3-D-Druck lässt personalisierte Medizin Wirklichkeit werden. Die additive Fertigung ist in der Lage, schnell, flexibel und wirtschaftlich patientenspezifische Medikamente in genau festgelegter Menge und mit maßgeschneiderten Eigenschaften hinsichtlich Formulierung, Dosierung und Geometrie herzustellen. Um dabei die strengen regulatorischen Anforderungen zu erfüllen, muss die pharmazeutische Industrie zuverlässige Strategien für Quality by Design (QbD) etablieren und PAT anwenden.
Der 3-D-Druck in der Arzneimittelherstellung ermöglicht es, Medikamente in fester Darreichungsform mit vertretbaren Produktionskosten vollständig zu individualisieren. Auf diese Weise können Patienten mit Dosierungen und Wirkstoffkombinationen behandelt werden, die exakt ihren Bedürfnissen entsprechen. Außerdem kann die Pharmaindustrie mit dieser Technologie Arzneimittel mit komplexen bio-funktionalen Strukturen entwickeln, die mit traditionellen Herstellungsverfahren nicht produzierbar sind.
Die Verfahren zum 3-D-Druck von Tabletten, sogenannten Printlets, entsprechen den konventionellen Verfahren der additiven Fertigung wie der Schmelzschichtung (Fused Deposition Modelling, FDM). In den entsprechenden Systemen entsteht das Produkt in der Regel, indem exakt bemessene Materialmengen Schicht für Schicht aufgetragen werden und daraus ein dreidimensionaler Körper entsteht. Für das FDM-Verfahren wird zunächst ein virtuelles 3-D-Modell des Arzneimittelprodukts erstellt. Anschließend werden die Parameter für das Druckverfahren bestimmt, u. a. Schichtdicke, Düsendurchmesser, Unterlage, Extrudertemperatur, Druck- und Extrusionsgeschwindigkeit. Jetzt kann der 3-D-Drucker die Modelle lesen und die Befehle abarbeiten, um das Endprodukt herzustellen. Diese Herstellung personalisierter Medikamente mit spezifischen Wirkungsweisen verlangt eine genaue Kenntnis der verschiedenen 3-D-Druckverfahren und deren Einfluss auf die endgültigen Arzneimitteleigenschaften. Nur so lassen sich alle relevanten Mechanismen planen, steuern und feinabstimmen.
QbD als Voraussetzung
Prozesskenntnis und -überwachung, wie sie für die additive Herstellung von Arzneimitteln typisch sind, bilden auch die Grundlage von Quality by Design (QbD). Dieses Modell beschreibt die Lenkung der Qualität eines Produkts bereits in den frühesten Phasen des Prozessdesigns – die Steuerung kritischer Prozessparameter (Critical Process Parameters, CPPs) an jedem Punkt der Produktionslinie, um die kritischen Qualitätsattribute (Critical Quality Attributes, CQAs) des Medikaments zu beeinflussen. Auf diese Weise kann der Hersteller sicher sein, dass das Endprodukt der jeweiligen pharmazeutischen Spezifikation entspricht und die gesetzlichen Anforderungen erfüllt.
