3D-Verfahren Mini-Pharmafabrik zum Ausdrucken

An abgeschiedenen Orten ist es oft schwer, an Arzneimittel zu kommen. Forscher haben jetzt eine Miniatur-Medikamentenfabrik entwickelt, die aus dem 3D-Drucker kommt.

Fabrik aus dem 3D-Drucker (Illustration)
Sergey S. Zalesskiy/ Leroy Cronin

Fabrik aus dem 3D-Drucker (Illustration)


Der 3D-Druck revolutioniert die Herstellung von Produkten: Die Anwendungsgebiete reichen vom Modellbau über industrielle Fertigung und die Medizin bis zur Raumfahrt. Astronauten könnten beispielsweise nach einer Landung auf dem Mars mithilfe von 3D-Druckern Bauteile passgenau ausdrucken, für die im Raumschiff kein Platz wäre. Die Marsbasis würde aus dem Drucker kommen.

Sogar eine kleine Arzneimittelfabrik lässt sich mit einem 3D-Drucker erstellen, berichten Wissenschaftler nun im Magazin "Science". Mit dieser könnten Medikamente produziert werden, wenn man sie braucht.

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Die Herstellung von Medikamenten ist ein aufwendiger chemischer Prozess. Einige Spezialmedikamente werden nur eine bestimmte Zeit lang in einer beschränkten Menge hergestellt. In den Fabriken werden dann die Wirk- und Zusatzstoffe ausgetauscht und andere Arzneimittel produziert. Dafür muss oft auch die Anlage umgebaut werden.

Nur kurzzeitig hergestellte Medikamente müssen über einen langen Zeitraum gelagert werden und entsprechend haltbar sein. Sind die Vorräte aufgebraucht, ist es sehr kostspielig, die Arznei erneut zu produzieren.

Abhilfe könnte die Herstellung von Minireaktoren im 3D-Druckverfahren schaffen. Wissenschaftler der University of Glasgow haben das Konzept dafür entwickelt, mit dem sich Kartuschen herstellen lassen, in denen Medikamente schnell und kostengünstig nachproduziert werden können.

Pillen aus dem Drucker

Schon seit Längerem wird der 3D-Druck für die Herstellung von Tabletten genutzt. Im Jahr 2016 wurde das Epilepsiemittel Spritam als erste Pille aus dem Drucker von der US-Arzneimittelbehörde FDA zugelassen.

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Diese Herstellungsform bietet sich vor allem bei Spezialmedikamenten an. Anders als in der Massenfertigung kann dabei auch die exakte Dosierung auf den jeweiligen Patienten abgestimmt werden. Der Wirkstoff liegt dabei allerdings schon vor, es geht allein um die individuelle Dosierung und Produktion der Tabletten.

Die nun in "Science" beschriebene Methode der Glasgower Wissenschaftler um Philip J. Kitson geht weit darüber hinaus: Software identifiziert die chemischen Prozesse und Reaktionen, die für das entsprechende Medikament benötigt werden. Sie berücksichtigt auch Parameter wie Reaktionszeit, die nötige Temperatur und das erforderliche Volumen.

Das chemische Syntheseverfahren des Medikaments wird in einen Schritt-für-Schritt-Arbeitsprozess übersetzt. Die Software liefert schließlich die Druckanleitung für die Wirkstofffabrik. Aus dem Drucker kommen dann Plastikkartuschen in passender Größe und Form, in denen der jeweilige Reaktionsprozess stattfinden kann.

Die Wissenschaftler testeten ihre Methode mit drei verschiedenen Arzneien. Sie erstellten mit dem 3D-Drucker Minifabriken für den Wirkstoff Baclofen, ein Muskelrelexant zur Behandlung von Spastiken, das Antiepileptikum Lamotrigin und den magenschützenden Wirkstoff Zolimidin.

