{"id":23699,"date":"2024-08-29T00:01:00","date_gmt":"2024-08-28T22:01:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/?p=23699"},"modified":"2024-08-29T08:59:20","modified_gmt":"2024-08-29T06:59:20","slug":"3d-gedruckte-tabletten-130520201","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/3d-gedruckte-tabletten-130520201\/","title":{"rendered":"Wie ver\u00e4ndern 3D-gedruckte Medikamente die Medizin?"},"content":{"rendered":"

Der Fortschritt in der sogenannten personalisierten Medizin schreitet jeden Tag weiter voran und wird dank der 3D-Technologien weiter zunehmen. Gegenw\u00e4rtig ist einer der Hauptanwendungsbereiche des 3D-Drucks zweifellos der medizinische Sektor, wo der 3D-Druck f\u00fcr die Entwicklung von\u00a0Prothesen,<\/a>\u00a0Implantaten<\/a>\u00a0und sogar 3D-biogedruckten Organen<\/a>\u00a0herangezogen wird. Eine der wichtigsten Entwicklungen in diesem Bereich ist auch der 3D-Druck von Medikamenten, ein weiterer gro\u00dfer Fortschritt, der uns der patientenfreundlichen Medizin noch n\u00e4her bringt und die medizinische Behandlung radikal ver\u00e4ndern k\u00f6nnte. Heute werden wir uns auf die L\u00f6sung einiger der Hauptfragen im Zusammenhang mit der Herstellung von der 3D-gedruckte Medikamente konzentrieren: Worin bestehen die aktuellen Produktionsverfahren? Wo steht der Druck von Medikamenten heute? Und was wird ihre Markteinf\u00fchrung f\u00fcr die Pharmaindustrie bedeuten?<\/p>\n

Millionen von Menschen nehmen heute t\u00e4glich verschreibungspflichtige Medikamente zur Behandlung einer Vielzahl von Krankheitsbildern ein. Aufgrund der Massenproduktion von\u00a0Tabletten<\/a>\u00a0konsumieren wir oft h\u00f6here Dosen als empfohlen.\u00a0Laut dem Entwicklerteam von Multiply Labs, einem Hersteller von pharmazeutischen Filamenten zur Herstellung von 3D-Kapseln sind vor allem Kinder und Frauen von den zu hohen Dosen betroffen: \u201eGegenw\u00e4rtig werden die meisten Medikamente speziell f\u00fcr erwachsene M\u00e4nner entwickelt, was dazu f\u00fchren kann, dass vordergr\u00fcndig Frauen und Kinder eine \u00dcberdosis gemessen an ihrem K\u00f6rpergewicht einnehmen\u201c<\/em>, sagte Fred Paretti, CEO des Startups. Diese Erkl\u00e4rung hebt die Wichtigkeit der personalisierten Medizin hervor, insbesondere weil die falsche Dosierung bestimmter Wirkstoffe sogar zur Fehlfunktion in der Behandlungen f\u00fchrt.<\/p>\n

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Statistiken zum Markt f\u00fcr 3D-gedruckte Medikamente aus dem Jarh 2023. Bis 2030 sollte der Markt j\u00e4hrlich um ca. 8% anwachsen (Bild Maximize Market Research)<\/p><\/div>\n

Wenn wir die Entwicklung von 3D-gedruckten Medikamenten genauer betrachten, wird klar, dass die Zukunft vielversprechend aussieht. Laut einer Studie von Maximize Market Research lag der weltweite Marktwert von 3D-gedruckten Medikamenten 2023 bei 334,30 Millionen\u00a0 US-Dollar. In den n\u00e4chsten Jahren sei aber von einer j\u00e4hrlichen Wachstumsrate von 8 – 9 % auszugehen und somit soll die Gr\u00f6\u00dfe des Marktes bis 2030 bei gesch\u00e4tzt 575,54 Millionen US-Dollar liegen. Diese Sch\u00e4tzwerte zeigen, dass in diesem Bereich viel Bewegung stattfindet, getrieben von Forschung und Entwicklung von 3D-Techniken.<\/p>

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Die Anf\u00e4nge von 3D-gedruckten Medikamenten<\/h3>\n

