3D-Druckkopf (Einsatz) mit der speziell entwickelten Schmelzextrusionseinheit zur Herstellung von Tabletten in Klein- und Kleinstchargen. (Foto: TH Köln)

Medikamente aus dem 3D-Drucker

Publiziert

Medikamente, die individuell auf die Bedürfnisse der Patientinnen und Patienten zugeschnitten sind, haben eine erhöhte Wirksamkeit und geringere Nebenwirkungen. Die TH Köln und die Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) erforschen die Möglichkeiten des 3D-Drucks in der pharmazeutischen Produktion. Im Fokus stehen Arzneimittel unterschiedlicher Dosis für individualisierte Kleinst- und Kleinchargen.

Basis des Projektes ist ein pharmazeutischer Schmelzextruder, in dem die Ausgangssubstanzen für die Medikamente vermischt und aufgeschmolzen werden, und ein neu zu entwickelndes Drucksystem für die Herstellung oraler Darreichungsformen wie zum Beispiel Tabletten. Im Extruder werden pharmazeutische Wirkstoffe unter anderem mit bioresorbierbaren Polymeren – also Kunststoffen, die der Körper abbauen kann – verarbeitet und aufgeschmolzen.

«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», sagt Dr. Julian Quodbach vom Institut für Pharmazeutische Technologie und Biopharmazie der HHU, das für die Entwicklung und Erforschung der Wirkstoff-Polymermischungen zuständig ist.

Das Labor für Fertigungssysteme der TH Köln entwickelt das Drucksystem, das direkt an den Extrusionsprozess anschließt und etwa 100 Tabletten pro Stunde produzieren soll. «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», erklärt Tilmann Spitz von der TH Köln. Daher wird das Team ein Puffersystem entwickeln, in dem das Material für eine gewisse Zeit bei Schmelztemperatur gespeichert und wieder abgegeben werden kann.

Größere Materialvielfalt durch 3D-Druck ohne Zwischenprodukt

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», sagt 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.

Das Projekt «HME 3D – 3D-Druck pharmazeutischer Darreichungsformen mittels Schmelzextrusion» wird über das Programm «Industrielle Gemeinschaftsforschung» (IGF) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) von Juni 2019 bis November 2021 gefördert. Mit dem Programm unterstützt das Ministerium unter anderem Grundlagenforschung mit Fokus auf industrielle oder kommerzielle Anwendungsbereiche. Ein projektbegleitender Ausschuss mit Industrievertretern liefert Input sowie Ideen und dient als Rückkopplung mit der Praxis.

EVENTS

Hannover Messe

Heimat der Industriepioniere Jetzt mehr denn je

Datum: 12. - 16. April 2021

Ort: Hannover (D)

MedTech Summit

Kongress technologie- und marktrelevanten Themen aus der Medizintechnik- und Gesundheitsbranche

Datum: 20. - 22. April 2021

Ort: Online (D)

Medtec Live

ein Joint Venture der MT-CONNECT und Medtec Europe

Datum: 20. - 22. April 2021

Ort: Nürnberg (D)

FutureHealth

RETHINKING PATIENT EXPERIENCE

Datum: 27. - 28. April 2021

Ort: Basel (CH)

SBK Kongress

Kongress vom Berufsverband der diplomierten Pflegefachpersonen der Schweiz

Datum: 12. Mai 2021

Ort: Online (CH)

Ostschweizer Food Forum

Genuss im Wandel - Zwischen Generationen, Grenzen, Gesellschaften und Geschäftsmodellen

Datum: 27. Mai 2021

Ort: Olma Halle 9.0, St. Gallen (CH)

DMEA

Connecting Digital Health

Datum: 07. - 11. Juni 2021

Ort: Berlin (D)

T4M

Die neue Messe für Medizintechnik in Stuttgart.

Datum: 08. - 10. Juni 2021

Ort: Stuttgart (D)

EPHJ-EPMT-SMT

Interantionale Ausstellung für Uhrenindustrie, Mikrotechnologie und Medizinaltechnik

Datum: 08. - 11. Juni 2021

Ort: Palexpo Genf (CH)

Securite Lausanne

Die Schweizer Fachmesse

Datum: 16. - 18. Juni 2021

Ort: Lausanne (CH)

Blezinger Healthcare

6. Fachkonferenz - Das Pflegeheim der Zukunft

Datum: 24. - 25. Juni 2021

Ort: Luzern (CH)

Swiss eHealth Forum

Forum mit dem Thema Integrierte Versorgungsmodelle-Rahmen, Erfolgsfaktoren und Umsetzung

