Die Nanostory Teil 1 - Nanotechnologie bei Losan

Schwerlösliche Wirkstoffe – eine Herausforderung

Was tun, wenn man nur geringe Mengen eines schwerlöslichen Wirkstoffs zur Verfügung hat und man dennoch eine neue Formulierung für ein Arzneimittel entwickeln möchte, welche vom Körper besonders gut aufgenommen wird? Diese Frage haben wir uns vor etwa vier Jahren gestellt und daraufhin nach geeigneten theoretischen Modellen im Kleinstmaßstab gesucht.

Auf der Suche nach theoretischen Modellen

Auf unsere Suche folgte die erste Ernüchterung! Es gab zu diesem Zeitpunkt keine validen Modelle, die eine gute Vorhersage über die Aufnahme von schwerlöslichen Wirkstoffen im menschlichen Körper machen konnten. Auch attraktive Methoden für Formulierungen im Kleinstmaßstab waren nicht zu finden.

Das Problem: Neue pharmazeutische Wirkstoffe sind meistens teuer und es steht oft nur sehr wenig Material für Versuche zur Verfügung. Die zündende Idee kam uns dann im Team bei einem kühlen Getränk im Biergarten an einem lauen Sommerabend.

Eine neue Lösung muss her: Nutzen wir den Nanoeffekt

Den „Nanoeffekt“ können wir jeden Morgen beim Frühstück sehen, wenn wir anstelle von Kandis sehr feine Zuckerkristalle in unseren Tee rühren. Die feinen Zuckerkristalle lösen sich sofort, während der Kandiszucker mit dem Teelöffel noch fröhlich seine Runden dreht. Außerdem lässt sich der Tee mit den feinen Zuckerkristallen stärker süßen, als mit Kandis.

Eine Verkleinerung der Partikelgröße und die daraus resultierende Vergrößerung der Partikeloberfläche birgt also gleich mehrere Vorteile.

Zentrifugen zur Zerkleinerung von Lebensmitteln gab es bereits am Markt. Daher fragten wir uns: „Warum also nicht einfach eine dieser Zentrifugen zweckentfremden und für die Herstellung von Wirkstoff-Nanopartikeln verwenden?“

Gesagt, getan! Schnell war ein Modellwirkstoff gefunden. Es wurden Mikrosuspensionen dieses Modellwirkstoffs mit verschiedenen Stabilisatoren im 1 ml Maßstab hergestellt und zentrifugiert. Die Stabilisatoren sind notwendig, damit sich die während der Zentrifugation entstehenden Nanokristalle nicht schnell wieder zusammenlagern und verklumpen.

Für die Zerkleinerung mittels Zentrifuge verwendet man extrem harten Kugeln aus Zirkonoxid.

Die Verwendung von Zirkonoxid hat einige Vorteile:

Zirkonoxid ist nicht toxisch und gut zu handhaben.
Während des Vermahlens bzw. Zentrifugierens entsteht sehr wenig Abrieb, da Zirkonoxid fast so hart ist wie ein Diamant.
Die Nanomühlen der Firma Netzsch, inzwischen ein etablierter Partner von uns, nutzen diese Kugeln in ihren Mahlkammern, die ebenfalls aus Zirkonoxid bestehen können.
Es sind zertifizierte Kugeln in verschiedenen Größen von 0.1 – 1.2 mm von entsprechenden Lieferanten erhältlich.

Aber Achtung: Zirkonoxid-Kugeln sind sehr klein und wenn man bei der Einwaage nicht aufpasst, verteilen sich diese Kugeln sehr schnell springend auf dem ganzen Boden.

Nanosuspensionen: eine Erfolgsstory

Das Ergebnis der ersten Versuche konnte sich sehen lassen. Wir erhielten in den meisten Ansätzen homogene, weiße Nanosuspensionen, die auch über einen längeren Zeitraum stabil blieben.

In den folgenden drei Jahren haben wir diese Methode im Rahmen einer Forschungsarbeit verfeinert, dabei vieles gelernt und auch publiziert (die Publikationen finden Sie im Anhang).

Schließlich wurde sogar die von uns eingesetzte Zentrifuge von der Firma Netzsch, unter dem Namen DeltaVita 1, kommerziell vertrieben.