7. September 2023 – Es könnte viel einfacher werden, Kinder von der Einnahme ihrer Medikamente zu überzeugen. Forscher der Texas A&M University entwickeln eine neue Methode des pharmazeutischen 3D-Drucks für pädiatrische Patienten.
Sie hoffen, präzise dosierte Tabletten in kindgerechten Formen und Geschmacksrichtungen drucken zu können. Während sich die Bemühungen auf zwei Medikamente gegen AIDS bei Kindern konzentrieren, könnte das Verfahren zum Drucken anderer Medikamente, auch für Erwachsene, genutzt werden.
Forscher aus Großbritannien, Australienund das Universität von Texas in Austin befinden sich ebenfalls im Anfangsstadium von 3D-gedruckten Medikamentenprojekten. Es handelt sich um ein vielversprechendes Unterfangen im umfassenderen Streben nach „personalisierter Medizin“, bei dem Behandlungen auf die individuellen Bedürfnisse jedes Patienten zugeschnitten werden.
Die Massenproduktion von Medikamenten ist nicht auf pädiatrische Patienten ausgerichtet, die im Laufe ihres Wachstums oft unterschiedliche Dosierungen und Kombinationen von Medikamenten benötigen. Daher werden Tabletten für Erwachsene oft zerkleinert und in Flüssigkeit aufgelöst – das sogenannte Compoundieren – und Kindern verabreicht. Dies kann jedoch die Arzneimittelqualität beeinträchtigen und die Dosierung ungenauer machen.
„Angenommen, das Kind braucht 3,4 Milligramm und es ist nur eine 10-Milligramm-Tablette verfügbar. Wenn Sie die Dosierung von fest auf flüssig umstellen, wie stellen Sie dann sicher, dass es die gleiche Menge an Medikament enthält?“ sagte Co-Hauptermittler Mansoor Khan, PhD, Professor für Pharmazeutische Wissenschaften an der Texas A&M.
Den meisten Apotheken fehle die Ausrüstung, um die Qualität zusammengesetzter Arzneimittel zu testen, sagte er. Und verflüssigte Medikamente schmecken schlecht, weil die Pillenhülle abgeschliffen wurde.
„Geschmack ist ein großes Thema“, sagte er Olive Eckstein, MD, Assistenzprofessor für pädiatrische Hämatologie-Onkologie am Texas Children’s Hospital und Baylor College of Medicine, der nicht an der Forschung beteiligt ist. „Krankenhäuser verzögern manchmal die Entlassung pädiatrischer Patienten, weil sie ihre Medikamente nicht oral einnehmen können und eine intravenöse Formulierung benötigen.“
Aktualisierung des pharmazeutischen 3D-Drucks
Die FDA hat a 3D-gedrucktes Medikament im Jahr 2015, aber seitdem sind die Fortschritte ins Stocken geraten, hauptsächlich weil die Methode auf Lösungsmitteln beruhte, um Arzneimittelpartikel zusammenzubinden. Mit der Zeit können Lösungsmittel die Haltbarkeit beeinträchtigen, so Co-Hauptforscher Mathew Kuttolamadom, PhD, außerordentlicher Professor für Ingenieurwissenschaften an der Texas A&M.
Das Team von Texas A&M verwendet eine andere Methode, ohne Lösungsmittel. Zunächst stellen sie eine Pulvermischung aus dem Arzneimittel, einem biokompatiblen Polymer (z. B. Laktose) und einem Glanz her, einem Pigment, das die Tablette färbt und die Absorption von Wärme ermöglicht. Es können auch Aromen hinzugefügt werden. Anschließend wird die Mischung in der Druckerkammer erhitzt.
„Das Polymer sollte gerade genug schmelzen. Das verleiht dem Tablet strukturelle Festigkeit. Aber es sollte nicht zu stark schmelzen, wodurch sich das Medikament im Polymer auflösen kann“, sagte Kuttolamadom.
Die Tabletten werden durch präzise Anwendungen von Laserwärme veredelt. Mithilfe computergestützter Designsoftware können die Forscher Tablets in nahezu jeder Form erstellen, beispielsweise in „Sternen oder Teddybären“, sagte er.
Nach vielen Versuchen haben die Forscher Tabletten gedruckt, die nicht auseinanderbrechen oder durchnässt werden.
Jetzt testen sie, wie sich unterschiedliche Laserscangeschwindigkeiten auf die Struktur der Tablette auswirken, was wiederum die Geschwindigkeit beeinflusst, mit der sich Medikamente auflösen. Durch die Verlangsamung des Lasers wird mehr Energie abgegeben, wodurch die Tablettenstruktur gestärkt wird und sich Medikamente langsamer auflösen, sodass sie länger im Körper freigesetzt werden.
Die Forscher hoffen, Modelle für maschinelles Lernen zu entwickeln, um verschiedene Lasergeschwindigkeitskombinationen zu testen. Schließlich könnten sie Tabletten entwickeln, die Medikamente mit unterschiedlichen Auflösungsgeschwindigkeiten kombinieren.
„Das Äußere könnte eine schnelle Freisetzung sein, und das Innere könnte eine verlängerte oder verzögerte Freisetzung oder sogar ein völlig anderes Medikament sein“, sagte Kuttolamadom.
Ältere Patienten, die täglich viele Medikamente einnehmen, könnten von der Technologie profitieren. „Personalisierte Tabletten könnten in Ihrer örtlichen Apotheke gedruckt werden“, sagte er, „noch bevor Sie die Arztpraxis verlassen.“