Datum: 01. - 02. Juli 2021

Ort: Bern (CH)

Altenpflegemesse

Leitmesse für die Pflegewirtschaft

Datum: 06. - 08. Juli 2021

Ort: Nürnberg (D)

maintenance Schweiz

Schweizer Fachmesse für industrielle Instandhaltung und Facility Management

Datum: 25. - 26. August 2021

Ort: Zürich (CH)

Pumps & Valves

Fachmesse für Pumpen- und Ventiltechnik

Datum: 25. - 26. August 2021

Ort: Zürich (CH)

LABVOLUTION

Europäische Fachmesse für innovative Laborausstattung und für die Optimierung von Labor-Workflows

Datum: 07. - 09. September 2021

Ort: Hannover (D)

AM Expo

Inspiration, Weiterbildung und Netzwerk

Datum: 14. - 15. September 2021

Ort: Luzern (CH)

Swiss Medtech Expo

Advanced Manufacturing

Datum: 14. - 15. September 2021

Ort: Luzern (CH)

Trendtage Gesundheit Luzern

Die TGL sind die führende nationale Plattform für Trends und Perspektiven im Gesundheitswesen.

Datum: 15. September - 17. September 2021

Ort: Luzern (CH)

Führungstagung

Tagung für Führungs- und Fachkräfte aus dem Gesundheits- und Sozialbereich

Datum: 21. September 2021

Ort: Kultur & Kongresshaus, Aarau (CH)

FachPack

Europäische Fachmesse für Verpackung, Technik, Veredelung und Logistik

Datum: 28. - 30. September 2021

Ort: Nürnberg (D)

Symposium | Fachmesse

Fachmesse 2. Säule sowie ein Vorsorge-Symposium

Datum: 29. - 30. September 2021

Ort: Zürich (CH)

Rehacare

Die REHACARE ist die internationale Fachmesse für Rehabilitation, Prävention, Inklusion und Pflege.

Datum: 06. - 09. Oktober 2021

Ort: Düsseldorf (D)

Anuga

Weltweite Ernährungsmesse für Handel und Gastronomie/Ausser-Haus-Markt

Datum: 09. - 13. Oktober 2021

Ort: Köln (D)

Ilmac

Fachmesse für Prozess- und Labortechnologie

Datum: 19. - 21. Oktober 2021

Ort: Basel (CH)

Ifas

Fachmesse für Gesundheitsmarkt

Datum: 19. - 21. Oktober 2021

Ort: Zürich (CH)

Blezinger Healthcare

11. Fachkonferenz - Das Spital der Zukunft

Datum: 21. - 23. Oktober 2021

Ort: Luzern (CH)

TUTTOFOOD

Internationale B2B-Messe für Food & Beverage

Datum: 22. - 26. Oktober 2021

Ort: Mailand (I)

A + A

Internationale Fachmesse für Persönlichen Schutz, Betriebliche Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit.

Datum: 26. - 29. Oktober 2021

Ort: Düsseldorf (D)

transport-CH

Schweizer Nutzfahrzeugsalon

Datum: 10. - 13. November 2021

Ort: Bern (CH)

Compamed

Fachmesse für Produkte aus der medizinischen Vorproduktion

Datum: 15. - 18. November 2021

Ort: Düsseldorf (D)

Medica

Die Weltleitmesse der Medizinbranche

Datum: 15. - 18. November 2021

Ort: Düsseldorf (D)

St. Galler Demenz-Kongress

«(Un)mögliche Möglichkeiten: Personen mit Demenz im digitalen Zeitalter»

Datum: 17. November 2021

Ort: St.Gallen (CH)

Mefa

Fachmesse für Fleischwirtschaft und Lebensmittelproduktion

Datum: 20. - 24. November 2021

Ort: Basel (CH)

igeho

Internationale Plattform für Hotellerie, Gastronomie, Take-away und Care-Institutionen in der Schweiz

Datum: 20.- 24. November 2021

Ort: Basel (CH)

SPS IPC Drives

Europas führende Fachmesse für elektrische Automatisierung

Datum: 23. - 25. November 2021

Ort: Nürnberg (D)

Cleanzone

Internationale Fachmesse und Kongress für Reinraumtechnologie

Datum: 24. - 25. November 2021

Ort: Frankfurt am Main (D)

Heimtextil

Weltweit führenden Fachmesse für Wohn- und Objekttextilien

Datum: 11. - 14. Januar 2022

Ort: Frankfurt (D)

Swissbau

Die führende Fachmesse der Bau- und Immobilienwirtschaft in der Schweiz Sicherheits-Kongress 2020 parallel zur Swissbau - Praxisnahe Sicherheitsinformationen als Weiterbildung.

