Forscher der Technischen Hochschule Köln und der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) arbeiten gemeinsam an einer Lösung für den 3D-Druck von Medikamente. Die Tabletten aus dem 3D-Drucker sollen genauer auf den einzelnen Patienten zugeschnitten werden und so eine bessere Wirkung erzielen bei weniger Nebenwirkungen. Wir stellen die ersten Ergebnisse der Forschungen vor.

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Exakt auf den Patienten zugeschnittene Medikamente wirken besser und haben weniger Nebenwirkungen. Um effektiv wirkende Tabletten herzustellen, müssen neue Methoden entwickelt werden. Laut einem Artikel der TH Köln begannen die Forscher der TH Köln und die Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) im Sommer 2019 in einem Projekt mögliche Lösungen für unterschiedliche Dosen von Arzneimitteln für individualisierte Kleinst- und Kleinchargen zu untersuchen. Yissum und Hebrew University in Israel haben vor etwas mehr als einem Jahr eine Plattform für maßgeschneiderte Tabletten aus dem 3D-Drucker vorgestellt.

Schmelzextrusion der Ausgangssubstanzen

Schmelzextrusionseinheit der THK
Die Schmelzextrusionseinheit der THK soll bei der Herstellung von Tabletten in Klein- und Kleinstchargen helfen (Bild © THK).

Ein pharmazeutischer Schmelzextruder mischt die Ausgangssubstanzen für die Medikamente und schmilzt sie auf. Ein neues Drucksystem, das noch nicht entwickelt wurde, würde dann die Herstellung oraler Darreichungsformen, wie zum Beispiel Tabletten übernehmen. Der Extruder verarbeitet pharmazeutische Wirkstoffe mit bioresorbierbaren Polymeren. Dabei handelt es sich um Kunststoffe, die der Körper abbauen kann.

Der 3D-Druckprozess

Es soll homogenes Gemisch entstehen, das den Qualitätsstandards der Arzneimittelherstellung entspricht und jederzeit reproduzierbar ist. Dabei ist die Produktion von Medikamenten mit sehr geringer Wirkstoffdosierung eine Herausforderung, wie Dr. Julian Quodbach vom Institut für Pharmazeutische Technologie und Biopharmazie der HHU erklärt. Das Labor für Fertigungssysteme der TH Köln arbeitet am Drucksystem, das an den Extrusionsprozess anschließen wird und 100 Tabletten pro Stunde schaffen soll. Ein optimal eingestellter Extruder muss dauerhaft fördern und kontinuierlich Material liefern, damit die Qualität und die Gleichförmigkeit der Tabletten garantiert werden können.

Das Drucksystem arbeitet nicht kontinuierlich. Damit kein Material vergeudet wird, bedarf es prozessbedingter Pausen, erklärt Tilmann Spitz von der TH Köln. Ein Puffersystem soll das Material für ein gewisse Zeit speichern. Die Polymer-Wirkstoffmasse wird nach dem Verlassen des Extruders im herkömmlichen 3D-Druck zu Filamenten verarbeitet und ein zweites Mal aufgeschmolzen und gedruckt. Der Druckkopf wird direkt hinter dem Extruder platziert, wodurch das Zwischenprodukt gespart wird.

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