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Präsentation des Projektes
Freeze-Casting – Kaltes Verpressen hoch
poröser ArzneistoffeNadine Walther
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Probleme bei der Tablettierung
• Temperaturempfindlichkeit vieler Materialien
à Funktionalitätsverlust durch Tablettierung
à Inaktivierung von Enzymen
à Umwandlung polymorpher Stoffe
• Auflösunggeschwindigkeit
• Tablettierbarkeit
• wenige Materialien direkt tablettierbar
• Verwendung von Hilfsstoffen (Binde-, Sprengmittel)
Nachteil: große Tabletten, teuer in Herstellung
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Idee aus der Keramikherstellung• Freeze-Casting (Sol-Gel-Prozesse): Gefrieren einer
wasserhaltigen Suspension und die anschließende Trocknung• Vorteile:
• Apparativer Aufwand gering• Umweltfreundlich• Einstellung der Porosität, Porengröße
• für Pharmazeutika → durch große Porosität große Oberfläche & schnelle Auflösung
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Durchführung
Wirkstoff
Mischen derKomponenten
Eingießen inFormen
Suspendier-mittel
Gefrieren Trocknen
Mikroskop, CCD-Kamera
PlexiglasröhrchenSuspension
Stahlplatte
Kühlflüssigkeit
Fließ-richtung
Mikroskop, CCD-Kamera
PlexiglasröhrchenSuspension
Stahlplatte
Kühlflüssigkeit
Fließ-richtung
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Prinzip
Durch Volumenzunahme während des
Phasenübergangs vom Wasser zum Eis werden die Partikel zusammengepresst.
Frühere Eiskristalle stellen nach dem Gefrieren Poren
dar. Die Partikel des Wirkstoffes behalten ihre
Form.
Während des GefrierensWährend des Gefrierens Nach dem TrocknenNach dem Trocknen
Wirkstoffpartikelgefrierendes Wasser
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Nachweis• Proof of Concept
• Porosität, Porengröße und Auflösungsverhalten einstellbar
• schnelle Auflösung gewährleistet
• geringe Zusatzstoffzugabe ( z.B. SiO2): Verbesserung der
Eigenschaften
Prinzipielle Anwendbarkeit der Technik im
pharmazeutischen Sektor
1 cm 5 mm
1cm
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Proben mit Paracetamol und Zucker
0E+00
2E-06
4E-06
6E-06
8E-06
1E-05
0 10 20 30 40Abstand von der Kühlfläche [mm]
Wac
hst
um
sges
chw
ind
igke
it
der
Eis
kris
talle
[m
/s] 20% Paracetamol
50% Paracetamol70% Paracetamol
Feststoffgehalt
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Proben mit Paracetamol und SiO2
0
2
4
6
8
0 0,2 0,4 0,6Abstand vom Boden [cm]
Por
engr
öße
[µm
]30,60% Paracet. , T= -20 °C62,50% Paracet. , T= -20 °C71,40% Paracet. , T= -20 °C78,90% Paracet. , T= -20 °C
Paracetamolgehalt
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0%
20%
40%
60%
80%
100%
0 30 60 90 120Zeit [min]
Auf
gelö
ster
Fes
tsto
ff
41,8%49,67%54,25%hydraulisch gepressthydraulisch gepresst
Feststoffgehalt
Proben mit Theophyllin, T = –10°C
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Zusammenfassung• Ergebnisse
• Erhöhung des Feststoffgehaltes
ØNiedrigere Wachstumsgeschwindigkeiten
ØErhöhen der Auflösezeit
ØZunahme der Porosität
ØVerringerung der mittleren Porengröße
• Abstand vom Boden
ØVerringerung der Porositäten
ØErhöhen der mittleren Porengröße
• Bedeutung
• schonende Tablettierung für temperaturempfindliche Stoffe
• sehr schnelle Auflösung
• gute Festigkeit mit einem sehr geringen Hilfsstoffanteil
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Danksagung• Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, FB
Ingenieurwissenschaften,
Prof. Dr. Ing. Joachim Ulrich
• Universität Szeged, FB Pharmazie
Prof. Dr. Piroska Szábo-Révesz
• DAAD / MÖB
• Veranstalter des IQ Innovationspreises Mitteldeutschland
• Stadt Halle
• TGZ/ Bio-Zentrum Halle GmbH
• Sponsoren
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