Im Jahr 2015 kam das erste 3D-gedruckte Medikament auf den Markt: Spritam, eine Pille, die mit der Pulverbett-Technologie hergestellt und zur Behandlung von Epilepsie eingesetzt wurde. Es war auch das erste von der FDA zugelassene Medikament. Diese erste Entwicklung von Aprecia Pharmaceuticals \u00f6ffnete die T\u00fcr zur Herstellung ma\u00dfgeschneiderter Pillen, die f\u00fcr jeden Patienten eine andere Dosis erm\u00f6glichten.<\/p>\n

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Spirtam ist der Name des ersten 3D-gedruckte Medikaments (Bild: Aprecia Pharmaceuticals)<\/p><\/div>\n

Ausgehend von Studien an der National University of Singapure zum Kombinieren mehrerer Medikamente in einer Pille begann das Startup Multiply Labs<\/a> 2016 mit der Herstellung von pharmazeutischen Filamenten f\u00fcr den 3D-Druck von Pillen mit programmierter Wirkungsfreigabe. Obwohl das Startup zu Beginn plante, personalisierte Medikamente f\u00fcr die Krebsbehandlung herzustellen, konzentrierte es sich aufgrund der H\u00fcrden durch die Arzneimittelbeh\u00f6rde dann doch auf die Fertigung von 3D-gedruckten Nahrungserg\u00e4nzungsmitteln.<\/p>\n

Auch traditionelle Phramaunternehmen wenden sich hin zu neuen Technologien. Die Merck-Gruppe aus Darmstadt z\u00e4hlt zu den \u00e4ltesten pharmazeutischen und chemischen Unternehmen weltweit und hat die EOS-Tochtergesellschaft AMCM 2020 damit beauftragt, mithilfe von SLS ma\u00dfgeschneiderte Medikamente zu fertigen. Merck sah im 3D-Druck bedeutende Potentiale zur Personalisierbarkeit und zur kosteng\u00fcnstigen und schnellen Fertigung solcher Medikamente.<\/p>\n

Ein Unternehmen, das die Aussch\u00f6pfung dieser Potentiale ebenfalls zur Tagesordnung gemacht hat, ist das 2015 gegr\u00fcndete Triastek. Bereits 2022 ging das 3D-gedruckte Herz-Kreislauf-Medikament T20 durch Genehmigung der FDA \u00a0(Food and Drug Administration, USA) in die Testphase f\u00fcr klinische Studien. Erst k\u00fcrzlich (2024) erhielt auch das Magenretention-Produkt T22 die Zulassung und ist damit das erste seiner Art.<\/p>\n

Seit den Anf\u00e4ngen rund um 3D-gedruckte Medikamente, haben sich immer mehr Einrichtungen und Phramaunternehmen damit besch\u00e4ftigt und so finden wir heutzutage eine Vielzahl an Startups und innovativen Unternehmen, die den 3D-Druck f\u00fcr die Entwicklung von individualisierten Medikamenten heranziehen. Dies ist auch durch den Fortschritt der Technologie bedingt. Werfen wir also einen Blick darauf, wie solche Medikamente gedruckt werden!<\/p>\n

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Medikamente von Multiply Labs erm\u00f6glichen kontrollierte Wirkstofffreisetzung (Bild: Multiply Labs)<\/p><\/div>\n

Wie k\u00f6nnen 3D-gedruckte Medikamente gefertigt werden?<\/h3>\n

Seit der Markteinf\u00fchrung des ersten 3D-gedruckten Medikaments im Jahr 2015 hat die technische Entwicklung f\u00fcr die Herstellung per 3D-Druck weiter zugenommen. Der Pharmasektor hat die Grundlagen der bereits bekannten 3D-Drucktechnologien \u00fcbernommen und f\u00fcr den Einsatz angepasst.<\/p>\n

Schmelzschichtung (FDM)<\/h4>\n

Das\u00a0FDM\/FFF-Verfahren<\/a>\u00a0ist eines der am weitesten verbreiteten Verfahren f\u00fcr den 3D-Arzneimitteldruck. Mit Arzneistoffen beladene Filamente k\u00f6nnen f\u00fcr die Herstellung von Pillen verwendet werden. Eine der gr\u00f6\u00dften Herausforderungen dieser Technik besteht darin, die Extrusionstemperaturen so einzustellen, dass die Wirkstoffe der einzelnen Pillen nicht beeintr\u00e4chtigt werden. \u201eDas FDM-Verfahren erm\u00f6glicht die Herstellung von Kombinationen mehrerer Medikamente (Polypen) sowie von Tabletten mit verl\u00e4ngerter oder verz\u00f6gerter Freisetzung\u201c<\/em>, erkl\u00e4rt Patricija Januskaite, Wissenschaftlerin des Pharmaunternehmens FabRx<\/a>, dem Pharmaceutical Biotechnology Spin-out des University College of London (UCL).<\/p>\n

