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)

Fabrik aus dem 3D-Drucker (Illustration)

Foto: Sergey S. Zalesskiy/ Leroy Cronin

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.

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 .

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

Baclofen aus dem 3D-Reaktor

Foto: Philip J. Kitson / Leroy Cronin

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