Digital Health

Medizin aus dem Drucker

3D-Drucker gehören in vielen Branchen längst zum Alltag, etwa in der Medizin. Gedruckte Zahnimplantate, Prothesen und Knochenersatz sind kaum noch wegzudenken. Jetzt kommt die nächste Evolutionsstufe, und die könnte spektakulär werden. Oder ist das nur der nächste Hype? //next-Autor Ronald Voigt sprach mit Christian Franken, der mit seinem Start-up noch dieses Jahr den ersten 3D-Drucker in Apotheken in Betrieb nehmen will.

Vor gut einem Jahrzehnt war 3D-Druck bereits ein Hype. Viele, die daran glaubten, verloren ordentlich Geld am Aktienmarkt. Auch wenn es danach ruhig wurde: Die Industrie – neben der immer agileren Maker-Szene – hat Schritt für Schritt weitergetüftelt.

Im Sommer 2019 eilte eine Nachricht um die Welt, eine medizinische Sensation: Ein israelisches Forscherteam hatte erstmals ein menschliches Herz 3D-gedruckt. Das künstliche Organ hatte keinerlei Funktionalität, war zudem nicht größer als eine Kirsche. Jedoch erhärtete das Experiment den Beweis, dass das Drucken mit Biotinte – einem künstlichen Gemisch, dem lebende, menschliche Zellen beigefügt sind – funktioniert. Allerdings – und das gehört auch zur Wahrheit – wird es noch Jahrzehnte dauern, bis das Drucker- ein Spenderherz ablösen kann.

Christian Franken ist da schneller. Noch dieses Jahr will er mit seinem Start-up den ersten 3D-Drucker in Apotheken in Betrieb nehmen. Tabletten mit den unterschiedlichsten Wirkstoffen, Zusammensetzungen, Dosierungen und Größen aus ein-und-dem-selben Drucker – das ist sein Thema. Tintenherz vs. 3D-Tablette, das wirkt als vergleiche man einen Hollywood-Blockbuster mit einem Youtube-Video. Und doch könnte die Pille aus dem Drucker die medizinische Versorgungslage radikal verändern.

Franken ist promovierter Apotheker, war langjähriges Mitglied der Geschäftsführung der DocMorris-Versandapotheke und verantwortet jetzt Dihesys, ein Start-up, das die Pillendrucker baut, die wirkstoffhaltigen Zutaten liefert sowie die notwendige Software programmiert, kurz: die 360-Grad-Versorgung plant.

Zwischen Daumen und Zeigefinger hält er eine 3D-Pille. Sie sieht aus wie eine normale Tablette, länglich, oval, erst einmal unauffällig. Allerdings ist sie nicht weiß, sondern besteht aus mehreren Farbschichten, wie Zahnpasta. Blau, rot, rosa, weiß an den Außenseiten. Jede Farbe ist ein Filament, ein bioresorbierbares Polymer, in dem ein Wirkstoff enthalten ist. Die Polypille, die er mitgebracht hat, enthält fünf Wirkstoffe – fünf Tabletten verbaut in einer. Jeder Wirkstoff mit der individuellen Dosis, die der Patient benötigt.

 

„Aus 15 Tabletten mach eine“

Franken hat einen Tabletten-Portionierer seines Schwiegervaters mitgebracht:„Da sind etwa 15 Tabletten drin, die er täglich nehmen muss. Er ist multimorbide, wie viele seiner Altersgenossen.“

Wenn Sie aus den 15 Tabletten eine machen? Was ist der Vorteil?

Eine zu schlucken ist angenehmer als 15. Wir müssen den Patienten das Einnehmen erleichtern. Adhärenz, die Therapietreue, ist ein großes Problem in der Gesundheitsversorgung. Patienten hören einfach auf, ihre Tabletten zu nehmen, weil es ihnen zum Beispiel gerade besser geht. Bei Psychopharmaka können zwischen Einnahme und Wirkung mehrere Monate vergehen. Die Rechnung kommt deutlich verzögert. Man schätzt, dass in Deutschland 30.000 bis 40.000 Menschen an Fehlmedikationen sterben, jedes Jahr.

