Welche Wirkstoffe werden lyophilisiert?

Die Gefriertrocknung (Lyophilisierung) ist eine der bedeutendsten pharmazeutischen Verfahren. Sie stellt die Haltbarkeit und Lagerungsfähigkeit empfindlicher Medikamente sicher. In welchen Bereichen werden gefriergetrocknete Wirkstoffe bevorzugt eingesetzt, und welche Medikamentengruppen eignen sich dafür?

Anwendungsbereiche lyophilisierter Wirkstoffe

Aktuell werden etwa 50 % aller biopharmazeutisch hergestellten Produkte lyophilisiert.1 Sie werden beispielsweise in Tablettenform, als Granulate zur oralen Einnahme oder, nach der Rekonstitution, als Injektionslösung verabreicht. Klassische lyophilisierte Pharmazeutika sind Antibiotika, Antikörper, Vakzine, Enzyme, Gerinnungsfaktoren, Hormone und Vitamine (Tabelle 1).2-6 In den letzten Jahren wurde die Gefriertrocknung auch vermehrt zur Stabilisierung von Wirkstoffträgern, wie etwa Liposomen, eingesetzt.7-9

Lyophilisierte WirkstoffeAnwendungsbereiche (Beispiele)
AntibiotikaInfektologie
Antikörper, VakzineImmunologie, Onkologie
EnzymeSubstitutionstherapie, Drug Targets
GerinnungsfaktorenHämatologie
Hormone, VitamineEndokrinologie, Substitutionstherapie

Tabelle 1: Beispiele lyophilisierter Wirkstoffe und ihrer Anwendungsbereiche.

Welche Medikamentengruppen eignen sich?

Prinzipiell kommen alle Wirkstoffe, die in flüssiger Form instabil sind, für eine Lyophilisierung infrage. Besonders aber für proteinbasierte Medikamente ist der Erhalt der dreidimensionalen Proteinstruktur während Herstellung, Transport, Lagerung und Anwendung notwendig, um ihre biologische Aktivität zu gewährleisten. Proteine können in wässriger Umgebung unter ungünstigen Bedingungen (z. B. Temperatur, Licht) denaturieren. Dies führt zum teilweisen oder vollständigen Wirkverlust.5 Die Lyophilisierung stoppt Instabilitätsreaktionen und bewirkt, dass die empfindlichen biopharmazeutischen Wirkstoffe haltbar und lagerungsfähig werden.10

Rekonstitution lyophilisierter Wirkstoffe

Wenn gefriergetrocknete Medikamente nicht direkt als Tabletten, Granulate oder in Kapselform verabreicht werden, müssen sie vor der Anwendung, beispielsweise zur Injektion, wieder in Flüssigkeit aufgenommen werden (Rekonstitution). Durch die poröse Struktur lösen sie sich in der Regel schnell auf. Dennoch sind die Anforderungen an die Rekonstitution so individuell wie der lyophilisierte Wirkstoff selbst. Das Premium-Transfersysteme nextaro® von sfm medical devices GmbH ist modular aufgebaut und kann an spezifische Komponenten angepasst werden. Der Rekonstitutionsprozess im Vial wird dadurch optimiert und der wertvolle Wirkstoff bestmöglich geschützt. Mit dieser Flexibilität ist der Einsatz von nextaro® zukünftig in vielen Anwendungsbereichen möglich (Abbildung 1).

Referenzen:

  1. Kumar P. Lyophilization: an important formulation technique. International Journal of Research-GRANTHAALAYAH 2019; 7: 11-15.
  2. Feuerstein SJ, Skovmand K, Moller AM et al. Freeze-dried plasma in major haemorrhage: a systematic review. Vox Sang 2020; 115: 263-274. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/32090336
  3. Izutsu KI. Applications of Freezing and Freeze-Drying in Pharmaceutical Formulations. Adv Exp Med Biol 2018; 1081: 371-383. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30288720
  4. Schoenfeld H, Pruss A, Keller M et al. Lyophilised plasma: evaluation of clotting factor activity over 6 days after reconstitution for transfusion. J Clin Pathol 2010; 63: 726-730. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20702474
  5. Schiffter-Weinle HA. Immer schön trocken bleiben - Gefriertrocknung zur Stabilisierung von empfindlichen Proteinen. Deutsche Apotheker Zeitung 2016; 44: https://www.deutsche-apotheker-zeitung.de/daz-az/2016/daz-44-2016/immer-schoen-trocken-bleiben
  6. Hansen LJJ, Daoussi R, Vervaet C et al. Freeze-drying of live virus vaccines: A review. Vaccine 2015; 33: 5507-5519. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26364685
  7. Jacob J, Haponiuk JT, Thomas S et al. Biopolymer based nanomaterials in drug delivery systems: A review. Materials Today Chemistry 2018; 9: 43-55. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2468519418300880
  8. Rezvankhah A, Emam-Djomeh Z, Askari G. Encapsulation and delivery of bioactive compounds using spray and freeze-drying techniques: A review. Drying Technology 2019; 38: 235-258. https://doi.org/10.1080/07373937.2019.1653906
  9. Sopyan I, Gozali D. A Review: A Novel of Efforts to Enhance Liposome Stability as Drug Delivery Approach. Systematic Reviews in Pharmacy 2020; 11.
  10. Wang W. Lyophilization and development of solid protein pharmaceuticals. Int J Pharm 2000; 203: 1-60. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/1096742

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