Datum: 18. - 21. Januar 2022

Ort: Basel (CH)

FBKplus

Der neue Branchentreffpunkt der Lebensmittel- und Getränkeproduktion

Datum: 23. - 25. Januar 2022

Ort: Bern (CH)

Empack Schweiz

The Future of Packaging Technology

Datum: 26. - 27. Januar 2022

Ort: Bern Expo (CH)

Pro Sweet Cologne

Internationale Zuliefermesse für Süsswaren- und Snackindustrie

Datum: 30. Januar - 02. Februar 2022

Ort: Köln (D)

aqua pro gaz

DIE SCHWEIZER MESSE DER TRINKWASSER-, ABWASSER- UND GASFACHLEUTES

Datum: 09. - 11. Februar 2022

Ort: Bulle (CH)

BioFach

Weltleitmesse für Bio-Lebensmittel

Datum: 15. - 18. Februar 2022

Ort: Nürnberg (D)

Vivaness

Internationale Fachmesse für Naturkosmetik

Datum: 15. - 18. Februar 2022

Ort: Nürnberg (D)

LogiMat

Internationale Fachmesse für Intralogistik

Datum: 08. - 10. März 2022

Ort: Stuttgart (D)

Pro Wein

Internationale Fachmesse Weine und Spirituosen

Datum: 27. - 29. März 2022

Ort: Düsseldorf (CH)

HR Festival

Fachmesse für HRM, trainings to business und Corporate Health

Datum: 29. - 30. März 2022

Ort: Zürich (CH)

Achema

Internationale Leitmesse der Prozessindustrie

Datum: 04. - 08. April 2022

Ort: Frankfurt am Main (D)

Lebensmitteltag

Die führende schweizerische Lebensmittelfachtagung von bio.inspecta und SQS

Datum: 07. April 2022

Ort: Luzern (CH)

Anuga FoodTec

Internationale Zuliefermesse für die Lebensmittel-und Getränkeindustrie

Datum: 26. - 29. April 2022

Ort: Köln (D)

LASER World of PHOTONICS

Weltleitmesse für Komponenten, Systeme und Anwendungen der Photonik

Datum: 26. - 29. April 2022

Ort: München (D)

Control

Internationale Fachmesse für Qualitätssicherung

Datum: 03. - 06. Mai 2022

Ort: Stuttgart (D)

PFLEGE PLUS

Die Fachmesse PFLEGE PLUS bringt Fachbesucher mit ausstellenden Unternehmen, Branchenverbände sowie Experten des Pflegemarkts zusammen.

Datum: 17. - 19. Mai 2022

Ort: Stuttgart (D)

ArbeitsSicherheitSchweiz

Fachmesse für Arbeitssicherheit, Gesundheitsschutz & Gesundheitsförderung am Arbeitsplatz

Datum: 01. - 02. Juni 2022

Ort: Bern (CH)

Automatica

Leitmesse für intelligente Automation und Robotik

Datum: 21. -24. Juni 2022

Ort: München (D)

analytica

Leitmesse für Labortechnik, Analytik, Biotechnologie und analytica conference

Datum: 21. - 24. Juni 2022

Ort: München (D)

POWTECH

Pharma.Manufacturing.Excellence

Datum: 30. August - 01. September 2022

Ort: Nürnberg (D)

Oils + fats

Leitmesse der Öl- und Fettindustrie in Europa.

Datum: 12. - 16. September 2022

Ort: München (D)

Chillventa

Fachmesse für Energieeffizienz

Datum: 11. - 13. Oktober 2022

Ort: Nürnberg (D)

SIAL

Fachmesse für Nahrungsmittel-Innovationen

Datum: 15. - 19. Oktober 2022

Ort: Paris (F)

ZAGG

Schweizer Fachmesse für Gastgewerbe, Hotellerie & Gemeinschaftsgastronomie Luzern

Datum: 23. - 26. Oktober 2022

Ort: Luzern (CH)

Swiss Handicap

Nationale Messe für Menschen mit und ohne Behinderung.

Datum: 02. - 04. Dezember 2022

Ort: Luzern (CH)

interpack

Führende Messe für Prozesse und Verpackung

Datum: 04. - 10. Mai 2023

Ort: Düsseldorf (D)

Bezugsquellenverzeichnis