40.000 Tote, nur weil sie ihre Pillen absetzen?

Nein, es gibt viele Gründe. Manche Patienten nehmen Tabletten-Cocktails ein, die verschiedene Ärzte verschrieben haben, ohne miteinander im Austausch zu sein. Wirkstoffe können sich unter Umständen verstärken, auch negativ. Oder schauen Sie auf die Fehleranfälligkeit beim Bestücken der Pillendöschen wie für meinem Schwiegervater: Diejenigen, die die Plastikschachteln füllen, die Pfleger, Schwestern und Angehörigen, befüllen in Handarbeit. Da können Fehler passieren.

Und die 3D-Pille ist die Lösung für alles?

Ob Sie eine Tablette oder 15 schlucken – oder als Pfleger für Patienten bestücken müssen – das ist schon ein Unterschied. Vieles ist möglich, um die Adhärenz zu steigern. Die Kosten für Non-Adhärenz werden per anno allein in Deutschland auf bis zu zehn Milliarden Euro taxiert, in den USA auf bis zu 300 Milliarden Dollar. Das 3D-Compounden von Arzneimitteln reduziert die Anzahl der Therapeutika dramatisch: Die Komplexität nimmt ab, die Adhärenz zu. Auch weitere wesentliche Parameter werden stark verbessert. So wird eine individuelle Dosis auch die Nebenwirkungen reduzieren und die Effektivität optimieren – und damit sind wir beim zweiten sehr großen Vorteil, der Individualisierung von Medizin.“

Megatrend individuelle Medizin

Die additiv produzierte Pille hat wie alles, was aus dem Drucker kommt, einen entscheidenden Nachteil – die Stückzahl. Ein richtig guter Drucker schafft aktuell 250 Tabletten in der Stunde. Der limitierende Faktor ist die begrenzte Geschwindigkeit des Druckkopfes. Industrielle Pressen der Pharmaindustrie spucken dagegen bis zu 250.000 Tabletten pro Stunde aus. Alle Pillen sind identisch, meist ausgelegt auf einen männlichen Durchschnittspatienten – auf die Konzentration und Dosis, die zu ihm passt.

Als Frau, Kind oder Nicht-Durchschnittspatient kann das heißen, dass eine Tablette zu viel ist. Dann wird sie geteilt oder gar geviertelt, der Spalt in der Mitte wirkt wie gemacht dafür. Aber exakt die Hälfte oder das Viertel erwischt man nie. Viele Krankheiten erfordern aber eine exakte Dosierung. Und beispielsweise bei Kindern ist die notwendig niedrige Dosierung oft gar nicht verfügbar. Beim Drucker kann man individuell dosieren, bei der Presse nicht.

Jeder Mensch ist anders, dem muss auch die medizinische Behandlung Rechnung tragen. Unter dem Schlagwörtern Individualisierung und Personalisierung der Medizin ist gerade ein Paradigmenwechsel im Gange. Mit Gensequenzierung und CrisprCas9 sind plötzlich die Möglichkeiten da, das Individuelle am Menschen sichtbar zu machen und die Behandlung darauf abzustimmen.

Christian Franken ist Pionier dieses Megatrends, er will die individuelle Pille salonfähig machen. Die Dosierung des Wirkstoffs ist da nur eine von vielen Möglichkeiten. Eine andere ist, die individuelle Wirkung zu erhöhen und Nebenwirkungen zu senken. In seiner Wunschvorstellung tippt der Apotheker die Zutaten ein, die der Patient auf seinem Rezept mitgebracht, oder besser via e-Rezept transferiert hat. Ein, zwei Minuten warten – und fertig ist die individuelle Tablette.

Auch für kleine Patientengruppen beziehungsweise seltene oder wenig erforschte Erkrankungen, die aus wirtschaftlichen Gründen weniger in der Aufmerksamkeit stehen, sind Medikamente mit den individualisierten 3D-Druckverfahren nun viel einfacher herstellbar.

