Forschungsprojekt der TH Köln und der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf Tabletten aus dem 3D-Drucker

Medikamente, die speziell an die Bedürfnisse der Patientinnen und Patienten angepasst sind, haben eine höhere Wirksamkeit und geringere Nebenwirkungen. Aus diesem Grund ist man in der medizinischen und pharmazeutischen Forschung auf der Suche nach neuen Verfahren für die effiziente Herstellung von Tabletten in kleinen Mengen.

Die TH Köln und die Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) erforschen nun vor diesem Hintergrund die Möglichkeiten des 3D-Drucks in der pharmazeutischen Produktion. Ziel des Vorhabens ist es, Arzneimittel in unterschiedlichen Dosierungen für individualisierte Klein- und Kleinstchargen herzustellen.

Die beiden Hochschulen arbeiten derzeit gemeinsam an einem neuen Verfahren zur Herstellung von Arzneimitteln auf der Basis eines pharmazeutischen Schmelzextruders, in dem die Ausgangssubstanzen für die Medikamente vermischt und aufgeschmolzen werden. „Im Extruder werden pharmazeutische Wirkstoffe unter anderem mit bioresorbierbaren Polymeren – also Kunststoffen, die der Körper abbauen kann – verarbeitet und aufgeschmolzen“, erklärt die TH Köln.

„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“, so Dr. Julian Quodbach vom Institut für Pharmazeutische Technologie und Biopharmazie der HHU, das für die Entwicklung und Erforschung der Wirkstoff-Polymermischungen zuständig ist.

Das Drucksystem, das direkt an den Extrusionsprozess angeschlossen wird, wird im Labor für Fertigungssysteme der TH Köln entwickelt und soll etwa 100 Tabletten pro Stunde produzieren. „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“, führt Tilmann Spitz von der TH Köln aus. Daher plane das Team ein Puffersystem zu entwickeln, in dem das Material für eine gewisse Zeit bei Schmelztemperatur gespeichert und wieder abgegeben werden kann.

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“, so 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.

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