3-D-Drucker zur Arzneimittelherstellung

3-D-Drucker haben sich mittlerweile vom teuren Gerät für spezielle Anwendungen in der Industrie zur technischen Spielerei für jedermann entwickelt. »Man kann 3-D-Drucker heute schon beim Discounter kaufen«, sagte Dr. Stefanie Sauer, Krankenhausapothekerin in der Apotheke des Universitätsklinikums Heidelberg, kürzlich bei einem Online-Symposium des ADKA – Bundesverband Deutscher Krankenhausapotheker. Spielzeugfiguren, bestimmte Bauteile und Werkzeuge oder auch – wie kürzlich geschehen – ein ganzes Haus können mit dem 3-D-Drucker hergestellt werden. Und auch der 3-D-Druck von Arzneiformen ist keine ganz ferne Zukunftsvision mehr.

Generell handele es sich beim 3-D-Druck um ein Fertigungsverfahren, bei dem Material schichtweise aufgetragen und so dreidimensionale Gegenstände gefertigt würden, informierte Sauer. »Man braucht keine speziellen Maschinen, nur den Drucker und einen Computer«, nannte sie Vorteile der Technik. Diese kämen besonders dann zum Tragen, wenn nur geringe Stückzahlen angefertigt werden sollten und die Werkstücke komplizierte Geometrien aufwiesen. Nachteile seien die immer noch vergleichsweise hohen Kosten und die Dauer der Fertigung. Beim Einsatz zur Herstellung von Arzneimitteln seien zudem die rechtlichen Grundlagen teilweise noch ungeklärt.

Einen Nachteil des Binder Jettings, dass nämlich viel überschüssiges Pulver anfällt, hat die Schmelzschichtung (Fused Deposition Modeling oder auch Fused Filament Fabrication) nicht. »Sie funktioniert ähnlich wie eine Heißklebepistole: Das Druckmaterial wird in Form von Filamenten, also langen Schnüren, in einen Druckkopf geführt und dort durch Hitze verflüssigt. Diese Flüssigkeit wird tropfenweise in Schichten aufgetragen und erstarrt dann rasch wieder«, erklärte Sauer das Prinzip.

Es liegt allerdings auf der Hand, dass auch die Schmelzschichtung einen Nachteil hat: Sie eignet sich nicht zur Verarbeitung von thermolabilen Arzneistoffen. Niedrigere Temperaturen seien laut der Referentin mit der halbfesten Extrusion (Semisolid Extrusion) möglich, bei der statt erhitzten Filamenten eine gel- oder pastenartige Masse verwendet werde. So könnten etwa Kautabletten, Suppositorien oder auch orodispersible Filme (ODF) gedruckt werden.

Wirkstofffreie ODF kämen auch als Trägermedium infrage, das dann nach dem Prinzip des 2-D-Tintenstrahldruckers mit einer wirkstoffhaltigen Lösung besprüht werde. Dies ermögliche eine individuelle Dosierung. Allerdings könnten die ODF maximal mit 50 mg Wirkstoff beladen werden – »mehr passt einfach nicht drauf«, sagte Sauer. Als Beispiel für ein Fertigarzneimittel in Form eines solchen Schmelzfilms nannte sie Bronchodirect®.

Dass sich der 3-D-Druck auch gut für komplexe Formulierungen eignet, machte Sauer anhand mehrerer Publikationen aus den vergangenen Jahren deutlich. So wurden zu Forschungszwecken etwa schon Prototypen mit Paracetamol als Wirkstoff gedruckt, bei denen sich die Freisetzungskinetik über die Tablettengeometrie steuern ließ oder auch eine Polypille mit fünf Arzneistoffen in getrennten Kompartimenten mit zwei verschiedenen Freisetzungsprofilen.

Geht es um die Etablierung des 3-D-Drucks in der Apotheke, wären solche Projekte aber noch zu hoch gegriffen. »Meine Empfehlung lautet: Keep it simple«, sagte Sauer. Zunächst müssten entsprechende Drucker qualifiziert und die Software validiert werden. Der Einsatz wäre aus ihrer Sicht vorerst nur in herstellungserfahrenen (Krankenhaus-)Apotheken denkbar. Momentan sei noch unklar, wie die neue Herstellungstechnik auch rechtlich einzuordnen sei. Daher sei die Anfertigung von Arzneiformen mittels 3-D-Drucker zunächst wohl am ehesten eingebunden in klinischen Studien vorstellbar, in enger Kooperation mit den Aufsichtsbehörden.

Perspektivisch könne mit dem 3-D-Druck dem Trend zu mehr Personalisierung in der Medizin entsprochen werden. Je nach Problemstellung kämen dabei unterschiedliche 3-D-Drucktechniken infrage. Individuelle Merkmale des Patienten, etwa ob es sich um einen schnellen oder langsamen Metabolisierer bestimmter Arzneistoffe handele und ob eine Polymedikation gegeben sei, könnten mit Arzneimitteln aus dem 3-D-Drucker, bei denen die Dosis variabel angepasst werden könne, wohl besser berücksichtigt werden als bisher.