Freisetzung des Wirkstoffs exakt timen

3D-Pillen sind schon länger auf dem Markt, das erste Medikament (zur Behandlung von Epilepsie) aus dem Drucker wurde 2015 von den Arzneimittelbehörden zugelassen. Seitdem hat sich die Technologie enorm weiterentwickelt. Vor allem die Vielfalt im Bereich der pharmazeutisch wichtigen Materialeigenschaften wie etwa Elastizität und Hitzebeständigkeit hat enorm zugenommen.

Beim FDM/FFF-Verfahren, mit dem mehrere Medikamente in einer Tablette verdruckt werden, sind die einzelnen Arzneimittel in verschiedenen Filament-Schichten gelagert. Auch das Temperaturproblem, bei dem die Hitze beim Drucken den Wirkstoffen schaden konnte, ist gelöst. Die Druckkopftemperatur ist mittlerweile sehr niedrig.

Faszinierend ist auch, dass bald schon „programmiert“ werden kann, wann, wo und in welcher Gradierung jeder einzelne Wirkstoff, der in der 3D-Kapsel verdruckt ist, im Körper freigesetzt wird. Zwischen „in Sekundenschnelle“ und „stundenlang“ ist alles möglich – und zwar individuell angepasst, so wie es der Körper benötigt. Dafür wird jeder Wirkstoff mit einer verschieden dicken Polymerwand verpackt. Fünf verschiedene Freisetzungszeiten in einer Kapsel? Kein Problem!

 

„In Herzform mit Lakritz-Geschmack“

Christian Franken nimmt während des Gesprächs eine kleine, rechteckige Oblate, so groß wie eine Briefmarke, 2D gedruckt, in die Hand. Auf der weißen Oblate, die eine Tablette ist, wurde in blau ein QR-Code aufgedruckt. Während des Gesprächs schluckt er sie.

Keine Angst, das ist nur ein Placebo.

Was ist das Blaue?

Das Medikament. Wir können es als QR-Code auf den Trägerstoff drucken. So kann sich der Patient vor der Einnahme zum Beispiel noch einen kurzen Film zur Wirkung oder zur richtigen Anwendung ansehen.

Ist das nicht eher Spielerei?

Das muss jeder selbst entscheiden. Aber wir haben ja bereits das Problem mit der Adhärenz angesprochen. Wenn wir es schaffen, die Therapietreue zu steigern, werden wir gesündere Patienten haben. Mein Ziel ist, jeden Patient zum Fan seiner Erkrankung machen – und dafür bietet die 2D und 3D-Tablette fantastische Möglichkeiten.

Zum Beispiel?

Zum Beispiel frage ich mich: Warum muss die Tablette immer weiß sein und rund oder oval. Warum nicht herzförmig und rot? Oder wie ein kleiner Fußball? Die Frage muss doch sein: Wie motiviere ich den Patienten – ob klein oder groß –, die Tablette zu nehmen? Ein Fußball oder auch eine Harry-Potter-Figur ist im Drucker schnell programmiert. Wenn das die Therapietreue hebt, dann hat allein die Form schon eine entscheidende Wirkung.

Christian Franken hat mit Dihesys bis 2020 drei Innovationspreise gewonnen. Noch mehr freut ihn, dass das erste Pilotprojekt zusammen mit zwei Universitätskliniken und einer Krankenkasse gestartet ist. Auch haben weitere Projekte im europäischen Ausland und auch außerhalb Europas begonnen.

So kommt 3D in der Post-Hype-Phase wieder kräftig in Schwung. Übrigens ist die Corona-Pandemie dabei eine Hilfe: Bei geschlossenen Grenzen und unterbrochenen Lieferketten liefen die Drucker auf Hochtouren –  für Masken, für Stäbchen der Test-Kits bis hin zu Ventilen, Intubationsmaterial und Spritzenpumpen. Gedruckt wurde so viel wie noch nie. Könnte sein, dass es Zeit wird, sich erneut mit 3D-Druck-Aktien zu befassen.

Text: Ronald Voigt