Baclofen aus dem 3D-Reaktor
Philip J. Kitson / Leroy Cronin

Baclofen aus dem 3D-Reaktor

Die Reaktoren wurden aus Polypropylen gedruckt. Dabei erwies sich der Kunststoff als weniger effizient als Glas, weil sich die Reagenzien eher an der rauen Oberfläche des Plastiks anhefteten. Die Effizienz könnte sich aber steigern lassen, wenn andere 3D-druckbare Materialien untersucht würden.

So könne mit einem geringen Aufwand durch den Nutzer das gewünschte Produkt bei Bedarf produziert werden. Mit ihrem Ansatz wollen die Wissenschaftler die wachsende Nutzung von 3D-Druck in der Chemie vorantreiben, heißt es in dem Artikel weiter.

Dank der Fortschritte im 3D-Druck wird es möglich, individualisierte Medikamente kostengünstig und schnell direkt vor Ort, beispielsweise im Krankenhaus oder in der Arztpraxis, herzustellen. Und auch auf einer Marsmission könnte die kleine Chemiefabrik bei Bedarf ausgedruckt werden.

brt

insgesamt 6 Beiträge
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Seite 1
Moewi 24.01.2018
1.
Die grössere Frage ist doch, ab man die benötigten Grundstoffe vor Ort hat. Reaktor schön und gut - aber nutzlos ohne Reagenzien....
deka88 24.01.2018
2.
Interessant, aber so richtig kann ich es mir noch nicht vorstellen. Genauso gut kann man sein Medikament im Reagenzröchen kochen^^ Was ist mit Patentschutz bei neuen Medikamenten? Wer Überprüft die Reinheit? Ist man dann sein eigenes Versuchskaninchen? Mal sehen, wieviele "Reaktorunglücke" es in Zukunft geben wird, wenn jeder seine Substanzen selber synthetisiert
noalk 24.01.2018
3. Wie rein sind denn die Medikamente?
Ich habe so meine Zweifel, dass da was rauskommt, was die DAB-Anforderungen an die Reinheit erfüllt.
wdiwdi 24.01.2018
4. Es gibt kaum praktische Anwendungsgebiete
Hier diskutieren Fachleute: http://blogs.sciencemag.org/pipeline/archives/2018/01/23/drug-synthesis-in-printed-reactors (Zitat: "You may not be able to polish a turd but you can roll it in glitter"). Wie schon der erste Poster schrieb: Wenn man die üblicherweise im Vergleich zum Endprodukt wesentlich empfindlicheren Ausgangsmaterialien an den entlegenen Produktionsort schicken kann, dann sicher auch das fertige Medikament. Außerdem ist der Einsatz dieses Reaktors wegen fehlender GMP-Zertifizierung ohnehin illegal, normale 3D-Drucker kommen mit dem Material PP nicht klar (und die üblichen Materialien sind wg. mangelnder Lösemittelstabilität ungeeignet) und am Ende kommt der Arzneistoff als Reinstoff-Pulver heraus, nicht als Galenik-optimierte Tablette (was dramatische und ungeklärte Dosierungsprobleme bedeutet). Das eine Einsatzgebiet, auf dem dieser Ansatz wirklich nützlich sein kann, ist die Synthese von mit sehr kurzlebigen Radioisotopen markierten Stoffvarianten - aber das wird nicht einmal erwähnt (iii, radioaktiv!!!)
blödbacke 25.01.2018
5. Riesiges Potential!
Nicht nur für Marsexpeditionen ist dieses Konzept sehr interessant. In den Katalogen der Spezialchemikalienlieferanten sind tausende von Molekülen gelistet. Wir stehen ja erst am Anfang der Entwicklung dieser Mikrosyntheselabore. Ähnlich wie vor einigen Jahren noch mit den Großrechnern, von denen "vielleicht einige Dutzend" benötigt werden würden, und heute Milliarden von Prozessoren (in fast jedem Haushaltsgerät) vorhanden sind. In 20 Jahren wird es keine Produktionsfirmen mehr geben, sondern jeder wird sich das, was er benötigt einfach mit dem kommunalen 3D-Drucker drucken (lassen): neues Haus, neues Auto, neues Medikament, neuen Computer, neues Buch.
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