Neben der Technik der Beladung von Filamenten mit Medikamenten gibt es auch die M\u00f6glichkeit, pharmazeutische Filamente zu verwenden, die das enthaltene Medikament nicht beeintr\u00e4chtigen, wie dies bei den Entwicklungen von Multiply Labs der Fall ist, was auch die Herstellung von Kapseln mit kontrollierter Freisetzung erm\u00f6glicht: \u201eWir k\u00f6nnen in 3D ein Fach mit einer sehr d\u00fcnnen Wand drucken, das das Produkt in etwa 30 Minuten freisetzen kann, und dann eine weitere Wand hinzuf\u00fcgen, die ein anderes Medikament in 2 Stunden freisetzen kann, alles in einer einzigen Kapsel. Wir k\u00f6nnen bis zu vier oder f\u00fcnf separate F\u00e4cher in derselben Kapsel hinzuf\u00fcgen<\/em>\u201d, f\u00fcgt Fred Paretti von Multiply Labs hinzu.<\/p>\n

Mittlerweile ist es auch m\u00f6glich, komplexe Formulierungen zu entwickeln, sodass sich die Materialien des Medikaments schnell aufl\u00f6sen. Das Projekt Deglumed<\/a> aus dem Jahr 2023 zog so die Extrusionsmethode heran, um Medikamente f\u00fcr Personen mit Schluckbeschwerden zu entwickeln. Die verwendeten Filamente l\u00f6sen sich im Mund schnell auf und die Filmtabletten sind einfach zu schlucken.<\/p>\n

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Technologien auf Extrusions-Basis kommen sehr h\u00e4ufig f\u00fcr den Druck von Medikamenten zum Einsatz (Bild: MB Therapeutics)<\/p><\/div>\n

Direkte Pulverextrusion<\/h4>\n

Es handelt sich dabei um eine \u00e4hnliche Technik wie bei der Entwicklung des ersten gedruckten 3D-Medikaments: der ZipDose\u00ae. Es wird haupts\u00e4chlich zur Herstellung von Arzneimitteln mit einer hohen Arzneimittelbelastung und hohem Zerfall aufgrund der Porosit\u00e4t der Materialien verwendet. Die direkte Pulverextrusion als solche wurde von FabRx patentiert. Es handelt sich um die Extrusion eines Pulvermaterials (eine Mischung aus Wirk- und Hilfsstoffen) durch eine D\u00fcse mithilfe eines Einschneckenextruders. Diese Art von Medikamenten erm\u00f6glicht nach Angaben der britischen Pharmaindustrie eine Dosierung mit verl\u00e4ngerter oder verz\u00f6gerter Freisetzung.<\/p>\n

Stereolithographie (SLA)<\/h4>\n

Die Stereolithographie oder\u00a0SLA<\/a>\u00a0verwendet eine W\u00e4rmequelle, um Photopolymere oder fl\u00fcssige Harze zu verfestigen. Mit dieser Technologie k\u00f6nnen Medikamente in das Polymernetzwerk eingebunden werden, um mit Wirkstoffen beladene Pillen herzustellen oder um medizinische Ger\u00e4te mit verz\u00f6gerter Freisetzung zu entwickeln. Diese Technologie ist diejenige, die am besten die Kombination verschiedener Medikamente in derselben 3D-Kapsel erm\u00f6glicht.<\/p>\n

