3D-Druck von Stärke für die Entwicklung personalisierter Medikamente

Herkömmliche Methoden stellen Medikamente mit spezifischen Parametern her, in vielen Fällen jedoch ohne den individuellen Bedürfnissen der Patienten gerecht zu werden. Tatsächlich basieren herkömmliche Arzneimittel in der Regel auf Erwachsenendosen, sodass pädiatrische und ältere Patienten auf ihr Alter zugeschnittene Dosen benötigen. Darüber hinaus benötigen bestimmte Patientengruppen auch spezielle Darreichungsform-Alternativen, um die orale Verabreichung von Medikamenten zu erleichtern. In dieser Hinsicht erweisen sich schnell zerfallende Tabletten als eine gute Option, da sie sich in dem Moment auflösen, in dem sie auf die Zunge gelegt werden. Eine weitere Herausforderung, der sich pharmazeutische Unternehmen stellen müssen, ist die kontrollierte Freisetzung des Medikaments im Laufe der Zeit, insbesondere wenn das Medikament hydrophob ist (dh wenn das Auflösen in Wasser Probleme bereitet).

In diesem Zusammenhang „ist die 3D-Drucktechnologie eine fortschrittliche Technik für die personalisierte Medizin und die Entwicklung von Tabletten mit Arzneimittelfreisetzung auf Abruf“, sagte Kizkitza González von der Materials+Technologies Group (GMT) der UPV/EHU. „Das Hauptziel dieser Arbeit war die Herstellung von 3D-gedruckten Tabletten auf Stärkebasis für die maßgeschneiderte Abgabe von hydrophoben Arzneimitteln“, sagte der Autor des in der veröffentlichten Artikels Internationale Zeitschrift für Pharmazie.

Der 3D-Druck ist eine Technologie, bei der Produkte Schicht für Schicht gedruckt werden, wobei Materialien gemäß dem digitalen Modell aufgebracht werden, das von einer Computerdesign-Software entworfen wurde. Nach einer schnellen, einfachen Methodik und dank 3D-Druck „waren wir in der Lage, Tabletten auf der Grundlage von drei Stärkearten herzustellen – zwei Arten von Maisstärke (normal und wachsartig) und eine Art von Kartoffelstärke – mit unterschiedlichen Geometrien und beladen mit a nicht lösliches Medikament“, sagte Kizkitza González.

Mais- und Kartoffelstärke

„Das hergestellte Material muss vor dem Drucken in eine Spritze gefüllt werden. Zuvor muss jedoch sichergestellt werden, dass das Material druckbar ist und nach dem Drucken seine Form behält. Dazu ist eine detaillierte rheologische Analyse erforderlich.“ durchzuführen“, erklärt der UPV/EHU-Forscher. Die drei Stärkesorten weisen entsprechende rheologische Eigenschaften auf, wobei sich bei Kartoffelstärke der Druckprozess aufgrund ihrer Eigenschaften als aufwendiger herausstellte.

Darüber hinaus „beobachteten wir die Bedeutung des botanischen Ursprungs der Stärke in praktisch allen Eigenschaften, wie der porösen Mikrostruktur, der Bildung eines stabilen Netzwerks oder der Freisetzung des Wirkstoffs. Bei normaler Maisstärke erfolgt die Wirkstofffreisetzung sofort und der Wirkstoff wird innerhalb von 10 Minuten vollständig freigesetzt; im Fall von Wachsmaisstärke und Kartoffelstärke ist die Freisetzung kontinuierlicher und kann bis zu 6 Stunden dauern, bis die vollständige Freisetzung erreicht ist. Wir konnten auch die Bedeutung der Tablettengeometrie für die Wirkstofffreisetzung demonstrieren “, sagte Kizkitza González.

Schließlich wurden auch „Kombinationstabletten aus verschiedenen Stärkesorten“ gedruckt. In diesem Fall erfolgt die Freisetzung in zwei Stufen. Beispielsweise könnte im Falle einer Infektion in einem Anfangsstadium mit normaler Maisstärke ein Medikament sofort freigesetzt werden Schmerzen lindern und in einem weiteren Schritt könnte mit einer der beiden anderen Stärkearten ein Antibiotikum kontinuierlicher freigesetzt werden“, so der UPV/EHU-Forscher.

Kizkitza González ist sich bewusst, dass diese Arbeit nur der erste Schritt in einem langen Prozess ist, aber sie behauptet, dass „die von ihnen hergestellten 3D-gedruckten Tabletten auf Stärkebasis vielversprechende Eigenschaften für zukünftige Anwendungen zur personalisierten Arzneimittelabgabe aufwiesen“.