Die 3D-gedruckte Tablette

Medizintechnik 09. 02. 2024
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FAU-Wissenschaftler forschen an 3D-Druckverfahren, um personalisierte Medikamente herzustellen

Fast ein Drittel der deutschen Bevölkerung muss täglich Medikamente einnehmen [1]. Jeder Vierte davon nimmt regelmäßig drei oder mehr verschiedene Arzneimittel gleichzeitig ein [2]. Es häufen sich in den Pillenboxen die unterschiedlichen Medikamente für die verschiedenen Tage. Die korrekte Dosierung und Einnahme wird so vor allem für ältere oder kognitiv eingeschränkte Menschen zur Herausforderung. Abhilfe schaffen könnten Tabletten, die individuell für eine Patientin oder einen Patienten hergestellt werden und alle nötigen Wirkstoffe kombiniert enthalten – also täglich nur noch eine Einnahme nötig machen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) und dem Bayerischen Laserzentrum (blz) forschen zu einem möglichen Herstellungsverfahren solch maßgeschneiderter Tabletten: dem 3D-Druck. Ihre Ergebnisse haben Sie vor kurzem in der Fachzeitschrift Additive Manufacturing veröffentlicht [3].

Der 3D-Druck ist in breiterem Umfang in der Industrie ein Begriff: So lassen sich schon heute maßgeschneiderte Bauteile und Werkzeuge aus den unterschiedlichsten Materia­lien rasch herstellen. Aber auch in der Medizin ist er bereits von großer Bedeutung: Prothesen und Implantate, Zahnersatz und Hörgeräte können für Patientinnen und ­Patienten passend gedruckt werden. Dabei soll es aber nicht bleiben: Die Herstellung von Medikamenten im 3D-Druck-Verfahren ist Gegenstand aktueller Forschung. Die Vorteile liegen auf der Hand: Es können nicht nur verschiedene Wirkstoffe kombiniert werden, auch deren Dosis lässt sich auf den aktuellen Tagesbedarf der Patient/-innen zuschneiden. Die Behandlung wird individueller, einfacher und sicherer.

Neue Schicht, neuer Wirkstoff

Bisherige Ansätze konzentrierten sich auf den sogenannten FDM-Druck (fused deposition modeling), bei dem die Wirkstoffe wie die Sahne auf der Torte mit einer Spritztülle Schicht für Schicht aufgetragen werden. Feine Strukturen innerhalb der Tablette sind damit aber nicht möglich. In einem gemeinsamen Forschungsprojekt der FAU, des blz, des University College London und der Universität Santiago de Compostela haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler daher ein neues Verfahren zur Herstellung von solchen Tabletten entwickelt.

Sie starten dabei mit drei Wirkstoffen in Pulverform, darunter Paracetamol und Koffein, und mischen sie mit wirkstofffreiem Trägerpulver. In einzelnen dünnen Schichten bringen sie das Pulver unter einen Laser, der es zu einer kompakten Tablette verschmilzt. Wie Sebastian-Paul Kopp, hauptverantwortlicher Wissenschaftler des Projekts, erläutert, werden bei dem neuen Verfahren die Inhaltsstoffe besonders schonend verarbeitet und ermöglichen den Einsatz von herkömmlichen Laserstrahlquellen. Mussten bisher noch spezielle Absorberpartikel hinzugefügt werden, um die Laserenergie kontrolliert zu nutzen, ist dies mit der FAU-Methode nicht mehr nötig. Außerdem kann die Wirkstoffzusammensetzung nicht nur für jede Pille, sondern sogar für jede Schicht der Pille eingestellt werden. Dadurch lässt sich nach Aussage von Kopp steuern, wann genau welche Wirkstoffe im Körper freigegeben werden.

Noch ist der Weg zur maßgeschneiderten Tablette weit, die Forschung ganz am Anfang. Doch eines Tages könnten die Apotheken um die Ecke schnell und unkompliziert Medikamente für Millionen von Patientinnen und Patienten drucken, die exakt auf ihren Bedarf abgestimmt sind. Die Grundlagen dafür werden mit den durchgeführten Arbeiten und daraus folgenden weiteren Entwicklungen geschaffen.

Kontakt

Dr. Max Gmelch, Coordinator for Joint Applications and Outreach, Erlangen Graduate School in Advanced Optical Technologies (SAOT), E-Mail: max.gmelch@fau.de

Sebastian-Paul Kopp, E-Mail: s-p.kopp@blz.org

Literatur

[1] https://de.statista.com/prognosen/809985/umfrage-in-deutschland-zu-regelmaessiger-medikamenteneinnahme

[2] https://de.statista.com/statistik/daten/studie/561628/umfrage/­bevoelkerungsanteil-in-deutschland-nach-anzahl-eingenommener-medikamente/

[3] S.-P. Kopp, V. Medvedev, K. Tangermann-Gerk, N. Wöltinger, R. Rothfelder, F. Graßl, M. R. Heinrich, P. Januskaite, A. Goyanes, A. W. Basit, St. Roth, M. Schmidt: Electrophotographic 3D printing of pharmaceutical films; Additive Manufacturing, Vol. 73 (2023), 103707, ISSN 2214-8604; https://doi.­org/10.1016/j.addma.2023.103707

Text zum Titelbild: Sebastian-Paul Kopp, Doktorand an der FAU und dem blz, leitet das Projekt zum 3D-Druck von Medikamenten (Bild: Max Gmelch, SAOT)

Aus pulverförmigen Wirkstoffen lassen sich mittels Laser-3D-Druck maßgeschneiderte Medikamente herstellen (Bild: Max Gmelch, SAOT)

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