Kapselentwicklung: Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) und pflanzliche Kapseln

Hartkapseln/HPMC-Hohlkapseln/pflanzliche Kapseln/hocheffiziente API und feuchtigkeitsempfindliche Inhaltsstoffe/Filmwissenschaft/verzögerte Freisetzungskontrolle/OSD-Engineering-Technologie….

Aufgrund ihrer hervorragenden Kosteneffizienz, relativ einfachen Herstellung und der einfachen Kontrolle der Dosierung durch den Patienten sind orale feste Dosierungsprodukte (OSD) nach wie vor die bevorzugte Verabreichungsform für Arzneimittelentwickler.

Von den 38 neuen Small Molecule Entities (NMEs), die 2019 von der US-amerikanischen Food and Drug Administration zugelassen wurden, waren 26 OSD1. Im Jahr 2018 betrug der Marktumsatz von Produkten der Marke OSD mit Sekundärverarbeitung durch CMOs auf dem nordamerikanischen Markt etwa 7,2 Milliarden US-Dollar 2. Der Outsourcing-Markt für kleine Moleküle wird im Jahr 2024 voraussichtlich 69 Milliarden US-Dollar überschreiten Feste Darreichungsformen (OSDs) werden sich weiterhin durchsetzen.

Nach wie vor dominieren Tablets den OSD-Markt, doch Hartkapseln werden zu einer immer attraktiveren Alternative. Dies liegt zum Teil an der Zuverlässigkeit von Kapseln als Verabreichungsart, insbesondere solchen mit hochwirksamen Antitumor-Wirkstoffen. Kapseln sind für den Patienten angenehmer, überdecken unangenehme Gerüche und Geschmäcker und sind leichter zu schlucken, deutlich besser als andere Darreichungsformen.

Julien Lamps, Produktmanager bei Lonza Capsules and Health Ingredients, erläutert die verschiedenen Vorteile von Hartkapseln gegenüber Tabletten. Er teilt seine Erkenntnisse über Hohlkapseln aus Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) und wie sie Arzneimittelentwicklern dabei helfen können, ihre Produkte zu optimieren und gleichzeitig die Verbrauchernachfrage nach pflanzlichen Arzneimitteln zu befriedigen.

Hartkapseln: Verbessern Sie die Patientencompliance und optimieren Sie die Leistung

Patienten haben oft mit Medikamenten zu kämpfen, die schlecht schmecken oder riechen, schwer zu schlucken sind oder Nebenwirkungen haben können. Vor diesem Hintergrund könnte die Entwicklung benutzerfreundlicher Dosierungsformen die Einhaltung der Behandlungspläne durch die Patienten verbessern. Hartkapseln sind eine attraktive Option für Patienten, da sie nicht nur Geschmack und Geruch überdecken, sondern auch seltener eingenommen werden können, die Tablettenlast verringern und durch die Verwendung von sofortiger, kontrollierter und langsamer Freisetzung eine bessere Freisetzungsdauer aufweisen erreichen.

Eine bessere Kontrolle über das Freisetzungsverhalten eines Arzneimittels, beispielsweise durch Mikropelletisierung des Wirkstoffs, kann Dosisdumping verhindern und Nebenwirkungen reduzieren. Arzneimittelentwickler stellen fest, dass die Kombination der Multipartikeltechnologie mit Kapseln die Flexibilität und Wirksamkeit der API-Verarbeitung mit kontrollierter Freisetzung erhöht. Es können sogar Pellets mit unterschiedlichen Wirkstoffen in derselben Kapsel untergebracht werden, was bedeutet, dass mehrere Medikamente gleichzeitig in unterschiedlichen Dosen verabreicht werden können, was die Dosierungshäufigkeit weiter reduziert.

Das pharmakokinetische und pharmakodynamische Verhalten dieser Formulierungen, einschließlich des multipartikulären Systems4, der Extrusions-Sphäronisierungs-API3 und des Kombinationssystems mit fester Dosis5, zeigte im Vergleich zu herkömmlichen Formulierungen auch eine bessere Reproduzierbarkeit.

Aufgrund dieser potenziellen Verbesserung der Patientencompliance und Wirksamkeit wächst die Marktnachfrage nach granulierten, in Hartkapseln eingekapselten Wirkstoffen weiter.

Polymerpräferenz:

Der Bedarf an pflanzlichen Kapseln als Ersatz für Hartgelatinekapseln

Herkömmliche Hartkapseln werden aus Gelatine hergestellt. Gelatine-Hartkapseln können jedoch eine Herausforderung darstellen, wenn der Inhalt hygroskopisch oder feuchtigkeitsempfindlich ist. Gelatine ist ein tierisches Nebenprodukt, das zu Vernetzungsreaktionen neigt, die das Auflösungsverhalten beeinflussen, und einen relativ hohen Wassergehalt aufweist, um seine Flexibilität aufrechtzuerhalten, aber auch Wasser mit APIs und Hilfsstoffen austauschen kann.

