3D-Druck ermöglicht bald die individuelle Anpassung von Tabletten
Spanischen Forschenden der UPV/EHU-Universität ist es gelungen, mithilfe der additiven Fertigung Tabletten auf Stärkebasis herzustellen. Dies ist insofern von großer Bedeutung für die Medizin, da dadurch individuelle Formulierungen zusammengestellt werden können und die pharmazeutischen Tabletten so besser auf die Bedürfnisse der Patienten abgestimmt werden können.
Die Ergebnisse der Forschung wurden im International Journal of Pharmaceutics veröffentlicht. Das Ziel dabei war, Tabletten auf Stärkebasis für eine maßgeschneiderte Abgabe von hydrophoben Arzneimitteln herzustellen. Etwa 40 Prozent der zurzeit auf dem Markt erhältlichen Medikamente sind Hydrophobe Medikamente, also Medikamente die schlecht wasserlöslich sind. Sie stellen also einen enormen Teil der medizinischen Versorgung dar, weshalb es umso wichtiger ist, diese entsprechend zu erforschen und auch zu verbessern.
Die Herstellung der Tabletten
Es ist in der Parmazeutischen Industrie nicht ungewöhnlich, Stärke als Basis für Tabletten zu verwenden. Jedoch gibt es verschiede Arten von Stärken, was zu unterschiedliche Kinetiken bei Wirkstofffreisetzung führt. Die Forschenden konzentrierten sich in ihrer Forschung daher auf drei verschiede Stärkearten und waren so in der Lage, Tabletten aus herkömmlicher Maisstärke, Wachsmaisstärke und aus Kartoffelstärke herzustellen. Diese so gefertigten Tabletten verfügen über unterschiedluche Geometrien und waren mit einem nicht löslichen Medikament (in diesem fall Iboprofen) als WIrkstoff versehen.
Um die Tabletten mittels 3D-Druckverfahren herstllen zu können, mussten erst einmal Drucktinten entwicket werden. Die Tinten wurden durch die Verkleisterung der Stärke hergestellt, indem diese mit destilliertem Wasser vermischte und anschließend unter kontinuierlichem Rühren für 20 min über die Gelatinierungstemperatur erhitzte. Die Verkleisterung von normaler Mais- und Wachsmaisstärke wurde bei 90 °C durchgeführt, während 80 °C für Kartoffelstärke verwendet wurde. Die Verkleisterungsparameter der drei Stärken und die Bedruckbarkeit ihrer Tinten mittels Differential Scanning Calorimetry (DSC) und rheologischer Messungen analysiert. Es wurden auch die mechanischen Eigenschaften und die Quellfähigkeit der 3D-gedruckten Tabletten bewertet. So sagt Kizkitza González, eine Mitwirkende des Forschungsteams etwa: „Wir haben die Bedeutung des botanischen Ursprungs der Stärke in praktisch allen Eigenschaften beobachtet, wie beispielsweise der porösen Mikrostruktur, der Bildung eines stabilen Netzwerks oder der Freisetzung des Wirkstoffs. Bei normaler Maisstärke erfolgt die Arzneimittelfreisetzung sofort und das Arzneimittel wird innerhalb von 10 Minuten vollständig freigesetzt; Im Fall von Wachsmaisstärke und Kartoffelstärke ist die Freisetzung kontinuierlicher und kann bis zu sechs Stunden dauern, bis die vollständige Freisetzung erreicht ist“.
Druckprozess der Tabletten (Bild: UPV/EHU-Universität)
Der Druckprozess der Tabletten wurde unter Verwendung eines Voladora-3D-Druckers durchgeführt, der für die Schicht-für-Schicht-Spritzenextrusion angepasst war. Dabei wurden Tabletten mit zwei verschiedenen Geometrien gedruckt. Zum einen Zylinder mit 10 mm Durchmesser und 5 mm Höhe und zum anderen Pyramiden mit 12 mm Länge, 12 mm Breite und 7,2 mm Höhe. Die bedruckten Tabletten wurden abschließend gefriergetrocknet. Durch die Verschiedenen Arten der Stärke, kann der Zeitpunkt der Freisetzung des Wirkstoffes bestimmt werden und so könne man zwischen den Stärkearten wählen, je nachdem was man für eine Wirkung erzielen möchte. González erklärt:
„Zum Beispiel könnte im Falle einer Infektion in einem Anfangsstadium mit normaler Maisstärke sofort ein Medikament zur Schmerzlinderung freigesetzt werden, und in einem späteren Stadium mit einer der beiden anderen Stärkearten ein Antibiotika könnten kontinuierlicher freigesetzt werden.“
Es wird wahrscheinlich noch ein langer Forschungsprozess nötig sein, um diese Art der Tabletten für die Patienten zugänglich machen zu können aber die im Zuge des Projektes hergestellten 3D-gedruckten Tabletten auf Stärkebasis weisen vielversprechende Eigenschaften für zukünftige Anwendungen zur personalisierten Arzneimittelabgabe auf.
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