Selektives Lasersintern (SLS)<\/h4>\n

Die Herstellung von 3D-gedruckten Medikamenten per\u00a0SLS<\/a>-Verfahren erfolgt durch das Mischen von Wirkstoffen mit bestimmten Copolymeren, die dann mithilfe eines Lasers verschmolzen werden. Der Einsatz dieser Technik erm\u00f6glicht die Herstellung von Medikamenten mit mehreren Eigenschaften: Sie k\u00f6nnen von Dosierungsformen mit kontrollierter Freisetzung bis hin zu organischen Formen reichen. Das Schicht-f\u00fcr-Schicht-Verfahren erlaubt es auch, den Wirkstoff pro Schicht zu modifizieren. Professor Simon Gaisford, Head of Pharmaceutics am University College London und Mitgr\u00fcnder von FabRx, erkl\u00e4rt: \u201cDas selektive Lasersintern kreiert ein gro\u00dfes Potential in der Pharmaindustrie. Damit k\u00f6nnen Tabletten ohne Bindemittel (wie sie das Binder-Jetting-Verfahren einsetzt) hergestellt werden.<\/em>\u201d<\/p>\n

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Mit SLS-Technologie von Sintratec hergestellte Medikamente (Bild: Sintratec)<\/p><\/div>\n

Material Jetting<\/h4>\n

Obwohl diese Technik an das 2D-Druckverfahren erinnert, steht sie auch dem\u00a0Pulverdruck<\/a>\u00a0(Binder Jetting) nahe. Bei der Arzneimittelherstellung werden Kombinationen aus Wirk- und Tr\u00e4gerstoffen oder Druckfarben durch die D\u00fcse auf die Druckplatte aufgetragen. Sie werden dann mit einem Pulversubstrat verfestigt, das abschlie\u00dfend bespr\u00fcht wird. Ausgehend vom Material Jetting entwickelten Forscher der University of East Anglia 2019 das Hotmelt-Tropfen-3D-Druckverfahren, bei dem Tr\u00f6pfchen durch einen Extruder mit piezogesteuertem, gepulstem D\u00fcsenverschluss aufgetragen werden. Dieses Jahr (2024) machte eine weitere auf Material Jetting basierende Technologie auf sich aufmersam, n\u00e4mlich der Multi-Material-Inkjet-3D-Druck (MM-IJ3DP), welcher am Centre for Additive Manufacturing der Unviersit\u00e4t Nottingham entwickelt wurde. Eine l\u00f6sliche Polymer-Tinte \u2013 Poly-ACMO \u2013 verfestigt sich bei der Aussetzung an ultraviolettes Licht und bildet innerhalb einer Tablette ein wasserl\u00f6sliches Wirkstoffger\u00fcst.<\/p>\n

Wie dieses Beispiel aufzeigt, werden anhand der verschiedenen Verfahrensfamilien weitere Technologien erforscht, um die Entwicklung von sicheren und leistungsstarken 3D-gedruckten Medikamenten voranzutreiben.<\/p>\n

Des Weiteren entwickeln junge Unternehmen mit ihren eigenen 3D-Druckverfahren auch die ben\u00f6tigte Hardware. Das Startup Craft Health<\/a> hat f\u00fcr die Verarbeitung seiner Inhaltsstoffe und Materialien auch den daf\u00fcr vorgesehenen 3D-Drucker CraftMake<\/em> entwickelt und eine eigene Software. Mit dem FlexDosePrinter bietet auch das Startup DiHeSys einen phramatauglichen Drucker, welcher Medikamente sowohl im 2D- als auch im 3D-Druck herstellen kann und dabei entweder wirkstoffhaltige Tinten oder Filamente verarbeitet. Auch das junge franz\u00f6sische MB Therapeutics<\/a> entwickelte zum Druck von personalisierten Medikamenten einen eigenen Drucker, den Med-U Modular. Dieser ist der erste pharmazeutische 3D-Drucker in Industriequlit\u00e4t und beherrscht drei verschiedene Drucktechnologien.<\/p>\n

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Viele Unternehmen, wie Craft Health zum Beispiel, entwickeln nicht nur eine eigene Technologie zum Drucken von Medikamenten, sondern auch einen eigenen 3D-Drucker (Bild: Craft Health)<\/p><\/div>\n

