Technologie

Terahertz-Strahlen durchleuchten Papiertabletten

09.05.2022 - Spektroskopische Analysen zeigen amorphe und kristalline Wirkstoffanteile.

Weniger ist mehr: Enthalten Tabletten aus Papier das Schmerzmittel Indo­methacin in hoher Konzen­tration, so kristallisiert der Wirkstoff stärker aus, als wenn wenig Indomethacin vorliegt; das hat eine Marburger Forschungs­gruppe aus Physik und Pharmazie herausgefunden, indem sie Terahertz-Strahlen einsetzte, um den Grad der Kristalli­sation zu ermitteln. Die Art der Kristalli­sation beeinflusst, wie gut der Körper das Medikament aufnehmen kann. 

„Die Fähigkeit des Körpers, pharma­zeutische Substanzen aufzunehmen, hängt unter anderem davon ab, in welcher Form deren Moleküle vorliegen“, sagt die Marburger Forscherin Cornelia Keck. So liegen Medi­kamente in Tablettenform häufig als kristalline Strukturen vor, die eine dicht gepackte und relativ stabile Anordnung aufweisen, wie Forscherin Lara Heidrich erläutert: „Durch die stabilen Kristallgitter lösen sich ent­sprechende Substanzen meist wenig in Wasser und können daher nur unzureichend vom menschlichen Körper über den Verdauungs­trakt aufgenommen werden.“ Die Forschungs­gruppe widmete sich dem Arzneimittel Indomethacin, das meist gegen Schmerzen und Entzündung bei Rheuma eingesetzt wird. Das Medikament liegt normaler­weise in einer bestimmten Kristall­form vor, es gibt jedoch weitere Formen, die eine bessere Wasser­löslichkeit aufweisen. 

Kecks Arbeitsgruppe hat Tabletten aus Papier entwickelt, um die Aufnahme von schwer­löslichen Arzneimitteln in den Körper zu verbessern. Um festzustellen, welche Form die Wirkstoffe auf dem Papierträger annehmen – kristallin oder amorph –, tat sich die Pharma­zeutin mit der Arbeits­gruppe des Marburger Physikers Martin Koch zusammen, der über eine geeignete Analyse­methode verfügt: „Wir verwenden Terahertz-Spektro­skopie, um den kristallinen Zustand von Indomethacin in Papiertabletten zu bewerten“, erläutert Koch. „Terahertz-Strahlen durchdringen viele Materialien, ohne diese zu beschädigen“, sagt Physiker Enrique Castro‑Camus, der die Forschungs­arbeiten in Kochs Labor leitete. Dadurch ließen sich Strukturen aufdecken, die für sicht­bares Licht verborgen blieben.

„Wir fanden heraus, dass Indo­methacin bei niedrigen Konzen­trationen vermehrt in amorphem Zustand vorliegt“, berichte Doktorand Jan Ornik. „Wenn die Konzentration erhöht wird, rekristalli­siert Indomethacin als α-Form.“ Bei höheren Konzentrationen nehme die Menge der amorphen Form in den Papiertabletten ab; „der als α-Form rekristalli­sierte Wirkstoff weist immer noch bessere Wasser­löslichkeit als die meistverwendete γ-Form auf.“ „Das Verfahren der Terahertz-Zeitbereichs­spektroskopie ermöglicht es, zerstörungs­frei zu überprüfen, ob pharma­zeutische Wirkstoffe eine kristalline oder amorphe Form annehmen“, fasst Koch zusammen; „unsere Ergebnisse zeigen daher auch, dass die Terahertz-Technologie sich hervorragend zur Qualitäts­kontrolle für Arzneimittel eignet.“ 

U. Marburg / JOL

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