Lösungsmittelfreie Methode verbessert die Löslichkeit von Arzneimitteln unter Verwendung von mesoporösem Silica.

Herausforderung der Arzneimittelentwicklung

Ein großer Anteil der heute entwickelten Medikamente erreicht die Patienten möglicherweise nie aus einem überraschend einfachen Grund: Sie lösen sich nicht gut genug in Wasser. Für die meisten Behandlungen bleibt die Einnahme von Tabletten der Goldstandard, da sie bequem und vertraut ist. Damit eine Pille funktioniert, müssen sich die Wirkstoffe zuerst in den Flüssigkeiten des Verdauungstrakts auflösen, bevor sie in den Blutkreislauf aufgenommen werden können. Wenn ein Arzneimittel sich zu langsam oder unvollständig auflöst, kann seine therapeutische Wirkung beeinträchtigt werden. Diese sogenannte „Löslichkeitskrise“ ist zu einem der Hauptprobleme in der modernen Arzneimittelentwicklung geworden und betrifft bis zu 90 % der derzeit in Entwicklung befindlichen Wirkstoffe.

Was bedeutet Löslichkeit?

Löslichkeit ist die Fähigkeit eines Stoffes, sich in einer Flüssigkeit zu lösen. Wenn Medikamente nicht gut genug in Wasser gelöst werden, können sie nicht richtig im Körper wirken.

Ansätze zur Überwindung der Löslichkeitskrise

Pharmazeutische Wissenschaftler versuchen oft, die physikalische Struktur von Arzneimitteln zu verändern. Die meisten Medikamente sind natürlich kristallin, was bedeutet, dass ihre Moleküle in einer starren Anordnung angeordnet sind, die schwer zu trennen ist. Diese Kristalle in eine amorphe Form zu verwandeln, in der die Moleküle ungeordnet sind, ist eine wirksame Methode, um die Löslichkeit von Arzneimitteln in Wasser zu erhöhen. In der Praxis kann dies durch die Verdampfungs/Kondensationsmethode (EV) erreicht werden, bei der Arzneimittelmoleküle an porösen Materialien wie mesoporösem Siliziumdioxid (MPS) adsorbiert werden, um ein erneutes Kristallisieren zu verhindern. Allerdings erfordert die EV-Methode zunächst das Lösen des Medikaments in starken organischen Lösungsmitteln, was gesundheitliche und umwelttechnische Bedenken aufwirft.

Umweltschutz und Sicherheit

Die Verwendung starker Lösungsmittel kann sowohl gesundheitliche Risiken für Menschen als auch negative Auswirkungen auf die Umwelt mit sich bringen. Daher ist es wichtig, nach umweltfreundlicheren Verfahren zu suchen.

Die Forschung des Teams von Professor Takehisa Hanawa

Ein Forschungsteam unter der Leitung von Professor Takehisa Hanawa von der Fakultät für Pharmazeutische Wissenschaften an der Tokyo University of Science (TUS) in Japan hat einen organischen Lösungsmittelfreien Ansatz untersucht, um Medikamente in MPS zu laden. In ihrer neuesten Arbeit, die am 24. Dezember 2025 online veröffentlicht wurde und am 1. Februar 2026 im Journal of Pharmaceutical Sciences veröffentlicht wurde, beschäftigte sich das Team mit der Methode der versiegelten Erwärmung (SH). Diese Methode umgeht die Verwendung flüssiger Chemikalien vollständig, indem sie die Gasphase nutzt.

Wie funktioniert die SH-Methode?

Bei der SH-Methode wird eine feste Mischung aus MPS und einem Medikament in Pulverform in einen sanft erhitzten Vakuumbehälter gegeben. Das Arzneimittel muss in der Lage sein, unter diesen Bedingungen direkt vom festen in den gasförmigen Zustand überzugehen, ein physikalischer Prozess, der als „Sublimation“ bekannt ist. Einmal in gasförmiger Form können die Arzneimittelmoleküle an die Innenflächen der Siliziumdioxid-Poren adsorbiert werden und in einem amorphen Zustand verbleiben, was ihre Löslichkeit erhöht.

Ergebnisse der Studie

Die Forscher verwendeten Ibuprofen als Beispiel für eine Verbindung mit Sublimationseigenschaften und verglichen den SH-Ansatz mit einfacher physikalischer Mischung und der herkömmlichen EV-Methode. Sie setzten fortschrittliche Analysetechniken ein, um Veränderungen in der Kristallinität, der Porenstruktur und den molekularen Wechselwirkungen zwischen dem Arzneimittel und MPS zu verfolgen.

Kernbefunde der Studie

• Die SH-Methode war unter optimalen Bedingungen sehr effektiv.
• Ibuprofen, das an MPS adsorbiert wurde, wurde bei niedrigen bis moderaten Medikationsmengen vollständig amorph, insbesondere wenn Siliziumdioxid mit größerem Porenvolumen verwendet wurde.
• Die Auflösungstests zeigten, dass diese optimalen MPS-Formulierungen Ibuprofen 2,7-mal schneller freisetzten als das ursprüngliche kristalline Arzneimittel innerhalb der ersten 10 Minuten.

Die chemischen Analysen bestätigten auch, dass die Ibuprofen-Moleküle intakt blieben und keine unerwünschten chemischen Reaktionen mit dem MPS-Träger auftraten.

Ausblick und Möglichkeiten

Diese Ergebnisse positionieren die SH-Methode als vielversprechende Lösung für die Löslichkeitskrise in der Arzneimittelentwicklung. Neben der Leistung sind auch die Umweltvorteile der Methode bemerkenswert. Professor Hanawa hebt hervor: „Die Tatsache, dass Arzneimittel direkt über die Gasphase in MPS geladen werden können, macht die SH-Methode zu einer umweltfreundlichen und sicheren Technik, die keine organischen Lösungsmittel erfordert.„

Potenziale für die Zukunft und Kombinationstherapien

Das Forschungsteam sieht auch ein breiteres Potenzial für diese innovative Technik. Da der Prozess auf physikalischer Adsorption anstelle von chemischer Bindung basiert, könnte es möglich sein, mehr als ein Medikament auf dem gleichen Träger zu laden. „Durch die weitere Adsorption anderer Arzneimittel auf MPS-Trägerverbindungen glauben wir, dass die vorgeschlagene Methode auch zur Herstellung von Kombinationspräparaten eingesetzt werden könnte,“ erklärt Professor Hanawa.

Obwohl die SH-Methode auf Arzneimittel beschränkt ist, die sublimieren können, zeigt diese Studie eine vielversprechende neue Richtung für pharmazeutische Technologien und bietet eine sauberere und einfachere Möglichkeit, vielversprechende Arzneimoleküle in wirksame Medikamente in naher Zukunft zu verwandeln.

Quellen: