Forschungstechnologien

Formulierungstechnologie

Innovative Darreichungsformen bringen den Wirkstoff ans Ziel

Erst die richtige Darreichungsform macht aus einem neuen Wirkstoff ein dosierfähiges, sicheres und gebrauchsfähiges Medikament: Sie stellt sicher, dass der Wirkstoff vom Körper aufgenommen und in der therapeutischen Dosis das Zielorgan erreichen kann. Nicht jeder Wirkstoff ist für die Einnahme als Tablette geeignet, und spezielle Anforderungen an die Anwendungsform – wie eine Injektion ins Auge, Präparate zur Inhalation oder Schmelztabletten, die sich ohne Einnahme von Wasser innerhalb kurzer Zeit im Mund auflösen sollen – stellen die Galeniker vor immer neue Aufgaben. Dabei kommen bei Bayer immer wieder innovative pharmazeutische Technologien zum Einsatz. Hier drei Beispiele.

Polymere für eine kontinuierliche Wirkstoffabgabe

Polymertechnologien werden heute in verschiedenen Bereichen genutzt, um eine gezielte Wirkstofffreisetzung in der gewünschten Dosis zu erreichen. Ein Beispiel sind Tabletten mit perforiertem Lack, die den Wirkstoff kontinuierlich über 24 Stunden abgeben und so dem Patienten eine wiederholte Tabletteneinnahme ersparen.

Bei der Herstellung wird hierfür mit einem Laser ein Loch in genau definierter Größe (ø = 0,3 mm) in die Lackierung gebrannt, die aus einer wasserdurchlässigen, aber nicht wasserlöslichen Polymermembran besteht. Der Tablettenkern ist in zwei Schichten unterteilt: Eine Schicht enthält den Wirkstoff, die andere ein Quellmittel. Im Magen-Darm-Trakt nimmt nun die Tablette Wasser auf, wodurch sich zum einen der Wirkstoff löst und zum anderen die Tablette aufquillt. In ihrem Innern entsteht so ein osmotischer Druck, der den aufgelösten Wirkstoff kontinuierlich in konstanter Menge durch das Loch im Lack freisetzt.

Auch für die Freisetzung von Wirkstoffen direkt in der Gebärmutter, wie es bei sogenannten Intrauterin-Systemen der Fall ist, setzt Bayer Polymere ein. Hier wird sogar eine kontinuierliche Wirkstoffabgabe über Zeiträume von bis zu fünf Jahren erreicht. Der Wirkstoff ist dazu in eine Polymer-Matrix eingebettet. Diese wiederum ist von einer Silikonschicht (Polysiloxan) umschlossen, deren spezifische Durchlässigkeit eine gleichmäßige Wirkstofffreisetzung gewährleistet.

Vehikel für schwerlösliche Wirkstoffe

Ein weiteres Einsatzgebiet von Polymeren in der Formulierung sind Darreichungsformen für Wirkstoffe, deren Kristalle nur schwer wasserlöslich sind. Ohne eine spezielle Aufbereitung würden solche Wirkstoffe unverändert und wirkungslos wieder ausgeschieden – eventuell vergleichbar einer Einnahme von Sand.

Mit modernen Verfahren lassen sich diese Substanzen in wasserlösliche Polymere einbetten. Die unlöslichen Kristalle werden dazu aufgespalten und die Moleküle in eine „amorphe“ Anordnung ohne feste Struktur gebracht. Die „amorphe“ Anordnung der Wirkstoffmoleküle können die Wissenschaftler nun mithilfe von Polymeren fixieren. Diese „feste Lösung“ aus Wirkstoff und Polymer löst sich in Wasser bzw. den Verdauungssäften wesentlich leichter als die Wirkstoffkristalle allein. Häufig lässt sich dadurch auch kurzfristig die Konzentration an gelöstem Wirkstoff erhöhen, der nun aus dem Darm in den Blutkreislauf aufgenommen (absorbiert) werden kann.

Problemlösungen für Protein-Therapeutika

Besondere Anforderungen an die Formulierungstechnologie stellen Wirkstoffe auf Proteinbasis, sogenannte Biologika. Bei oraler Gabe würden diese Substanzen im Magen-Darm-Trakt durch die Verdauungssäfte abgebaut werden, bevor sie in die Blutbahn und den gewünschten Wirkort gelangen könnten. Sie werden daher parenteral verabreicht, das heißt als Injektion in die Vene oder subkutan unter die Haut. Eine Injektion setzt voraus, dass der Wirkstoff in Lösung verfügbar ist. Ein gebrauchsfähiges Medikament muss gleichzeitig über einen längeren Zeitraum gelagert werden können. In einer Fertiglösung besteht jedoch die Gefahr, dass die Eiweißmoleküle bei längerer Lagerung verklumpen (agglomerieren) und ihre Wirksamkeit verlieren. Die Galeniker stehen hier vor der Aufgabe, den Erhalt der Wirksamkeit mit einer guten Lagerfähigkeit zu vereinbaren.

In vielen Fällen kann diese Herausforderung jedoch mit Technik der Gefriertrocknung gelöst werden. Nach dieser schonenden Trocknung bleiben die Proteinmoleküle über mindestens sechs Monate stabil; der Wirkstoff wird erst kurz vor der Injektion in der Applikationslösung – zum Beispiel in einer Fertigspritze – aufgelöst.