Prozessspezifische Beanspruchungsarten bei der Herstellung von Probiotika-Tabletten und deren Einfluss auf die Lebensfähigkeit der enthaltenen Mikroorganismen

• Antragsteller: Dr.-Ing. Ingo Kampen
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Verfahrenstechnik ; Pharmakologie
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 457022725

Präparate mit lebensfähigen Mikroorganismen, sog. Probiotika, können bei Einnahme das humane Mikrobiom, insbesondere die Mund- und Darmflora verändern und so das Immunsystem stärken. Sie können daher zur Prävention verschiedenster Krankheiten eingesetzt werden, die mit einer Dysbiose in Verbindung gebracht werden, wie Antibiotika-assoziierte Diarrhoe, Geschwüre, chronisch entzündliche Darmerkrankungen, Reizdarmsyndrom und Darmkrebs. Probiotika zur Anwendungen in der Mundhöhle wehren pathogene Mikroorganismen ab, die Mundgeruch (Halitosis), Caries dentium oder Parodontitis verursachen. Die Basis der gesundheitsfördernden Eigenschaften probiotischer Präparate ist die Lebensfähigkeit der enthaltenen Mikroorganismen, weshalb der Erhalt der Viabilität während der Formulierung eine zentrale Herausforderung bei der Entwicklung probiotischer Produkte einnimmt. In diesem Forschungsprojekt soll daher durch die Identifizierung prozessschrittspezifischer Mechanismen der Schädigung eine systematische Entwicklung von Strategien zur Verringerung letaler Prozesseinflüsse auf Grundlage von Modellen zur Quantifizierung dieser Einflüsse erfolgen. Dabei sollen sowohl mechanische, chemische als auch thermische Beanspruchungen berücksichtigt werden. Über das standardmäßige Zählen koloniebildender Einheiten hinausgehend werden verschiedene Analysemethoden etabliert, um den physiologischen Zustand aller oder einzelner Zellen in Abhängigkeit von Prozessschritt und -parametern sowie der Formulierung zu beurteilen. Dabei sollen alle Schritte der Prozesskette untersucht werden: die Trocknung der Zellen, die Weiterverarbeitung zu Pulvermischungen und die Tablettierung. Die Tabletten sollen bezüglich ihrer Gleichförmigkeit, mechanischen Eigenschaften, dem Überleben der Mikroorganismen und ihrer Lagerstabilität charakterisiert werden. Durch mechanische Messungen an einzelnen, getrockneten Zellen und Zellaggregaten sollen kritische Beanspruchungsintensitäten ermittelt und mit den Beanspruchungen in den Prozessschritten korreliert werden. Übergreifendes Ziel ist die Aufstellung von Prozess- und Eigenschaftsfunktionen für die verschiedenen Prozessschritte sowie die Prozesskette im Hinblick auf die Anzahl lebensfähiger Zellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Dr. Jan Henrik Finke; Professor Dr.-Ing. Arno Kwade