Strategisch planen

Neue pharmazeutische Applikationen verlangen nach intelligenten Sorptionsmitteln

Pharma
Food
Kosmetik
Chemie
Planer
Betreiber
Einkäufer
Manager

16.04.2008 Das Einfügen eines Sorptionsmittels in die Verpackung von Pharma-Produkten ist eine allgemein gängige und bewährte Methode, um eine negative Beeinträchtigung des Erzeugnisses durch Feuchtigkeit zu vermeiden und seine Haltbarkeit und Wirksamkeit beizubehalten. Neue pharmazeutische Rezepturen und Verpackungsarten, kombiniert mit der immer präsenten Anforderung, die neuen Pharmazeutika so schnell wie möglich auf den Markt zu bringen, verlangen nach „intelligenten“ Sorptionsmitteln.

Anzeige

Aufgrund neuer pharmazeutischer Rezepturen müssen Sorptionsmittel über ihre schlichte Aufgabe der Feuchtigkeitsaufnahme hinaus die Kontrolle der Verpackungsumgebung gewährleisten, indem sie ein dauerhaftes Niveau des Schutzes für Pharma-Verpackungen garantieren, die darüber hinaus immer unterschiedlichere Formen annehmen.

Ein intelligentes Sorptionsmittel muss somit ein ganz bestimmtes Ergebnis gewährleisten, das in der Kontrolle bzw. Regulierung des Grades der Feuchtigkeit, von Sauerstoff bzw. Kohlenwasserstoff in der Verpackung der Pharmazeutikprodukte bestehen kann. Ein Sorptionsmittel könnte eingesetzt werden, um ein bestimmten Grad an Feuchtigkeit und folglich der Stabilität des Pharmazeutikums beizubehalten oder um den Anteil verflüchtigter Kohlenwasserstoffe einzudämmen oder auf Null zu bringen. In bestimmten Fällen schließlich werden Sorptionsmittel benötigt, die in der Lage sind, mehrfache Schutzfunktionen zu übernehmen.
In Anbetracht der rapiden Veränderung des Szenarios der pharmazeutischen Industrie werden innovativere Verpackungslösungen benötigt. So sind zum Beispiel Pulverinhalatoren (dry powder inhalers; DPIs) relativ neu auf dem Markt – und stellen an die Sorptionsmittel spezifische Anforderungen. Durch neue Produkte, die derzeit entwickelt werden, ändert sich das Format der Sorptionsmittel, die in bestimmten Fällen zudem nach Kundenvorgaben produziert und zu einem wesentlich früheren Zeitpunkt als bisher in den Prozess der Produktion der Packungen einbezogen werden müssen. Ein weiterer wichtiger neuer Trend, den wir auf dem Markt antreffen, besteht in einer steigenden Präsenz der Generika. Da die Hersteller vor der Aufgabe stehen, die Anforderungen des Verpackungsschutzes einer Vielzahl der Rezepturen anzupassen, welche mit Rezepturen konkurrieren, deren Patentschutz verfallen ist, benötigen sie intelligente Sorptionsmittellösungen.

Die neue Ära der instabilen Rezeptur

Zurzeit kommt ein neuer Typ Pharmazeutika auf den Markt, die auf chemischen Rezepturen aufbauen, welche sich einige Jahre zuvor noch in der Phase der klinischen Untersuchung befanden, die jedoch abgebrochen wurde, da die Rezepturen damals als zu instabil galten. Dank neuer Rezepturen und Verpackungstechniken können bestimmte dieser Moleküle nun in Rezepturen von Pharmaprodukten eingesetzt werden, die klinisch getestet und schließlich in der für den Verkauf geeigneten Verpackung auf den Markt gebracht werden können.

