Achema 2018: Halle 9.2, Stand A86a

Forscher verbessern Kugelbildung für Medikamenten-Kapseln

In Medikamenten-Kapseln befinden sich Kügelchen, in denen der Wirkstoff enthalten ist. Forscher der Technischen Universität Kaiserslautern (TUK) und der Technischen Universität Dortmund versuchen, das Produktionsverfahren solcher Kugeln zu verbessern und untersuchen, welche Parameter die Kugelbildung fördern.

Die Kaiserslauterer Ingenieure untersuchen, welche Parameter die Kugelbildung fördern. Hier im Bild Professor Sergiy Antonyuk (links) und Dominik Weis. (Bild: TUK/Thomas Koziel)

Für die winzigen Kugeln in Arzneimittel-Kapseln dienen als Ausgangssubstanz meist zylindrisch geformte Pellets, die aus verschiedenen kleinen Partikeln besteht. Um in Arzneimitteln Verwendung zu finden, müssen diese aufbereitet werden. Dabei bietet sich die Kugelform aus zwei Gründen an, wie Professor Dr. Sergiy Antonyuk vom Lehrstuhl für Mechanische Verfahrenstechnik an der TU Kaiserslautern erläutert: „Die gleichen Kugeln enthalten immer dieselbe Menge Wirkstoff. Zum anderen spielt auch die Größe der Kugeloberfläche bei der Produktion eine Rolle.“ Denn bevor die Kügelchen in eine Kapsel gefüllt werden, werden sie noch mit einer speziellen Beschichtung überzogen. „Diese macht sie entweder haltbar gegenüber der Magensäure oder sorgt dafür, dass die ihre Wirkung erst nach einer gewissen Zeit entfalten“, so der Professor weiter. Für die pharmazeutische Industrie ist es somit einfacher, genau zu berechnen, wie viel sie davon verwenden muss.

Um die Kugeln herzustellen, nutzt die Industrie einen Sphäronisator. Auch die Kaiserlauterner Forscher setzen solch einen Apparat ein. Die Technik ähnelt einer Salatschleuder oder einer rotierenden Schüssel. Das Besondere dabei: Der Boden des Sphäronisators weist eine raue Oberfläche auf. „Diese kleinen pyramidenähnlichen Erhebungen sorgen für eine hohe Reibung und letztlich dafür, dass sich aus den Pellets, in Fachkreisen auch Extrudat genannt, innerhalb von ungefähr 15 Minuten Kugeln bilden“, sagt Dominik Weis, der im Rahmen seiner Promotion an diesem Projekt forscht, das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert wird. Die Anlage dreht sich dabei zwischen 1 200- und 1 600-mal in der Minute. „Dies lässt sich je nach Bedarf einstellen“, erläutert Denis Goldnik, der auch am Vorhaben beteiligt ist.

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Die Forscher möchten herausfinden, wie die Parameter bei diesem Verfahren gestaltet sein müssen, damit der Prozess optimal abläuft und somit zum Beispiel auch weniger Materialausschuss übrig bleibt und weniger Energie verbraucht wird. „Neben den Untersuchungen im Labor nutzen wir Computersimulationen, in denen wir verschiedene Situationen einfacher durchspielen können und etwa Parameter wie Geschwindigkeit oder Füllgrad variieren können“, so Goldnik weiter.

Die Kaiserslauterer Ingenieure vom Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik arbeiten dabei eng mit Kollegen um Professor Dr. Markus Thommes von der TU Dortmund zusammen, die ihnen die Ausgangsmaterialien für die Experimente sowie experimentelle Daten für die Simulationen zur Verfügung stellen.

Auf der Achema stellen die Forscher der TU Kaiserslautern ihr Projekt und einen Sphäronisator am Forschungsstand von Rheinland-Pfalz vor.

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