 |  | Rolf Daniels |
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19.02.2023 08:00 Uhr |
Spricht man von gedruckten Arzneiformen, denken die meisten an dreidimensional (3-D) gedruckte, meist tablettenförmige Zubereitungen. Zu deren Herstellung stehen verschiedene Drucktechnologien zur Verfügung.
Abbildung 1: Prinzip der Herstellung von gedruckten Tabletten durch Schmelzschichtung / Foto: PZ/Stephan Spitzer
Das Verfahren mit der längsten Geschichte ist der 3-D-Pulverdruck, der auch die Basis für die Herstellung der Spritam-Tabletten bildete. Das Grundprinzip beinhaltet, dass entweder ein wirkstofffreies Pulver mit einer wirkstoffhaltigen Bindemittellösung oder ein wirkstoffhaltiges Pulver mit einer wirkstofffreien Bindemittellösung punktgenau benetzt (bedruckt) wird. Beim Abtrocknen der Bindemittellösung werden die einzelnen Pulverschichten aneinandergebunden und es entsteht eine hochporöse Tablette.
Die meisten Forschungsarbeiten der jüngeren Zeit fokussieren sich auf die sogenannte Schmelzschichtung (Fused Deposition Modeling; FDM) (Abbildung 1). Verdruckt wird hier ein wirkstoffbeladenes Polymerfilament, das zuvor mit einem Extruder (»Schneckenpresse«) durch Schmelzextrusion vorgefertigt wurde. Dieses wird beim eigentlichen Druckvorgang dem Druckkopf zugeführt, dort bei Temperaturen deutlich über 100 °C geschmolzen und über eine zweidimensional bewegliche Düse auf eine Arbeitsplattform aufgebracht. Durch definierte Bewegungen der Düse wird die Schmelze schichtweise aufgebracht. Die Bewegung der Düse wird von einem Computerprogramm gesteuert, in dem zuvor das gewünschte Druckdesign festgelegt wurde. Durch Größe, Form und Dichte (sogenanntes Infill) der gedruckten Arzneiformen kann die Dosierung individuell gesteuert werden.
Ein 3-D-Drucker bei der Arbeit / Foto: Uni Tübingen
Diese Technik erscheint für die rezepturmäßige Herstellung individualisierter Arzneiformen besonders interessant. Die wirkstoffhaltigen Polymerfilamente könnten als Rezepturausgangsstoff von pharmazeutischen Herstellern zur Verfügung gestellt und dann in der (Krankenhaus-)Apotheke mit einem geeigneten Drucker individuell dosiert verdruckt werden. Gemäß aktueller Forschungen können nicht nur Polymer-, sondern auch Lipidfilamente als Matrix für die Schmelzschichtung herangezogen werden, was die Flexibilität weiter steigert, da dadurch niedrigere Verarbeitungstemperaturen (< 100 °C) möglich sind.
Abbildung 2: Prinzip der Herstellung von gedruckten Tabletten durch Halbfest-Extrusion / Foto: PZ/Stephan Spitzer
Sehr ähnlich wie die Schmelzschichtung funktioniert die Halbfest-Extrusion (Abbildung 2). Dabei wird eine bei Raumtemperatur halbfeste, unter Druckanwendung fließfähige Masse (Gel) über eine Düse auf eine Arbeitsplattform aufgebracht und muss anschließend durch Trocknung oder einen anderen Prozess wie Polymerisation verfestigt werden. Im Alltag ist der Vorgang mit dem Verzieren von Torten mittels Spritzbeutel oder Tortenspritze zu vergleichen. Die Halbfest-Extrusion wird häufig beim sogenannten Bio-Printing eingesetzt, bei dem lebende Zellen, die in eine Gelmatrix eingebettet sind, verdruckt werden, um daraus gewebeähnliche Strukturen wie etwa Hautkonstrukte zu generieren.
Zu den bisher weniger häufig eingesetzten 3-D-Drucktechniken gehört das selektive Lasersintern. Dabei wird zunächst ein definiertes Pulverbett erzeugt, in das anschließend ein energiereicher Laserstrahl punktgenau fokussiert wird. Die Laserenergie bewirkt an den gewünschten Stellen einen Sinterungsprozess, bei dem die einzelnen Pulverpartikel, häufig Polymere, zu größeren Printlets vereinigt werden. Schicht für Schicht lassen sich feste Zubereitungen mit beliebiger und sehr feiner Strukturierung erzeugen.