Vorteile und Herausforderungen <\/strong><\/h3>\n

Die Vorteile von 3D-gedruckten Medikamenten sind vielf\u00e4ltig und zielen vor allem darauf ab, eine personalisierte medizinische Versorgung zu erreichen. Zum einen k\u00f6nnen 3D-gedruckte Pillen in Farbe, Geschmack und Beschaffenheit so angepasst werden, dass die Einnahme nicht mehr mit negativen Erlebnissen verbunden ist. Das betrifft vor allem Kinder und Personen mit Schluckbeschwerden. Indem die Tabletten per 3D-Druck und den verarbeiteten Materialien so gestaltet werden, dass sie leicht zu schlucken sind, kann die Medikamenteneinnahme positiv verbessert werden. Zum anderen liegt ein Vorteil auch in der flexiblen Gestaltung des Wirkungsprofils und der Wirkstofffreisetzung. H\u00e4ufig zielen 3D-gedruckte Tabletten darauf ab, dass der Wirkstoff zu einer bestimmten Zeit freigesetzt wird, oder sogar mehrmals, um einen konstanten Wirkstoffspiegel aufrecht zu halten. Die betroffenen Personen sind dann best\u00e4ndig damit versorgt, obwohl sie nur eine Tablette am Tag schlucken m\u00fcssen. In einem Medikament k\u00f6nnen au\u00dferdem verschiedene Wirkstoffe miteinander kombiniert werden. Dies bek\u00e4mpft die Polypharmazie, ein Problem, das daruf beruht, dass pro Wirkstoff eine Tablette n\u00f6tig ist. Personen, die auf mehrere Wirkstoffe zur Gesundung angewiesen sind, m\u00fcssen so mitunter mehrere Tabletten t\u00e4glich zu jeweils verschiedenen Zeitpunkten einnehmen, was ihre Lebensqualit\u00e4t und ihren Alltag bedeutend beeinflusst. Indem verschiedene Wirkstoffe mit unterschiedlichem Freisetzungsprofil in eine Tablette \u201cgepackt\u201d werden, kann das Problem behoben werden.<\/p>\n

Innovative Ans\u00e4tze f\u00fcr 3D-gedruckten Medikamente gibt es viele. Allerdings scheitern viele Projekte an den bestehenden Herausforderungen. Manchmal sind diese technologischer Natur, dass beispielsweise bestimmte Wirkstoffe nicht w\u00e4hrend des Drucks freigesetzt werden k\u00f6nnen. Ein viel gr\u00f6\u00dferes Hindernis stellt das Gesetz dar. Allgemein unterliegen Medikamente dem Arzneimittelgesetz und dessen strengen Vorschriften. Jede individuell gedruckte Pille stellt ein Problem f\u00fcr die Arzeniemittelbeh\u00f6rde dar, da es sich dabei um ein individuelles Medikament handelt, welches auch getestet werden m\u00fcsste. Dies resultiert in endlosen Testungen und verlangsamt die Forschung.<\/p>\n

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Mit 3D-gedruckten Medikamenten kann die Polypharmazie bek\u00e4mpft werden, indem mehrere Wirkstoffe in einer Tablette kombiniert werden, ohne dass diese \u00fcber die Ma\u00dfen gro\u00df ausfallen muss. (Bild: Merck Gruppe)<\/p><\/div>\n

Wie sieht die Zukunft f\u00fcr gedruckte 3D-Medikamente aus?<\/h3>\n

3D-gedruckte Medikamente sind l\u00e4ngst keine Neuheit mehr und die letzten zehn Jahre haben auf diesem Gebiet bedeutende Vorarbeit f\u00fcr zuk\u00fcnftige Innovationen geschaffen. Die erw\u00e4hnten Zahlen zum Markt rund um 3D-gedruckte Medikamente veranschaulichen die Tendenz. In den n\u00e4chsten Jahren werden also immer mehr Medikamente aus dem 3D-Drucker den Phramamarkt erobern und f\u00fcr klinische Studien zur Testung freigegeben werden.<\/p>\n

Wennngleich die Forschung bestrebt ist, immer mehr Methoden f\u00fcr die Herstellung von personalisierter Medizin zu entwickeln, und auch die 3D-Technologien in diese Hinsicht verbessert werden, gilt es nun, die Einf\u00fchrung von 3D-gedruckten Medikamenten voranzutreiben. Dies k\u00f6nnte den Traum von der personalisierten Medizin Realit\u00e4t werden lassen. \u201eIn zehn Jahren wird kein Patient mehr dazu bereit sein, das Gleiche zu nehmen wie eine weitere Million Menschen. Und kein Arzt wird zwei Patienten das Gleiche verschreiben<\/em>\u201d, folgert Fred Paretti von Multiply Labs.<\/p>\n