Ermöglicht der 3D-Druck in Zukunft personalisierte Pillen?

Schon seit geraumer Zeit wissen wir, dass der 3D-Druck viele Vorteile für den medizinischen Bereich bietet. Von personalisierten Prothesen bis hin zum Bioprinting von Organen wird der 3D-Druck in der Medizin bereits auf revolutionäre Weise eingesetzt. Forscher der University of East Anglia haben jedoch noch eine weitere innovative Möglichkeit gefunden, die additive Fertigung zu nutzen. In einer kürzlich im International Journal of Pharmaceutics veröffentlichten Arbeit mit dem Titel „Auswirkungen der Porosität auf die Freisetzungskinetik quellfähiger und erodierbarer poröser pharmazeutischer fester Darreichungsformen, die durch 3D-Druck mit Heißschmelztropfen hergestellt wurden“ beschreibt das Forscherteam, wie die additive Fertigung dazu verwendet werden kann, Pillen herzustellen, welche dank ihrer hochporösen Strukturen die Geschwindigkeit der Wirkstofffreisetzung aus dem Medikament in den Körper regulieren und so dabei helfen könnten, Medikamente für Patienten zu personalisieren.

Einer der Leiter der Forschung, Dr. Sheng Qi, Vortragender im Fachgebiet Pharmazie an der School of Pharmacy der UEA, erläuterte das Projekt wie folgt: „Derzeit werden unsere Medikamente nach dem Prinzip ‚one-size-fits-all‘ hergestellt. Die personalisierte Medizin nutzt neue Herstellungstechnologien, um Pillen zu produzieren, welche die genaue Dosis und Medikamentenkombinationen haben, die auf den einzelnen Patienten zugeschnitten sind. Dies würde es den Patienten ermöglichen, den maximalen Nutzen der Medikamente unter minimalen Nebenwirkungen zu erhalten. Von solchen Behandlungsansätzen können vor allem ältere Patienten profitieren, die oft viele verschiedene Medikamente pro Tag einnehmen müssen, sowie Patienten mit komplizierten Erkrankungen wie Krebs, psychischen Erkrankungen sowie entzündlichen Darmerkrankungen.„

Die Methode der Tröpfchenabscheidung zeigt, wie die Porosität die Wirkstofffreisetzungszeit verändert. (Bildnachweis: Zhang et al.)

Laut der Studie verwendete das Team ein neu entwickeltes Hotmelt-Tropfen-3D-Druckverfahren, das höchstwahrscheinlich dem Material Jetting ähnelt oder zumindest darauf basiert. Anders als bei der Filament-Extrusion werden bei diesem Tröpfchen-Verfahren Granulate oder Pellets durch einen Extruder mit einem piezogesteuerten, gepulsten Düsenverschluss geleitet. Dies ermöglicht den Forschern den 3D-Druck mit Tropfen. Wenn die Technologie dem Material-Jetting ähnelt, ist es wahrscheinlich, dass dazu auch eine Art Aushärtungslicht verwendet wird, welches das Material härtet, um die Schichten zu bilden. Die Vorteile solcher Techniken sind, dass die Oberfläche glatt sind und mehrere Materialien gleichzeitig gedruckt werden können.

Der 3D-Druck wurde für das Projekt gewählt, weil dieser die einzigartige Fähigkeit besitzt, poröse pharmazeutische feste Darreichungsformen nach Bedarf herzustellen.  Wie bereits erwähnt, deuten die Ergebnisse der Studie darauf hin, dass durch die Veränderung der Porengröße die Geschwindigkeit, mit der das Medikament die Tablette verlässt und in den Körper gelangt, reguliert werden kann, was es den Ärzten ermöglicht, Medikamente herzustellen, die auf die spezifischen Stoffwechselbedürfnisse des jeweiligen Körpers abgestimmt sind.

Neben dem 3D-Druck in anderen medizinischen Bereichen hat sich auch die pharmazeutische 3D-Druck-Forschung in den letzten Jahren rasant entwickelt. Allerdings erfordern die 3D-Druckverfahren oft, dass das Medikament vor dem 3D-Druck zu Filamenten verarbeitet wird, was bei diesem Verfahren nicht der Fall ist. Die Forscher merken zudem an, dass es mit weiterer Forschung möglich sein könnte, nicht nur die Porosität zu nutzen, um die Dosis und die Dosierungshäufigkeit auf die Bedürfnisse des jeweiligen Patienten abzustimmen, sondern sogar mehrere Medikamente in eine einzige tägliche Pille für Patienten mit einem komplexen Medikamentenregime zu bauen. Die vollständige Studie können Sie HIER erwerben.

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