Arzneimittel-Kleinstchargen aus dem 3-D-Drucker

Der individuelle 3-D-Druck von Medikamenten gilt als ein Zukunftstrend in der Pharmazie. In einer Pressemitteilung gaben jetzt die Technische Hochschule Köln (TH Köln) und die Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) bekannt, dass sie die Möglichkeiten des 3-D-Drucks in der pharmazeutischen Produktion gemeinsam näher erforschen wollen. Der Startschuss für das Projekt fiel bereits im vergangenen Sommer.

Der Gedanke hinter dem Projekt ist, dass es neuer Methoden bedarf, um Tabletten in kleinen Mengen effektiv herzustellen. Denn Medikamente, die individuell auf die Bedürfnisse der Patienten zugeschnitten sind, hätten eine erhöhte Wirksamkeit und geringere Nebenwirkungen, heißt es in der Pressemitteilung.

Die Basis für das Projekt bilden zum einen ein Schmelzextruder und zum anderen ein neu zu entwickelndes Drucksystem. Im Schmelzextruder werden die Wirkstoffe unter anderem mit bioresorbierbaren Polymeren vermischt und aufgeschmolzen. Direkt an diesen Extrusionsprozess soll dann ein Drucksystem anschließen, das etwa 100 Tabletten pro Stunde produzieren soll.

In der Pressemitteilung wird erklärt, dass die Polymer-Wirkstoffmasse in bisherigen 3-D-Druckverfahren nach dem Verlassen des Extruders zu langen Kunststoffsträngen (Filamenten) wird. In einem zweiten Schritt werden diese Filamente dann erneut aufgeschmolzen und gedruckt. Dieses Verfahren wollen die Forscher jetzt verbessern. »Da wir den Druckkopf direkt hinter dem Extruder platzieren, sparen wir das Zwischenprodukt«, , sagt Tilmann Spitz von der TH Köln. »Die Polymere müssen nur einmal aufgeschmolzen werden, was besonders für hitzeempfindliche Wirkstoffe gut ist.«

Mit der neuen Methode soll eine größere Bandbreite an Polymer-Wirkstoffkombinationen verwendet und sogar Wachse und Lipide verarbeitet werden können. Die pharmazeutischen Technologen der HHU sind dabei zuständig für die Entwicklung und Erforschung der Wirkstoff-Polymermischung. »Unser Augenmerk liegt darauf, ein absolut homogenes Gemisch herzustellen, das den Qualitätsstandards der Arzneimittelherstellung entspricht und jederzeit reproduzierbar ist«, so Dr. Julian Quodbach vom Institut für Pharmazeutische Technologie und Biopharmazie der HHU. »Insbesondere die Produktion von Medikamenten mit sehr geringer Wirkstoffdosierung ist dabei die Herausforderung.«

Das Labor für Fertigungssysteme der TH Köln entwickelt das Drucksystem. »Wenn der Extruder einmal optimal eingestellt ist, muss er dauerhaft fördern und kontinuierlich Material liefern, um die Qualität und Gleichförmigkeit der Tabletten zu garantieren«, erklärt Spitz. »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.« Das Team arbeitet deshalb daran, ein Puffersystem zu entwickeln, in dem das Material für eine gewisse Zeit bei Schmelztemperatur gespeichert und wieder abgegeben werden kann.

»Es gibt eine Reihe von Polymeren, die dabei helfen, schwer lösliche Wirkstoffe besser in den Körper aufnehmen zu können. Diese möchten wir gerne verarbeiten«, ergänzt Quodbach. »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.«