Bio-Werkstoffe für die Medizintechnik

Biopolymere als Arzneimittelträger

Bioabbaubare Polylactide (Polymilchsäuren) und ihre Copolymere werden eingesetzt, um Medikamente mit Depotformulierungen in den Körper einzubringen.

Bei der Herstellung parenteraler Arzneimittel, hier am Standort Birmingham (Alabama, USA), gelten höchste Reinheitsanforderungen.

Die meisten Medikamente werden als Tablette, Kapsel oder Dragee zugeführt. Viele moderne Biotherapeutika auf Protein- oder Nukleinsäurebasis, zum Beispiel gegen Krebs, Diabetes oder Multiple Sklerose, werden jedoch per Injektion verabreicht – unter die Haut, in einen Muskel oder direkt in die Vene.

Einfluss auf die Wirksamkeit des Wirkstoffes hat neben der Darreichungsform, auch die Formulierung des Arzneimittels. Depot- oder Retardformulierungen sorgen für eine kontrollierte Wirkung von Arzneimitteln über einen längeren Zeitraum. Wichtig für den Therapieerfolg ist neben dem Wirkstoff also auch die Arzneiform. Verpacken lassen sich diese Arzneimittel in Biopolymeren und Formulierungen, um schonende und wirksame Behandlungsoptionen zu eröffnen. Das fertige Produkt ist meist als Mikropartikel oder Implantat formuliert. Die Injektion geschieht unter die Haut oder intramuskulär – je nach gewünschter Wirkung. Der Körper baut die Polymermatrix nach und nach ab, wodurch der Wirkstoff über einen definierbaren Zeitraum kontinuierlich freigesetzt wird.

Die Forscher hoffen, mit Hilfe neuartiger Biopolymere Biopharmazeutika künftig, statt sie zu spritzen, auch über den Verdauungstrakt oder die Atemwege in den Blutkreislauf bringen zu können. Evonik und seine Partner haben dafür im Rahmen von Petra1, einem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekt, neue biokompatible und bioabbaubare Copolymere auf Milch- und Glykolsäurebasis (PLGA) entwickelt und im Zellmodell getestet.

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Einen Schritt hin zu noch gezielteren Wirkstofffreisetzungssystemen sieht das Unternehmen im Einsatz von Nanopartikeln. Mit maßgeschneiderten Polymeren und entsprechender Formulierung könne der Wirkstoff vor dem Angriff des Immunsystems schützen, wodurch er länger im Blutkreislauf zirkulieren und sich gezielt in einem bestimmten Gewebe anreichern könne.

Auch in der Medizintechnik haben bioabbaubare Polymere ihren Platz. Aus Polymilchsäuren lassen sich vielfältige Medizinprodukte herstellen – von der einfachen Schraube oder Platte zur Stabilisierung eines gebrochenen Knochens bis zu resorbierbaren Stents. Der Vorteil all dieser Anwendungen: Das Material ist so maßgeschneidert, dass es sich innerhalb von Monaten oder Jahren abbaut; und es ist auch keine zweite Operation zu seiner Entfernung nötig.

Es ergeben sich interessante Anwendungen aus der Möglichkeit, derartige Medizinprodukte mit Wirkstoffen zu beladen und so eine lokale pharmakologische Wirkung zu erzielen. Die Entwicklung neuer polymerbasierter Systemlösungen für die Medizintechnik will Evonik in einem im Frühjahr dieses Jahres gestarteten Projekthaus Medical Devices vorantreiben.

Künftige Chancen für bioabbaubare Polymere sieht das Unternehmen darüber hinaus in der synthetischen Herstellung biologischer Gewebe, um damit geschädigtes Gewebe bei Patienten zu ersetzen oder zu regenerieren. Hier braucht es eine stabilisierende Matrix, auf der Zellen wachsen können. Die Matrix selbst baut sich nach festgelegter Zeit biologisch ab.

Alle diese Anwendungen erfordern gut verträgliche, sichere Materialien, deren Eigenschaften sich gezielt einstellen lassen. Hier liege die besondere Stärke der Polymilchsäuren und ihrer Copolymere.

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