Präsentation des Projektes

Freeze-Casting – Kaltes Verpressen hoch

poröser ArzneistoffeNadine Walther

Probleme bei der Tablettierung

• Temperaturempfindlichkeit vieler Materialien

à Funktionalitätsverlust durch Tablettierung

à Inaktivierung von Enzymen

à Umwandlung polymorpher Stoffe

• Auflösunggeschwindigkeit

• Tablettierbarkeit

• wenige Materialien direkt tablettierbar

• Verwendung von Hilfsstoffen (Binde-, Sprengmittel)

Nachteil: große Tabletten, teuer in Herstellung

Idee aus der Keramikherstellung• Freeze-Casting (Sol-Gel-Prozesse): Gefrieren einer

wasserhaltigen Suspension und die anschließende Trocknung• Vorteile:

• Apparativer Aufwand gering• Umweltfreundlich• Einstellung der Porosität, Porengröße

• für Pharmazeutika → durch große Porosität große Oberfläche & schnelle Auflösung

Durchführung

Wirkstoff

Mischen derKomponenten

Eingießen inFormen

Suspendier-mittel

Gefrieren Trocknen

Mikroskop, CCD-Kamera

PlexiglasröhrchenSuspension

Stahlplatte

Kühlflüssigkeit

Fließ-richtung

Mikroskop, CCD-Kamera

PlexiglasröhrchenSuspension

Stahlplatte

Kühlflüssigkeit

Fließ-richtung

Prinzip

Durch Volumenzunahme während des

Phasenübergangs vom Wasser zum Eis werden die Partikel zusammengepresst.

Frühere Eiskristalle stellen nach dem Gefrieren Poren

dar. Die Partikel des Wirkstoffes behalten ihre

Form.

Während des GefrierensWährend des Gefrierens Nach dem TrocknenNach dem Trocknen

Wirkstoffpartikelgefrierendes Wasser

Nachweis• Proof of Concept

• Porosität, Porengröße und Auflösungsverhalten einstellbar

• schnelle Auflösung gewährleistet

• geringe Zusatzstoffzugabe ( z.B. SiO2): Verbesserung der

Eigenschaften

Prinzipielle Anwendbarkeit der Technik im

pharmazeutischen Sektor

1 cm 5 mm

1cm

Proben mit Paracetamol und Zucker

0E+00

2E-06

4E-06

6E-06

8E-06

1E-05

0 10 20 30 40Abstand von der Kühlfläche [mm]

Wac

hst

um

sges

chw

ind

igke

it

der

Eis

kris

talle

[m

/s] 20% Paracetamol

50% Paracetamol70% Paracetamol

Feststoffgehalt

Proben mit Paracetamol und SiO2

0

2

4

6

8

0 0,2 0,4 0,6Abstand vom Boden [cm]

Por

engr

öße

[µm

]30,60% Paracet. , T= -20 °C62,50% Paracet. , T= -20 °C71,40% Paracet. , T= -20 °C78,90% Paracet. , T= -20 °C

Paracetamolgehalt

0%

20%

40%

60%

80%

100%

0 30 60 90 120Zeit [min]

Auf

gelö

ster

Fes

tsto

ff

41,8%49,67%54,25%hydraulisch gepressthydraulisch gepresst

Feststoffgehalt

Proben mit Theophyllin, T = –10°C

Zusammenfassung• Ergebnisse

• Erhöhung des Feststoffgehaltes

ØNiedrigere Wachstumsgeschwindigkeiten

ØErhöhen der Auflösezeit

ØZunahme der Porosität

ØVerringerung der mittleren Porengröße

• Abstand vom Boden

ØVerringerung der Porositäten

ØErhöhen der mittleren Porengröße

• Bedeutung

• schonende Tablettierung für temperaturempfindliche Stoffe

• sehr schnelle Auflösung

• gute Festigkeit mit einem sehr geringen Hilfsstoffanteil

Danksagung• Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, FB

Ingenieurwissenschaften,

Prof. Dr. Ing. Joachim Ulrich

• Universität Szeged, FB Pharmazie

Prof. Dr. Piroska Szábo-Révesz

• DAAD / MÖB

• Veranstalter des IQ Innovationspreises Mitteldeutschland

• Stadt Halle

• TGZ/ Bio-Zentrum Halle GmbH

• Sponsoren