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Kryoprozessierung von Pharmaka und Biomaterialien

für Industrie und Forschungsinstitute

Dipl.-Ing. Holger Reinsch

+49-351-4081-610

Untersuchung – Herstellung – Applikation

In einem Vorlaufforschungsprojekt erweiterte das ILK Dresden seine Forschungskompetenz auf dem Gebiet der Lebenswissenschaften. Die im Hauptbereich Kryotechnik und Tieftemperaturphysik vorhandenen Qualifikationen werden für die Durchführung experimenteller Basisuntersuchungen eingesetzt, um neuartige Ansätze der Physik und Technik sehr tiefer Temperaturen für den Bereich Pharmaka und Biomaterialien zu erschließen und anzuwenden. Hintergrund dieser Arbeiten sind Probleme im Aufbereitungsprozess und bei der Lagerung von Proteinlösungen z.B. bei der biotechnologischen Herstellung von Arzneimitteln. Das Projekt umfasst drei Themenkomplexe:

  • Untersuchung und Optimierung von Verfahren für das Intermediat- und Bulk-Freezing therapeutischer Proteinlösungen aus dem Bioreaktionsprozess
  • Einsatz biopolymer-basierter Hydrogele als nicht toxische Gefrierschutzmittel für die Kryokonservierung biologischer Gewebe, Zellkultursysteme und pharmazeutischer Produkte
  • Erzeugung von Matrixmaterialien definierter Porosität und Struktur zur Applikation von Wirkstoffen oder als Bestandteil regenerativer Biomaterialien  

In allen drei Komplexen geht es um die Anwendung kryophysikalischer Prozesse. Insbesondere werden die unterschiedlichen Wirkungsrichtungen der Kälteanwendung untersucht, um sie gezielt zu Verfahrensentwicklungen einsetzen zu können.

Bei der Anwendung von Kälte zur Erhaltung biologischer Funktionen von Zwischen- und Endprodukten z.B. im Herstellungsprozess pharmazeutischer Wirkstoffe und Medizinprodukte (Kryokonservierung) steht die Verhinderung funktions- und strukturzerstörender Eisbildung im Mittelpunkt. Dafür werden schwerpunktmäßig Untersuchungen der Gefriervorgänge von wässrigen Wirkstofflösungen aus dem biotechnologischen Produktionsprozess für eine Zwischen- oder Langzeitlagerung und von biopolymeren Hydrogelen durchgeführt.

Für eine definierte Strukturgebung als technologischer Schritt bei der Herstellung von Medizinprodukten (z.B. für die regenerative Medizin und Wundheilung) auf der Grundlage polymerbasierter Biomaterialien soll durch die Anwendung von Kälte eine gezielte Eisbildung (Kryoporosierung) ausgelöst werden. Hierfür sind grundlegende Untersuchungen u.a. zur Wirkungsweise von Zusatzstoffen zur Effektivierung des Prozesses und anschließender Gefriertrocknung zur Stabilisierung der Produkte vorgesehen.

Das ILK Dresden erschließt sich damit neue Kooperationsmöglichkeiten im Bereich der Pharma- und Medizinproduktindustrie.


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