3D-gedruckte Trägerpartikel verbessern Inhalationsmedikamente

Inhalationsmedikamente sind ein zentraler Bestandteil bei der Behandlung von Atemwegserkrankungen. Ihre Wirksamkeit hängt stark von der Freisetzung des Wirkstoffs beim Einatmen ab. Forschende der CAU Kiel haben nun Trägerpartikel mit exakt definierter Form entwickelt, die in Pulverinhalatoren eingesetzt werden können. Diese Partikel transportieren den Wirkstoff und bestimmen, wie viel davon in der Lunge ankommt.

Das Team um Professorin Regina Scherließ nutzte die Zwei-Photonen-Polymerisation, ein 3D-Druckverfahren mit Nanometer-Auflösung. Dabei können mehrere Strukturen gleichzeitig gefertigt werden, was die Herstellung deutlich beschleunigt. Für die Studie wurden vier verschiedene Designs getestet, von jeder Variante wurden jeweils Millionen identischer Partikel hergestellt. Zusätzlich untersuchten die Forschenden, ob unterschiedliche Oberflächenrauheiten Einfluss auf die Wirkstofffreisetzung haben.

"Damit der Wirkstoff wirken kann, muss er sich beim Einatmen vom Träger lösen und mit der Atemluft in die Lunge gelangen", erklärt Erstautor Melvin Wostry. Tests zeigten, dass die Geometrie der Partikel entscheidend ist:

• Das sogenannte Pharmacone-Design erwies sich als besonders effektiv.
• Diese Form mit sternartigen Spitzen führte zu einer vierfach höheren Freisetzung lungengängiger Wirkstoffpartikel im Vergleich zur nächstbesten Variante.
• Die Oberflächenrauheit hatte hingegen keinen messbaren Einfluss.

Professorin Regina Scherließ betont: "Die Feinpartikelfraktion – also der Anteil des Wirkstoffs in der lungengängigen Größe unter fünf Mikrometern – war bei dieser Geometrie viermal so hoch wie bei der nächstbesten Variante."

Auch wenn die getesteten Partikel noch nicht für den direkten Einsatz geeignet sind, eröffnen die Ergebnisse neue Perspektiven für die pharmazeutische Entwicklung. Präzise hergestellte Träger könnten künftig bioabbaubar sein und direkt in Pulverinhalatoren eingesetzt werden.

"Unsere Ergebnisse zeigen, dass sich mit modernen Technologien wie dem hochauflösenden 3D-Druck völlig neue Wege in der pharmazeutischen Entwicklung eröffnen", so Scherließ. "Wir können das Verhalten von Medikamenten nun gezielt durch Design beeinflussen – eine Art Feintuning auf Mikrometer-Ebene."

COMPAMED.de; Quelle: Christian-Albrechts-Universität zu Kiel