Dies stellt Verpackungstechniker, die für die Stabilität der Pharmazeutika sorgen sollen, vor eine neue Aufgabe. Daher müssen die Techniker, um genaue Informationen zu den zu verpackenden Gemischen zu erhalten, immer mehr und enger mit den für die Rezepturen verantwortlichen Chemikern zusammenarbeiten. Da die ihnen zur Verfügung stehenden Standardprodukte – die konventionellen Mittel zur Feuchtigkeitsabsorption – die auf die Verpackung ausgerichteten Schutzfunktionen nicht mehr gewährleisten können.
In den meisten Fällen dienen Sorptionsmittel dazu, die in der Packung des pharmazeutischen Produktes stattfindenden Phänomene des chemischen bzw. physikalischen Zerfalls zu verhindern. Ein aggressives, aktives Sorptionsmittel zur Umgebungstrocknung kann für bestimmte Pharmarezepturen eingesetzt werden, da es die Molekülbewegungen reduziert und die chemischen bzw. physikalischen Reaktionen eindämmt, die in einem Zerfall des Produktes münden können. Dennoch gibt es immer mehr Rezepturen, bei denen eine exzessive Trocknung den Zerfall des Pharmaproduktes selbst bewirken kann, wie dies zum Beispiel für den wasserhaltigen Überzug von Tabletten gilt, der in diesem Fall rissig werden kann. Insbesondere bei Gelatinekapseln kann eine exzessive Trocknung zu Veränderungen physikalischer und/oder optischer Art führen. In diesen Fällen können durch aggressive Sorptionsmittel ernsthafte Probleme entstehen.

Sauerstoffabsorption, Kohlenwasserstoff- und Feuchtigkeitregulierung

Für Pharmazeutika in Festform, die einem durch Oxidation oder Feuchtigkeit verursachten Zerfall unterliegen, können individuelle Sorptionsmittel entwickelt werden, die die Aufgabe eines Sauerstoffabsorbers übernehmen. Diese Sorptionsmittel können unter der Zielsetzung entwickelt werden, Sauerstoff aus dem Verpackungsumfeld zu eliminieren, wobei die Feuchtigkeit entzogen und die spezifische Gleichgewichtsfeuchte in der Packung beibehalten werden soll. Dies ist von großer Bedeutung, um die Integrität von Pharmagemischen zu gewährleisten, die eine Regulierung sowohl des Sauerstoffs als auch der Feuchtigkeit erfordern.

Eine weitere wichtige Aufgabe der modernen Sorptionsmittel betrifft die Regulierung der Kohlenwasserstoffe. Reste von Lösemitteln, die bei der Synthetisierung von Substanzen oder Aktivstoffen der Pharmazeutika eingesetzt werden, können flüchtige Kohlenwasserstoffe bilden, die schließlich im oberen Flaschenbereich präsent sind. Dadurch entsteht ein übler Geruch, der mit Hilfe von Aktivkohle beseitigt werden muss. Für diese Fälle können individuelle, intelligente Sorptionsmittel entwickelt werden, die der Beseitigung übler Gerüche dienen und gleichzeitig die Feuchtigkeitsregulierung gewährleisten.
Wichtig ist das genaue Ermitteln der Art der Feuchtigkeitsregulierung, die für ein bestimmtes Produkt erforderlich ist, da dies die Konfiguration eines intelligenten Sorptionsmittels ausmachen wird. So zum Beispiel könnte ein auf einem spezifischen Molekülsieb basierendes Sorptionsmittel so konfiguriert werden, dass es als Kohlenwasserstoff-Scrubber dient, der Formaldehyd eliminiert. Diese Funktion des Sorptionsmittels ist ebenso von spezifischen Anforderungen abhängig. In einigen Fällen könnte ein Eliminieren der Kohlenwasserstoffe unter Beibehalten der Wassermoleküle erforderlich werden. Das Sorptionsmittel muss dann so aufgebaut sein, dass eine exzessive Entfeuchtung des Produktes ausgeschlossen wird.

Die Pulverinhalatorsysteme

Immer mehr der neuen Pharmaprodukte stellen besondere, einzigartige Anforderungen der Umgebungskontrolle. Dies gilt für transdermale Pflaster oder für kombinierte Produkte mit einer elektrischen Komponente, die gegen Korrosion durch volatile Kohlenwasserstoffe geschützt werden müssen. Eine breite Reihe ähnlicher Produkte kann mit Erfolg stabilisiert werden, indem ein feuchtigkeitsregulierender Sauerstoffabsorber – bei spezifischer Gleichgewichtsfeuchte – eingesetzt wird, der die verflüchtigten Kohlenwasserstoffe eliminiert. Ein Beispiel für intelligente Sorptionsmittel können in spezifischen Anforderungen gesehen werden, die im Zusammenhang mit den neuen Drug-Delivery-Systemen von Pharmazeutika für den Atmungsapparat bestehen, wie etwa bei Pulverinhalatoren. Bei einem Pulverinhalator mit Reservoirsystem könnte die Dosierung des Pharmazeutikums von einer zentralen Kammer ausgehen, oder die Wirkstoffapplikation könnte über individuelle, vordosierte Menge erfolgen, wobei für jedes Dosierungsformat ein separat integriertes Sorptionsmittel vorgesehen ist.

