Wissenschaftler aus verschiedenen Institutionen haben sich im Rahmen des deutschen Projekts „PolyPrint“ zusammengeschlossen, um den 3D-Druck von Medikamenten möglich zu machen. Mit erfolgreicher Entwicklung eines Prototyps eines 3D-Druckers und geeigneter pharmazeutischer Polymere konnten sie ihr Ziel erreichen. Hier die wichtigsten Ergebnisse in Kürze.
Im Mai 2021 haben wir darüber berichtet, dass deutsche Forscher an einem Medikamenten-3D-Drucker für Kleinstchargen bis 100 Stück arbeiten. Forscher verschiedener Einrichtungen haben sich dabei zum Konsortium PolyPrint zusammengeschlossen. In einer Pressemitteilung geben die Verantwortlichen bekannt, dass sie nun einen Medikamenten-3D-Drucker sowie optimierte, passende Polymere entwickelt haben. Außerdem bereiten sie eine Ausgründung vor. Zu dem Konsortium gehören die TH Köln, die Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU), die Merck KGaA und die Gen-Plus GmbH & Co. KG.
Das Projekt „PolyPrint – Prozesssichere und reproduzierbare Herstellung pharmazeutischer Darreichungsformen nach dem FLM-Verfahren“ wurde durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung im Programm „ProMatLeben – Polymere“ über drei Jahre gefördert.
Pharmazeutische Polymere
Im März 2020 berichteten wir darüber, dass Merck und AMCM bei der Entwicklung von Tabletten mit dem 3D-Drucker kooperieren. Die neu entwickelten pharmazeutischen Polymere stammen ebenfalls von der Firma Merck. Sie eignen sich für das Fused Deposition Modeling und die Hot Melt Extrusion.
Die Hot-Melt-Extrusion sorgt dafür, dass Kunststoffe aufgeschmolzen und mit den pharmazeutischen Wirkstoffen vermischt und zu langen Fäden (Filamenten) verarbeitet werden. Beim Fused Deposition Modeling werden Filamente im Druckkopf ein weiteres Mal aufgeschmolzen und zu Tabletten geformt. Die neuen Polymere sollen sehr wasserlöslich sein, eine geringe Verarbeitungstemperatur benötigen und hohe thermische Stabilität.
Prototyp des Medikamenten-3D-Druckers
Der Prototyp des neu entwickelten 3D-Druckers, der im Labor für Fertigungssysteme der TH Köln entstanden ist, arbeitet mit zwei Druckköpfen. Diese verarbeiten Filamente mit unterschiedlichen Wirkstoffen und drucken nacheinander oder im Wechsel eine Tablette. Das fertige System soll bis zu acht Druckköpfe integrieren können. Der Druckraum ist komplett abgekapselt und alle Komponenten, die mit Material in Berührung kommen, lassen sich leicht entfernen und reinigen. Der wassergekühlte Druckkopf ist auch für brüchige Filamente geeignet. Das Gerät entspricht mit all diesen Eigenschaften den Anforderungen der „Good Manufacturing Practice“ nach dem EU-GMP-Leitfaden für Anlagen in der pharmazeutischen Produktion.
Für den Verarbeitungsschritt von Polymer zu Tablette ist der Extruder von zentraler Bedeutung. Er wird so konfiguriert, dass er auch bei sehr geringen Dosierungen von 0,1 Prozent Wirkstoff vollständig homogene Filamente verarbeiten kann. So enthält jede Tablette die gleiche Wirkstoffmenge. Die Druck- und Temperaturbedingungen im Druckkopf wurden ebenfalls analysiert.
Vorteile und Einsatzbereiche
Individuell gedruckte Medikamente erlauben die Freisetzung von Wirkstoffen an den Körper über bestimmte Geometrien oder Oberflächen. Die Projektpartner entwickelten zum Beispiel eine Tablette zur Behandlung von Parkinson mit drei Wirkstoffen und gestalteten sie so, dass sich die Wirkstoffe nacheinander aus der Tablette lösen und sich eine optimal aufeinander abgestimmte Wirkung zeigt.
Ziel der Entwickler ist es, dass die neue Technologie einfach und so auch schnell erlernbar ist, damit Personal in Krankenhäusern oder Apotheken schnell und gut damit klarkommen. Gedruckte Medikamente sind zum Beispiel für Kleinkinder und Kinder von Vorteil. Aufgrund des schnellen Wachstums lässt sich die Medikation in winzigen Schritten anpassen. Der 3D-Drucker eignet sich auch für die Präzisionsmedizin, die Arzneistoffe patientengenau zuschneidet. Die Chargengrößen reichen von einer bis zu 100 Tabletten.
Die Projektpartner planen, ihre Erkenntnisse für die Gründung eines Start-ups zu nutzen, um in den kommenden Jahren ein marktreifes Produkt zu entwickeln. Mit unserem Newsletter bleiben Sie über Medikamente aus dem 3D-Drucker und andere Neuigkeiten laufend informiert. Abonnieren Sie unseren 3D-Druck-Newsletter hier: zum Newsletter anmelden.