Schmelzextrusion von Pharmamassen

Homogene Mischung in einem Schritt

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Für das Aufbereiten von pharmazeutischen Massen eignet sich das Hot-Melt-Extrusionsverfahren. Ein gleichsinnig drehender Doppelschneckenextruder dispergiert und mischt kontinuierlich Wirkstoffe in verschiedene Trägersubstanzen. Für schwer lösliche Wirkstoffe wird dabei die Bioverfügbarkeit verbessert.

Autor Johannes Donner, Verfahrenstechnik pharmazeutische Anwendungen, Coperion

Mit dem Hot-Melt-Extrusionsverfahren werden spezifische Funktionalitäten erreicht, die gegenüber traditionellen Aufbereitungsmethoden, z. B. dem Wirbelschichtverfahren, deutliche Vorteile darstellen: Die Bioverfügbarkeit der pharmazeutisch wirksamen Bestandteile verbessert sich erheblich. Schwer lösliche Arzneistoffe können in fester Darreichungsform, z. B. als Filmtablette, verabreicht werden. Die Löslichkeit der Wirkstoffe im Trägermaterial wird erhöht und maßgeschneiderte Freisetzungsprofile von schwer löslichen Substanzen können realisiert werden. Über die Auswahl der Trägerpolymere kann die Retardwirkung gezielt eingestellt werden.
In anderen Branchen bewährt
Die Aufbereitungsmaschinen werden seit mehr als 50 Jahren zum Mischen, Homogenisieren und Entgasen von unterschiedlichen Stoffen in der chemischen Industrie eingesetzt. Auch in der kunststoffverarbeitenden Industrie werden gleichsinnig drehende Doppelschneckenextruder zum Füllen und Verstärken von hochviskosen Polymeren verwendet. Bei der Herstellung von pharmazeutischen Massen sind Doppelschneckenextruder seit den 1980er-Jahren im Einsatz. Hierfür wurden pharmagerechte Spezialausführungen entwickelt. Coperion gehört als Hersteller des GMP-Doppelschneckenextruders ZSK zu den Pionieren. Neben den etablierten Qualitätsmerkmalen der Extrusionstechnologie, wie der totraumarmen Produktführung, erfüllt der ZSK für pharmazeutische Anwendungen die Anforderungen an die Werkstoffe und Oberflächen.
Bei Bedarf qualifiziert und validiert das erfahrene Pharma-Team die Anlagen in Zusammenarbeit mit dem Anwender. Dies erfolgt nach dem V-Lifecycle-Model und erstreckt sich bis zur Endabnahme durch den Anwender. Pharmagerecht ausgeführte Doppelschneckenextruder stehen mit Schneckendurchmessern von 18 bis 70 mm zur Verfügung. Die kleineren ZSK eignen sich sowohl für Laboranwendungen als auch für den Produktionsbetrieb.
Typische pharmazeutische Produkte, die auf Doppelschneckenextrudern hergestellt werden, sind wirkstoffhaltige Heftpflaster, Klebemassen für künstliche Darmausgänge und Tablettenmischungen. Der modulare Aufbau des Verfahrensteils eines Extruders erlaubt die wirtschaftliche Anpassung der Maschine an nahezu jede Verfahrensaufgabe.
Die Wirk-, Träger- und Hilfsstoffe werden im Verfahrensteil eines Doppelschneckenextruders innerhalb kurzer Verweilzeit gemischt, homogenisiert und bei Bedarf entgast. Die fertig gemischte Masse kann im Extruder direkt ausgeformt, an der Lochplatte granuliert oder über Nachfolgeaggregate abgekühlt und weiterverarbeitet werden.
Beim Blick in das Verfahrensteil zeigt sich der typische Prozessablauf bei der Herstellung pharmazeutischer Produkte: Die Rohstoffe werden dem Extruder kontinuierlich, in exakt dosierten Mengen zugegeben. Im Verfahrensteil befinden sich zwei gleichsinnig drehende Schneckenwellen mit unterschiedlich geformten Schneckenelementen, die die Rohstoffe intensiv mischen und homogenisieren. Das selbstreinigende Dichtprofil der Extruderschnecken verhindert dabei Kreuzkontamination. Über zusätzliche Dosieraggregate können im Prozessverlauf weitere feste oder flüssige Wirkstoffe direkt in den Mischraum zugegeben werden. Eine Vakuumeinheit entzieht bei Bedarf der homogenisierten Masse im Prozessraum Luft oder Dämpfe. Auf diese Weise entsteht eine blasenfreie Schmelze. Am Ende des Verfahrensteils wird die Masse, z. B. über eine Düse, ausgetragen und weiterverarbeitet oder direkt zu einem Granulat pelletiert.
Vielversprechende Vorteile
Viele wichtige Argumente sprechen dafür, dass sich das Anwendungsspektrum des Hot-Melt-Extrusionsverfahrens in naher Zukunft auch in der pharmazeutischen Industrie stark ausdehnen wird: Dank der kurzen Verweilzeit des Mischguts im exakt temperierten Prozessraum eines Doppelschneckenextruders ist die thermische Beanspruchung der Wirk-, Träger- und Hilfsstoffe sehr gering. Dies steigert die Produktqualität deutlich. Darüber hinaus sichert der gleichsinnig drehende Doppelschneckenextruder die intensive und homogene Mischwirkung aller Stoffe im Prozessraum. Rezepturen und die Produktqualität sind exakt reproduzierbar.
Halle 7, Stand 130
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