Elektronische Zunge zur Tablettenkennung

Zungenschlag gegen Arzneimittelfälscher

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03.10.2016 Arzneimittelfälschungen zu erkennen, erfordert bislang meist eine ausgefeilte Analytik. Doch ein neues Verfahren verspricht Abhilfe: Ein „Elektronische Zunge“ genannter Sensor erkennt anhand eines elektrochemischen Fingerabdrucks, ob es sich um Originalware handelt.

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Entscheider-Facts für Betreiber

  • Nach Schätzungen der WHO sind weltweit 10 % der vertriebenen Medikamente Fälschungen.
  • Das elektrochemische Muster eines Arzneimittels kann als weiteres wirksames Mittel gegen Produktpriaterie dienen.
  • Ein vom Hersteller erstellter elektrochemischer Fingerabdruck kann von jedem Beteiligten in der Lieferkette – und sogar vom Endverbraucher selbst – schnell und preiswert kontrolliert werden.
Zungenschlag gegen Arzneimittelfälscher

Nach Schätzungen der WHO sind weltweit 10 % der vertriebenen Medikamente Fälschungen.
(Bild: Armin Staudt – Fotolia)

Um Produktfälschungen zu erkennen, werden bislang verschiedene Parameter herangezogen. Mit primären Parametern wird das Produkt direkt gekennzeichnet,  Verpackungen, Organisationsformen oder Gesetze sind dagegen sekundäre Parameter. Für die primären Parameter steht bisher nur die chemische Analyse zur Verfügung; für die sekundären Parameter gibt es die vielfältigsten Maßnahmen und Ideen [1][2][3][4][5]. Dazu zählen kryptographische Markierungen, Farbcodes, chemische Marker, RFID, Datamatrix Code, optische Prägungen, Hologramme und die Gesetzgeber wie die EU oder einzelne Länder.

Bis zu 40 % der Medikamente sind Fälschungen

Nach Schätzungen der WHO sind weltweit 10 % der vertriebenen Medikamente Fälschungen. In manchen Ländern erreicht die Fälschungsrate sogar  40 %. Die österreichische Ärztezeitung benennt das Problem für den Verbrauch deutlich: „Für den einzelnen Bezieher von Waren aus dem Internet…ist es außerordentlich schwierig, selbst festzustellen, ob ein Arzneimittel „echt“ ist oder „gefälscht“ …lassen sich Inhaltsstoffe ausschließlich durch chemische Analysen genau identifizieren“[3].

Hier kann das elektrochemische Muster helfen und ein weiteres wirksames Mittel gegen Produktpriaterie sein: Ein vom Hersteller erstellter elektrochemischer Fingerabdruck kann von jedem Beteiligten in der Lieferkette – und sogar vom Endverbraucher selbst – schnell und preiswert kontrolliert werden. Dem „Bezieher von Waren“ wird es so selbst möglich, Abweichungen festzustellen und sachkundig zu entscheiden.

Zungenschlag gegen Arzneimittelfälscher

2: Die Machbarkeit einer Tablettenkennung ist aus der Tabelle und aus der Visualisierung der Elektrodenspannungen als charakteristische Folge bzw. als Vektorkomponenten oder auch ganz einfach als Fingerprints zur Kennung der jeweiligen Tablette zu ersehen. Gemessen wurde nach Herstellung einer Suspension mit Hilfe von 10ml Leitungswasser, bei 19 °C, in 0,1 s und mit der Jenaer Elektronische Zunge Multiionen-Sensoriccard. Die Ordinate ist in Millivolt.

Elektrochemische Kennung ohne teure Laborgeräte

Die bisher eingesetzten Mittel gegen eine Produktpiraterie bei Tabletten betreffen im wesentlichen sekundäre Parameter. Primäre Produktparameter werden, wie bereits genannt, durch eine chemische Analyse ermittelt. Sie führt bis zu den Wirkstoffen und ihren bisweilen sehr geringen Konzentrationen. Die dafür nötigen Meßgeräte sind teure und große Laborgeräte wie Massenspektrometer, Chromatografen, ELISA oder Photometer. Diese Gerätetechnik ist für den Verbraucher bzw. Patienten nicht erreichbar.

Eine Kennung mittels einer Elektronischen Zunge nutzt das Phänomen, dass ionische Lösungen eine Nernst-Spannung erzeugen. [6][7][8][9]. Dazu muss  die Tablette in eine Suspensionsform gebracht werden, so dass sie als Elektrolyt mit Ionen wirkt. Dann lässt sich für diese Suspension ein Vektor aus den elektrochemischen Spannungen zur Kennung bilden. Wird dieser Vektor in einem elektronischen Speicher abgelegt, kann jeder eine solche Tablette mit einer Elektronischen Zunge an jedem Ort der Welt ausmessen und auf das Zutreffen der hinterlegten Kennung überprüfen [10][12].Damit wird auch der fachliche Laie in die Lage versetzt, die Originalität auf dem Niveau der Ionen festzustellen. Dazu muss aber die Originalware vom Hersteller mit einer solchen Kennung mittels einer Elektronischen Zunge versehen werden.

Elektronische Zunge liefert Fingerabdruck einer Lösung

Eine Elektronische Zunge, die die Erzeugung von schwachselektiven Nernst-Spannungen für ihr Funktionsprinzip  nutzt, ist die Jenaer Elektronische Zunge Multiionen- Sensoriccard [6]. Ohne einen zusätzlichen Hilfsstrom werden galvanische bzw. elektrochemische Spannungen entsprechend der Nernst-Gleichung  UNernst ~In (f(Ionen)) in einem Elektrolyten erzeugt. Jede Messelektrode liefert eine eigene Funktion von allen im elektrolytisch wirkenden Messobjekt zur Verfügung stehenden Ionen, so dass ein Muster entsteht, wenn mehrere Elektroden aus unterschiedlichen elektrisch leitenden Materialien eingesetzt werden [8].Der Messkopf wird auf das Messobjekt aufgesetzt oder bei Flüssigkeiten in diese eingetaucht. In Sekundenschnelle werden die entstehenden Spannungen von einer Elektronik erfasst und über Rechner verarbeitet.

Die Spannungen bilden einen Beschreibungsvektor  in Form von Vektorkomponenten, der zur Kennung genutzt wird. Er ist, einfach ausgedrückt, ein Fingerabdruck des Zustandes des Messobjektes auf dem Niveau der Gesamtwirkung aller vorhandenen Ionen, d.h. er ist nicht bzw. kaum geeignet, einzelne chemische Inhaltstoffe zu ermitteln. Das bleibt den chemischen Analyselaboratorien vorbehalten. Dafür  eröffnet die Methode jedem die Möglichkeit, mit einem kleinen Taschengerät an die Information heranzukommen, die als Geschmack bei der physiologischen Beurteilung im menschlichen Gehirn  erkannt aber ganz allgemein auf alle Objekte, die Ionen enthalten, erweiterbar ist [9][10][11][12][13].

Die Methode eignet sich insbesondere dazu, die Originalität von Tabletten festzustellen. Darüber hinaus ist sie auch für andere Erkennungsaufgaben u.a. des täglichen Bedarfs und der Qualität von Lebensmitteln einsetzbar, so dass höhere Produktstückzahlen auch geringere Preise erlauben.

Heftausgabe: Oktober 2016
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Über den Autor

Dr. Horst Ahlers, Geschäftsführer Multisensorik, Christian Keil
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