Zusätzlich zu den Auswirkungen des Kapselmaterials auf die Produktleistung scheuen immer mehr Patienten aus sozialen oder kulturellen Gründen die Einnahme tierischer Produkte und suchen nach pflanzlichen oder veganen Arzneimitteln. Um diesen Bedarf zu decken, investieren Pharmaunternehmen auch weiterhin in innovative Dosierungsschemata, um pflanzliche Alternativen zu entwickeln, die sowohl sicher als auch wirksam sind. Fortschritte in der Materialwissenschaft haben pflanzliche Hohlkapseln ermöglicht und bieten Patienten zusätzlich zu den Vorteilen von Gelatinekapseln – Schluckbarkeit, einfache Herstellung und Kosteneffizienz – eine nicht tierische Option.

Zur besseren Auflösung und Verträglichkeit:

Anwendung von HPMC

Eine der besten Alternativen zu Gelatine ist derzeit Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), ein aus Baumfasern gewonnenes Polymer. 

HPMC ist chemisch weniger inert als Gelatine und absorbiert auch weniger Wasser als Gelatine6. Der niedrige Wassergehalt von HPMC-Kapseln reduziert den Wasseraustausch zwischen der Kapsel und dem Inhalt, was in einigen Fällen die chemische und physikalische Stabilität der Formulierung verbessern, die Haltbarkeit verlängern und die Herausforderungen hygroskopischer Wirkstoffe und Hilfsstoffe problemlos meistern kann. HPMC-Hohlkapseln sind temperaturunempfindlich und einfacher zu lagern und zu transportieren.

Mit der Zunahme hocheffizienter APIs werden die Anforderungen an Formulierungen immer komplexer. Bisher haben Arzneimittelentwickler sehr positive Ergebnisse bei der Erforschung der Verwendung von HPMC-Kapseln als Ersatz für herkömmliche Gelatinekapseln erzielt. Tatsächlich werden HPMC-Kapseln derzeit in klinischen Studien aufgrund ihrer guten Kompatibilität mit den meisten Arzneimitteln und Hilfsstoffen7 bevorzugt.

Kontinuierliche Verbesserungen in der HPMC-Kapseltechnologie bedeuten auch, dass Arzneimittelentwickler die Auflösungsparameter und die Kompatibilität mit einer Vielzahl von NMEs, einschließlich hochwirksamer Verbindungen, besser nutzen können.

HPMC-Kapseln ohne Geliermittel verfügen über ausgezeichnete Auflösungseigenschaften ohne Ionen- und pH-Abhängigkeit, sodass Patienten die gleiche therapeutische Wirkung erzielen, wenn sie das Arzneimittel auf nüchternen Magen oder zu den Mahlzeiten einnehmen. Wie in Abbildung 1.8 dargestellt 

Infolgedessen können Verbesserungen bei der Auflösung dazu führen, dass Patienten keine Bedenken hinsichtlich der Dosierungsplanung haben, wodurch die Compliance erhöht wird.

Darüber hinaus können kontinuierliche Innovationen bei HPMC-Kapselmembranlösungen auch einen Darmschutz und eine schnelle Freisetzung in bestimmten Bereichen des Verdauungstrakts sowie eine gezielte Arzneimittelabgabe für einige therapeutische Ansätze ermöglichen und die potenziellen Anwendungen von HPMC-Kapseln weiter verbessern.

Eine weitere Einsatzrichtung von HPMC-Kapseln sind Inhalationsgeräte zur pulmonalen Verabreichung. Die Marktnachfrage wächst aufgrund der verbesserten Bioverfügbarkeit durch die Vermeidung des hepatischen First-Pass-Effekts und die Bereitstellung eines direkteren Verabreichungswegs bei der Behandlung von Krankheiten wie Asthma und chronisch obstruktiver Lungenerkrankung (COPD) mit dieser Verabreichungsform weiter. 

Arzneimittelhersteller sind stets auf der Suche nach der Entwicklung kostengünstiger, patientenfreundlicher und wirksamer Behandlungen für Atemwegserkrankungen und erforschen Behandlungen zur inhalativen Arzneimittelverabreichung für einige Erkrankungen des Zentralnervensystems (ZNS). Die Nachfrage steigt.

Der niedrige Wassergehalt von HPMC-Kapseln macht sie ideal für hygroskopische oder wasserempfindliche APIs, obwohl bei der gesamten Entwicklung auch die elektrostatischen Eigenschaften zwischen Formulierung und Hohlkapseln berücksichtigt werden müssen8.

letzte Gedanken

Die Entwicklung der Membranwissenschaft und der OSD-Engineering-Technologie hat den Grundstein dafür gelegt, dass HPMC-Kapseln in einigen Formulierungen Gelatinekapseln ersetzen und so mehr Möglichkeiten zur Optimierung der Produktleistung bieten. Darüber hinaus haben die zunehmende Betonung der Verbraucherpräferenzen und die steigende Nachfrage nach kostengünstigen Inhalationsmedikamenten die Nachfrage nach Hohlkapseln mit besserer Kompatibilität mit feuchtigkeitsempfindlichen Molekülen erhöht.

Die Wahl des Membranmaterials ist jedoch entscheidend für den Erfolg des Produkts, und die richtige Wahl zwischen Gelatine und HPMC kann nur mit dem richtigen Fachwissen getroffen werden. Die richtige Wahl des Membranmaterials kann nicht nur die Wirksamkeit verbessern und Nebenwirkungen reduzieren, sondern auch dabei helfen, bestimmte Herausforderungen bei der Formulierung zu meistern.