Präzisionspillen

Menschen, die Pillen gegen chronische Krankheiten einnehmen, haben Zeitpläne, die einem Fluglotsen eine Pause geben würden: eine Art von Medikamenten dreimal täglich zum Beispiel zu den Mahlzeiten, eine zweite vormittags und nachmittags und eine dritte auch vor dem Schlafengehen wie mehrere andere zu verschiedenen Zeiten.

Michael Cima, Professor an der MIT-Abteilung für Materialwissenschaften und -technik, hat einen Weg gefunden, computergestützte Drucktechnologie zu verwenden, um das Leben von Menschen zu vereinfachen, die diese Vorschriften befolgen müssen. Er und Emanuel Sachs, Professor an der Fakultät für Maschinenbau, haben ein Verfahren entwickelt, bei dem Schicht für Schicht Materialien zu dreidimensionalen Objekten mit filigranen inneren Strukturen geprägt werden. Cima glaubt, dass die Technologie es ermöglichen könnte, einzelne Pillen zu entwickeln, die in geplanten Abständen eine Vielzahl spezifischer Arzneimitteldosen abgeben. Das Pharmaunternehmen Therics aus Princeton, N.J., hat sich die exklusive Lizenz zur Kommerzialisierung des 3D-Medikamentendrucks gesichert und sponsert Cimas Forschung dazu.

Schach ist zu einfach

Diese Geschichte war Teil unserer März-Ausgabe 1998



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Pillen bestehen aus Arzneimitteln und Hilfsstoffen, Bindemitteln und Pulvern, die die Freisetzung von Medikamenten im Verdauungssystem steuern. Das übliche Verfahren besteht darin, eine einfache Mischung dieser Zutaten in Tablettenform zu komprimieren. Im Gegensatz dazu erfordert der von Therics gewählte Ansatz 30 bis 50 Schichten von Hilfsstoffen; innerhalb einer solchen Matrix würden genaue Medikamentenmengen an Schlüsselstellen deponiert. Auf diese Weise können wir steuern, welcher Teil einer Tablette sich wo auflöst, sagt Cima. Eine Dosis, die sich in der äußeren Schicht einer Tablette abgelagert hat, kann beispielsweise nach einer Stunde freigesetzt werden, während eine tiefer vergrabene Dosis später ins Spiel kommen kann.

Laut C. William Rowe, einem MIT-Gastwissenschaftler von Therics, könnte eine breite Palette von Pilleneinnahme-Therapien weniger belastend werden. Krebspatienten könnten eine Tablette sowohl für die Chemotherapie als auch für die daraus resultierende Übelkeit einnehmen. Die Technologie könnte auch Patienten mit Erkrankungen wie Bluthochdruck helfen, bei denen sich die erforderliche Medikamentenmenge im Laufe des Tages ändert. Der Druck erreicht seinen Höhepunkt, wenn diese Leute morgens aus dem Bett steigen. Idealerweise möchten Sie also genau zu diesem Zeitpunkt eine hohe Menge an Medikamenten verabreichen, und unsere Technologie könnte dies tun, sagt Rowe.

Ein weiterer Vorteil könnte eine verbesserte Dosierungskontrolle sein. Bei der Herstellung traditioneller Arzneimittel ist ein Arzneimittel möglicherweise nicht immer gleichmäßig auf die Hilfsstoffe verteilt; verschiedene Pillen können mit etwas unterschiedlichen Dosen enden. Aber in dem neuen Verfahren würde die Drop-on-Demand-Düse, die zum Aufbringen von Medikamenten verwendet wird, genaue Dosierungen in jeder Tablette gewährleisten, bemerkt Cima.

Und 3D-Medikamentendruck könnte Unternehmen helfen, mehr Medikamente auf den Markt zu bringen. Der Grund, sagt Cima, ist, dass die Technologie es ihnen ermöglichen würde, die kombinatorische Chemie besser zu nutzen, ein Mittel, um die Wirksamkeit von Molekülen für eine bestimmte Anwendung schnell zu testen. Die kombinatorische Chemie hat die Zahl möglicher Therapeutika in F&E-Pipelines verdoppelt. Die Suche nach geeigneten Molekülen ist jedoch nur der erste Schritt in der Wirkstoffentwicklung. Forscher müssen sie mit den richtigen Hilfsstoffen richtig kombinieren – und darin liegt ein Problem.

Unternehmen müssen Versuche mit mehreren subtil unterschiedlichen Kombinationen von Arzneimitteln und Hilfsstoffen durchführen. Die Verwendung konventioneller Technologie, die darauf ausgelegt ist, eine große Menge an Pillen gleichzeitig herzustellen, erfordert die Herstellung viel mehr als benötigt wird. für jeden Versuch. Da die Zahl der neuen Medikamente in der Pipeline verdoppelt wurde, könnten die Kosten für konventionelle Pillenherstellungsmethoden für Medikamentenstudien unerschwinglich sein. Aber die neue, dreidimensionale Methode könnte es Forschern ermöglichen, kleine Chargen von Pillen mit unterschiedlichen Formulierungen herzustellen, wodurch der Abfall stark reduziert wird.

Obwohl noch verschiedene technische Herausforderungen zu bewältigen sind, ist Therics laut Cima bereit, mit der ersten Testphase für die kommerzielle Produktion zu beginnen, so dass auf diese Weise hergestellte Pillen möglicherweise bereits in einem Jahr erhältlich sind. Rowe von Therics ist vorsichtiger und betont, dass die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA) den Prozess noch nicht genehmigt hat. Der Unterschied zwischen der Zulassung eines Herstellungsverfahrens und der Zulassung eines tatsächlichen Arzneimittels ist jedoch erheblich, bemerkt Cima. Es ist so, als würde man zur FDA gehen und sagen: „Wir haben hier eine neue Pillenpresse.“ Die Liste der Probleme, die sie sich ansehen möchten, ist ziemlich kurz.

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