Meistern Sie die Herausforderungen der Wirkstoffformulierung

Pharmahersteller setzen konische und Doppelschnecken-Extruder ein, um Wirkstoffmoleküle mit bioaktiven Polymeren zu mischen, wenn die Wirkstoffe für die Verarbeitung schlecht löslich oder instabil sind. Bei der Herstellung von enterischen Dosierungen, Dosierungen mit verzögerter Freisetzung, bei der Geschmacksmaskierung und zur Formgebung, besonders von Filmen, sind Extruder weiterhin von Bedeutung.

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Empfohlene Produkte für die Heißschmelzextrusion

Die Vorteile der Heißschmelzextrusion

Als Heißschmelzextrusion (HME) bezeichnet man die Verarbeitung von polymeren Materialien oberhalb ihrer Glasübergangstemperatur (Tg), um eine molekulare Vermischung von thermoplastischen Bindemitteln und/oder Polymeren zu bewirken. Die HME wird in verschiedenen Branchen eingesetzt und dient als Kombination aus thermaler und mechanischer Energie der Verbesserung der Prozesskontinuität, der Reproduzierbarkeit von Materialanalysen, der Staubreduktion und der Online-Prozessüberwachung.

In der pharmazeutischen Fertigung wird die HME eingesetzt, um APIs in einer molekularen Matrix zu dispergieren, wodurch feste Lösungen gebildet werden. Dies ermöglicht Wirkstoffabgabesysteme für schlecht lösliche Wirkstoffe oder spezielle Wirkstoffformen wie Filme für transdermale Pflaster.

 

Polymere

Entscheidend für HME ist die Auswahl eines geeigneten Polymers als Matrix zur Bildung stabiler Feststofflösungen. Polymere mit hohem Solubilisierungsvermögen sind besonders geeignet, da sie große Mengen an Wirkstoffen lösen können. Polymere für HME-Versuche basieren auf unterschiedlichen Monomeren und chemischen Strukturen wie Homopolymeren, Copolymeren, amphiphilen Copolymeren sowie Lösungsvermittlern und Weichmachern. Bei jedem Material muss die Löslichkeit des Polymers in einem Lösungsmittel berücksichtigt werden, die zwischen hoher Lipophilie und hoher Hydrophilie variieren kann. Bei der Herstellung von festen Lösungen durch Sprühtrocknung ist ein geeignetes Lösungsmittel auszuwählen, denn sowohl Polymer als auch Wirkstoff müssen in einem flüchtigen Lösungsmittel gelöst werden.

Polymere

Polymere für die Heißschmelzextrusion müssen thermoplastische Eigenschaften aufweisen und bei der erforderlichen Extrusionstemperatur thermisch stabil sein. Wichtige Faktoren bei der Entwicklung eines HME-Wirkstoffsystems sind die Glasübergangs- und Schmelztemperaturen. Die Extrudierbarkeit eines Polymers wird hauptsächlich durch Tg oder Tm und die Schmelzviskosität bestimmt. Die meisten Polymere zeigen ein thixotropes Verhalten, bei dem sich die Viskosität als Funktion der zunehmenden Scherspannung verringert.

 

Pharmawirkstoffe

Gegenwärtige Verfahren in der Wirkstoffforschung bringen Wirkstoff-Kandidaten zunehmender Molekülgröße und Lipophilie hervor, deren Löslichkeit und Durchlässigkeit deutlich reduziert sind. Weniger als 10 % der neuen Wirkstoff-Kandidaten zeigen sowohl eine hohe Löslichkeit als auch eine hohe Durchlässigkeit, und 30 – 40 % der Wirkstoffe, die auf der Liste der grundlegenden Wirkstoffe der Weltgesundheitsorganisation stehen, sind schlecht wasserlöslich oder lipophil. Die HME dispergiert den Wirkstoff in der molekularen Matrix durch Bildung einer festen Lösung.

HME steht für eine Vielzahl von Anwendungen zur Verfügung, darunter amorphe Feststoffdispersion, kontrollierte Freisetzungssysteme, Polymorphenbildung, neuartige Kokristallisation (lösungsmittelfreie kontinuierliche Kokristallisation), poröse Polymersysteme und Prozessanalyse-Technologien (PAT).

 

Verarbeitungsparameter

Beim Heißschmelzextrusionsverfahren werden der API und die Hilfsstoffe dem Extruder zugeführt. Alle Komponenten werden geschert, erhitzt, plastifiziert, gemischt und dispergiert und erhalten ihre Form durch den abschliessenden Pressvorgang durch eine Düsenöffnung. Die Entwicklung eines Fertigungsmodells mit HME erfordert die Kontrolle zahlreicher Verarbeitungsparameter, die die Verweilzeitverteilung beeinflussen. Der spezifische mechanische Energieverbrauch (SMEC) muss ebenso wie das Drehmoment und die Temperatur und der Druck der Schmelze an der Extruderdüse berücksichtigt werden. 

Siehe Investigating Decisive Parameters to Achieve Molecular Dispersion via HME (Poster).

Verarbeitungsparameter