Ein Team deutscher Forscher von der TH Köln und weiteren Forschungseinrichtungen und Unternehmen arbeitet im Rahmen des Projekts „PolyPrint“ an einem 3D-Drucker für den Druck mehrerer Materialien. Damit sollen 3D-gedruckte Medikamente ermöglicht werden. Diese sollen in kleinen Chargen von bis zu 100 Stück gedruckt werden können.

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Ein Team von Forschern der TH Köln, der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU), der Merck KGaA und der Gen-Plus GmbH & Co. KG. arbeiten im Projekt „PolyPrint-Prozesssichere und reproduzierbare Herstellung pharmazeutischer Darreichungsformen nach dem FLM-Verfahren“ (mehr auf th-koeln.de) an der Entwicklung eines 3D-Druckers, der mehrere Materialien für den 3D-Druck von Medikamenten in Kleinstchargen kombinieren kann. Das erklärt die TH Köln in einer Pressemitteilung.

Dr. Markus Dachtler, CEO der Gen-Plus, sagt:

„Mehrere Wirkstoffe individuell in eine Arzneiform zu verdrucken, hilft, die Therapietreue und Patientensicherheit zu erhöhen. Die Hälfte der produzierten Tabletten wird oft nicht genommen und landet meist im Müll. Mithilfe des 3D-Medikamenten-Drucks können die Tabletten bedarfsgerecht produziert werden. Da solche Arzneimittel aber nur in sehr kleinen Chargen von bis zu 100 Stück benötigt werden, sind neuartige Herstellungsverfahren notwendig.“

3D-Druck mit dem Demonstrator

Designstudie des PolyPrint 3D-Druckers
Die Forscher arbeiten an einem 3D-Drucker (im Bild: Designstudie des geplanten 3D-Druckers), der mehrere Materialien verarbeiten kann (Bild © TH Köln).

Der Demonstrator arbeitet laut Tilmann Spitz vom Institut für Produktentwicklung und Konstruktionstechnik der TH Köln mit zwei Druckköpfen, die unterschiedliche Wirkstoffe enthalten können und nacheinander oder im Wechsel eine Tablette drucken. Das System soll hochskalierbar werden, sodass in weiteren Ausbaustufen acht oder noch mehr Druckköpfe zusammenarbeiten. Therapien können so statt in mehreren Präparaten in einer Tablette umgesetzt werden, wodurch Fehler bei der Dosierung vermieden werden. Die Tablette soll so aufgebaut werden, dass sie Wirkstoffe in einer bestimmten Reihenfolge und Verzögerung freisetzt.

Der neue 3D-Drucker soll außerdem den Anforderungen der „Good Manufacturing Practice“ (GMP) nach dem EU-GMP-Leitfaden für Anlagen in der pharmazeutischen Produktion entsprechen. Der Druckkopf muss dafür einfach zu demontieren und zu reinigen sein. Der Wirkstoff darf weder unter- noch überdosiert werden. Eine automatische Qualitätskontrolle während der Produktion soll diese Vorgaben sicherstellen.

Neue Materialien

3D-gedruckte Medikamente in und neben Glasbehältnis
Ein Forscherteam arbeitet an einer Lösung für den 3D-Druck von Medikamenten in Kleinstcharge (Bild © TH Köln).

Für den 3D-Druck verwenden die Forscher eine Mischung aus pharmazeutischen Polymeren und medizinischen Wirkstoffen.

Dr. Julian Quodbach vom Institut für Pharmazeutische Technologie und Biopharmazie der HHU, erklärt:

„Wir arbeiten zum Teil mit Filament, in dem sich nur 0,1 Prozent Wirkstoff befindet. Dieser muss innerhalb des Kunststoffs absolut gleich verteilt sein und der Druckprozess muss möglichst reibungslos verlaufen, damit sich in jeder Tablette die gleiche Menge Wirkstoff befindet.“

Für eine gleichmäßige Produktion und Qualität dürfen die Kunststoffe nicht zu flexibel und nicht zu steif sein. Sie sollen schon bei geringen Temperaturen im Drucker schmelzen und nicht wie üblich bei 180 bis 220 Grad, um die Wirkstoffe zu schonen. Es wurden neue Polymere entwickelt, die verbesserte Eigenschaften für die Extrusion, Verdruckung und Stabilisierung von Arzneistoffen ermöglichen.

Sie werden nun hinsichtlich ihrer Unbedenklichkeit für den Menschen, ihrer Eignung für verschiedene Wirkstoffe und ihrer spezifischen Anforderungen wie etwa eine niedrige Wasserlöslichkeit charakterisiert. Anschließend wird das Team der HHU einen Herstellungsprozess für die Filamente entwickeln und erste Tabletten drucken. Es folgen Langzeituntersuchungen von Filamenten und 3D-gedruckten Tabletten im Labor von Gen-Plus.

Dr. Markus Weigandt aus dem Unternehmensbereich Healthcare von Merck fasst zusammen:

„PolyPrint kombiniert auf einzigartige Weise die Expertisen im Bereich der Pharmazie, Material- und Prozesswissenschaft. Als starkes interdisziplinäres Team haben wir hier die Möglichkeit, die personalisierte Medizin enorm weiterzuentwickeln und besser auf die Bedürfnisse unserer Patienten abzustimmen.“

3D-Druck von Medikamenten

Wir haben bisher schon einige 3D-Druck-Projekte zum Thema Herstellung von Medikamenten vorgestellt. An der TH Köln werden 3D-gedruckte Implantate entwickelt, die Wirkstoffe über einen exakten Zeitraum abgeben. Der Nudelhersteller Barilla unterstützt ein weiteres Forschungsprojekt rund um die Produktion individueller Medikamente aus dem 3D-Drucker. Im Dezember 2020 gaben das Pharmaunternehmen Aprecia und Battelle ihre Kooperation bei der Herstellung von 3D-gedruckten Medikamenten bekannt. Verpassen Sie keine weiteren Nachrichten zu diesen oder anderen Themen aus der Welt des 3D-Drucks mit einem Abonnement unseres Newsletters.

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