Die Rezepturen für Pulverinhalatoren benötigen ein System zur Feuchtigkeitsregulierung, um eine Hydrierung des Pharmaprodukts und eine Verbindung oder Clusterbildung einzelner Partikel zu verhindern. Dabei müssen Wirksamkeit und Stabilität der Partikel derart beibehalten werden, dass eine genaue und gleichmäßige Luftstromdispersion des Pharmazeutikums gewährleistet ist. Ein einfaches, aus Kieselgel oder einem Molekülsieb bestehendes Sorptionsmittel dagegen könnte eine exzessive Trocknung bewirken und die relative Feuchtigkeit des Behälters reduzieren, so dass der Pulveranteil auf einen ausgesprochen niedrigen Wert gesetzt würde. Dieser Zustand der exzessiven Trocknung könnte die statische Aufladung der Partikel fördern, wenn in einem medizinischen Gerät unterschiedliche Materialien – zum Beispiel Kunststoffe und Folien – präsent sind, die in einem engen Kontakt zueinander stehen . Infolge der in diesem Fall möglicherweise entstehenden Triboelektrizität könnte die Leistung des Pulverinhalators beeinträchtigt werden, indem die eingeatmete Menge des Pharmazeutikums stark reduziert wird.
Ein intelligentes Sorptionsmittel kann in einen Pulverinhalator integriert werden und die Feuchtigkeit in einem optimalen, den chemischen Komponenten des Produktes sowie den durch die spezifische Anwendung gegebenen Anforderungen entsprechenden Bereich halten. Das Sorptionsmittel kann darüber hinaus entsprechend der Form des medizinischen Gerätes konfiguriert werden; so zum Beispiel könnte es eine kompakte, solide Form mit einem integrierten Kieselgelgemisch und auf Kohle basierenden Verbindungen haben und in einer spezialgeformten Vertiefung des Geräts untergebracht sein.

Frühzeitig in die Planung einbeziehen

Angesichts der zunehmenden Produktion generischer Pharmazeutika stehen immer mehr Unternehmen vor der Aufgabe, zahlreiche Rezepturen zu entwickeln, die sich durch unterschiedliche Stabilität auszeichnen und intelligente Sorptionsmittel verlangen. Eine „One-size-fits-all“-Lösung des Schutzes der Verpackungen kann folglich keine gültige Strategie darstellen. Dies gilt auch für die neuen Pharma-Rezepturen und Drug-Delivery-Verfahren, die zur Zeit auf den Markt gebracht werden. Derzeit konzentriert man sich auf die Entwicklung der Verpackungen, doch wenn eine genaue Berücksichtigung sämtlicher zum Schutz eines Pharmazeutikums notwendiger Faktoren fehlt, kann dies zu einer Beeinträchtigung der Stabilität des Produktes führen.

Strategien zur Entwicklung eines Sorptionsmittels für Verpackungen müssen somit intelligent sein und entsprechend der spezifisch vorgesehenen Anwendung optimiert werden. Sie müssen das Produkt, seine chemischen Komponenten, das Drug-Delivery-System und die erforderliche Haltbarkeit, verstanden als den gesamten Lebenszyklus eines Produktes von der Herstellung bis zum Verbrauch, berücksichtigen. Es ist ein allgemeiner Fehler, davon auszugehen, dass die Aufgabe eines Sorptionsmittels schlicht in der Absorption überschüssiger Feuchtigkeit bestehe oder dass die Präsenz einer instabilen chemischen Verbindung gelöst werden könne, indem einfach ein zusätzliches Sorptionsmittel in die Packung gegeben wird. Auch wenn man oft beobachten kann, dass Sorptionsmittel mehr oder weniger am Ende der Linien zur Packungsherstellung zugegeben werden, so kann die genaue Definition einer auf die Sorptionsmittel gerichteten Strategie keinesfalls eine nachträgliche Überlegung sein.

Sorptionsmittel sollen Sauerstoff elimieren und eine spezifische Gleichgewichtsfeuchte herstellen
Strategien zur Entwicklung eines Sorptionsmittels für Verpackungen müssen somit intelligent sein und optimiert werden

Heftausgabe: April-Mai 2008
Adrian Possumato , Global Manager Pharma, Multisorb Technologies

Über den Autor

Adrian Possumato , Global Manager Pharma, Multisorb Technologies

Adrian Possumato , Global Manager Pharma, Multisorb Technologies

Loader-Icon