Maßstabsübertragung in der pharmazeutischen Tablettierung: Von Kompaktierungssimulatoren zu Rundlaufpressen

• Antragsteller: Dr. Jan Henrik Finke
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Verfahrenstechnik ; Pharmazie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 529883969

Bei der industriellen Herstellung pharmazeutischer Tabletten ist insbesondere die Produktionskapazität neben der Qualität des Produktes entscheidend. Mit steigendem Durchsatz verringern sich jedoch auch die Zeitspannen, die für das Befüllen von Matrizen und die Kompaktierung der Formulierungen zu Tabletten zur Verfügung stehen. Entsprechend steigen die Wahrscheinlichkeiten für Massen- und damit Dosisschwankungen der Tabletten sowie Tablettendefekte wie das Deckeln oder Delaminieren mit der Produktionsgeschwindigkeit. In der Entwicklung neuer Tablettenformulierungen stehen häufig nur geringe Mengen an Materialien zur Verfügung, sodass diese nicht auf Maschinen industrieller Skala erfolgen kann. Aus diesem Grund werden aktuell Kompaktierungssimulatoren eingesetzt, die mit kleinsten Stoffmengen größtmögliche Erkenntnisse über zugrundeliegende Mechanismen wie Partikeltdeformation erlauben. Obwohl der Zweck dieser Maschinen die Simulation von Rundlaufpressen ist, wurde bisher wenig Forschung bezüglich des präzisen Transfers zwischen den unterschiedlichen Skalen veröffentlicht. Insbesondere die Matrizenbefüllung stellt hierbei aufgrund der baulichen und prozessualen Unterschiede zwischen den Maschinenskalen eine große Herausforderung dar. Das französisch-deutsche STRAP-Projekt widmet sich entsprechend der Expertisen der Antragsteller der Nachbildung der beiden qualitätsbestimmenden Subprozesse Füllen und Kompaktieren an Rundlaufpressen auf Kompaktierungssimulatoren. Durch die präzise Analyse der Abläufe auf beiden Skalen und der analytischen Herausarbeitung der Unterschiede sollen grundlegende Erkenntnisse und beschreibende Modelle aufgebaut werden, die eine wissenschaftlich gesicherte Skalenübertragung ermöglichen. Dazu werden komplementäre Messmethoden (z.B. Hochgeschwindigkeitsaufnahmen, Differenzdruckmessungen an der Matrize) etabliert, um exaktes und übertragbares Wissen zu generieren. Durch umfassende Parameterstudien werden Datensätze erhoben, auf deren Basis physikalisch sinnvolle, mathematische Modelle aufgestellt werden. Die Parameter dieser Modelle sollen weiterhin auf Pulver- und geometrische Maschineneigenschaften zurückgeführt werden, um so eine generalisierbare Übertragbarkeit, bspw. auf weitere Rundlaufpressenskalen und neue Formulierungen zu ermöglichen. Nach der separaten Analyse von Füll- und Kompaktierprozess werden die Interaktionen der Ergebnisse der Füllung mit den Änderungen in den Kompaktierungsergebnissen korreliert, um so subprozessübergreifendes Verständnis zu generieren. So sind auch die häufigen Herausforderungen der Schmiermitteldispersion im Füllschuh, des Auftretens von Tablettendefekten nach der Kompaktierung und deren Zusammenhang mit adressiert. Als Ergebnis dieses Projektes soll eine sichere Vorhersage von Prozessparametern und korrelierten Produkteigenschaften auf Produktionsskalen anhand von Versuchen auf Kompaktierungssimulatoren wissenschaftlich begründet ermöglicht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartner: Professor Dr. Vincent Mazel