle oder kom­merzielle Anwen­dungs­bere­iche. Ein pro­jek­t­be­glei­t­en­der Auss­chuss mit Indus­triev­ertretern liefert Input sowie Ideen und dient als Rück­kop­plung mit der Praxis.