Mechanismen der Beeinflussung von Viabilität und Produktqualitäten entlang der Prozesskette der Herstellung probiotischer oraler Filme (ProOFs)

• Antragsteller: Dr. Jan Henrik Finke
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Verfahrenstechnik ; Pharmazie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 537669582

Die gesundheitliche Wirkung probiotischer Darreichungsformen ist von der Lebensfähigkeit der enthaltenen Mikroorganismen und der gezielten Kolonisation des Bestimmungsortes abhängig. Neben dem Magen-Darm-Trakt ist insbesondere der Mund-Rachen-Raum eines der Hauptanwendungsgebiete für Probiotika. Entsprechend werden Arzneiformen benötigt, die einerseits mit einer geringen Beanspruchung und Schädigung der empfindlichen Mikroorganismen während der Herstellung einhergehen und andererseits eine gezielte Freisetzung bspw. im Mund ermöglichen. Hierfür sind orale Filme, welche nach der Einnahme rasch im Mund zerfallen eine geeignete Darreichungsform. Die Herstellung von oralen Filmen mit lebenden Mikroorganismen ist bisher jedoch nur unzureichend untersucht und der Einfluss unterschiedlicher Prozess- und Formulierungsparameter auf die Viabilität, insbesondere auch im Wechselspiel mit physikalisch-mechanischen Filmeigenschaften, unbekannt. In der ersten Projektphase werden Filme mit dem probiotischen Bakterium Ligilactobacillus salivarius hergestellt und systematisch einflussnehmende Prozessgrößen und damit Schädigungsmechanismen während Suspensionsherstellung, Rakeln sowie Trocknung und Formulierungsparameter wie Art und Konzentration von Filmbildner und Additiven identifiziert. Hierzu werden zunächst geeignete Methoden zur mikrobiologischen und physikalisch-mechanischen Filmcharakterisierung sowie zur detaillierten Erfassung der Trocknung des Filmes entwickelt und etabliert. Um eine umfassende Bewertung der Produkte zu ermöglichen, wird die Lagerstabilität untersucht und ebenfalls der Einfluss verschiedener Parameter wie Temperatur und Feuchte eruiert. Die identifizierten Produkteigenschaften sollen mit spezifischen Produktstrukturen korreliert werden. Deren Erklärung soll durch geeignete Modellversuche u.a. zur Bestimmung der Scher- und Temperaturtoleranz der Bakterien und des Einflusses verschieden oberflächenmodifizierter Partikel auf die Filmmechanik unterstützt werden, um eine möglichst mechanistische Modellierung der mikrobiologischen und physikalisch-mechanischen Filmeigenschaften zu ermöglichen. Das dabei generierte Verständnis für Beanspruchungsmechanismen, ihrer Intensität und der Schädigung der Bakterien soll eine rationale Auslegung von Formulierungs- und Trocknungsparametern zur gezielten Verbesserung von Überlebensrate und Lagerstabilität ermöglichen. Inwiefern generalisierbare und auf andere Mikroorganismen übertragbare Formulierungsstrategien abgeleitet werden können, wird in der zweiten Projektphase untersucht, indem analog fünf weiteren probiotischen Mikroorganismen untersucht werden und die Übertragbarkeit der anhand eines Stammes identifizierten Abhängigkeiten und Anwendungsbereiche der abgeleiteten Modelle eruiert werden. Gleichzeitig sollen Möglichkeiten zur Verbesserung der Darreichungsform bspw. durch Erhöhung der Mucoadhäsivität oder zusätzliche Beladung der Filme geprüft werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen