Asahi Kasei, ein diversifizierter globaler Konzern, hatte 2018 die Entwicklung eines neuartigen Systems bekannt gegeben. Dieses System dehydriert und konzentriert APIs ohne Einsatz von Hitze oder Druck. Das reduziert die Anzahl der Gefriertrocknungszyklen, den Zeitaufwand für die Gefriertrocknung und die Herstellungszeiten von APIs. Peptistar hat den Betrieb des neuen Systems im Produktionsmaßstab aufgenommen. Das Unternehmen bewertet es im Hinblick auf eine GMP (Good Manufacturing Practice) konforme Herstellung.

Nachfrage nach aufwendigen Wirkstoffen

In letzter Zeit hat sich die Nachfrage nach Wirkstoffen (APIs) von traditionellen, großvolumigen niedermolekularen Substanzen hin zu einem breiteren Spektrum entwickelt, das Biologika, Peptide, Oligonukleotide, virale Vektoren und weitere moderne Wirkstoffklassen umfasst. Gleichzeitig werden die Anforderungen an APIs zunehmend komplexer, da diese hochspezifisch sind und eine immer wichtigere Rolle bei Therapien der nächsten Generation spielen.

Manche APIs, insbesondere Peptide und Oligonukleotide, sind temperaturempfindlich. Ihre Herstellung ist daher bislang häufig auf die kosten-, zeit- und energieintensive Gefriertrocknung angewiesen. Dieses Verfahren entfernt Lösungsmittel ohne Hitzeeinwirkung und gewährleistet eine hohe Produktqualität. Zwar kann die Dauer der Gefriertrocknung durch eine Vorkonzentrierung der Ausgangslösung und die damit verbundene Reduzierung des zu trocknenden Flüssigkeitsvolumens verkürzt werden. Herkömmliche Konzentrationsverfahren wie die Vakuumdestillation bergen jedoch das Risiko einer Qualitätsbeeinträchtigung durch thermische Belastung sowie der Bildung von Ausfällungen infolge von Veränderungen der Lösungsmittelzusammensetzung während des Konzentrationsschritts.

Ohne Hitze oder Druck konzentrieren

Asahi Kaseis neues System zur Vorwärtsosmose (FO) und Membrandestillation (MD) adressiert diese Herausforderungen in der Herstellung, indem es Lösungsmittel für pharmazeutische Anwendungen ohne Einsatz von Hitze oder Druck konzentriert. Die Vorwärtsosmose nutzt einen osmotischen Druckgradienten über eine semipermeable Membran, um Wasser schonend aus Lösungen zu entfernen. Dadurch lassen sich hochkonzentrierte API-Lösungen unter äußerst milden Prozessbedingungen herstellen.

Im Gegensatz dazu stößt die in der Wirkstoffproduktion weit verbreitete Tangentialflussfiltration (TFF) bei hohen Wirkstoffkonzentrationen häufig an ihre Grenzen, da Membranfouling und Leckagen die Konzentrationseffizienz verringern und Produktverluste verursachen können. Die Membrandestillation basiert hingegen auf einem Dampfdruckgefälle über eine hydrophobe Membran und ermöglicht die selektive Abtrennung flüchtiger Komponenten wie Acetonitril, Alkoholen oder Ammoniak bei Raumtemperatur oder sogar darunter. Dies minimiert die thermische Belastung empfindlicher Wirkstoffe und trägt zur Sicherung der Produktqualität bei.

Vorwärtsosmose und Membrandestillation kombiniert

Die Kombination aus Vorwärtsosmose und Membrandestillation, die beide ohne Hitze und Druck auskommen, ermöglicht die Herstellung hochkonzentrierter Lösungen für die Gefriertrocknung, ohne die Zusammensetzung der Inhaltsstoffe zu verändern oder Ausfällungen zu verursachen. Dadurch kann die Dauer des Gefriertrocknungsprozesses deutlich verkürzt werden, was die Produktivität bei der Herstellung hochreiner Wirkstoffe (APIs) mit hoher Ausbeute erheblich steigert.

Das bei Peptistar installierte FO-MD-System wird im Produktionsmaßstab betrieben und im Hinblick auf einen künftigen GMP-konformen Einsatz evaluiert. Die Anlage ist für Batchgrößen von bis zu 100 Litern ausgelegt und wurde von Beginn an für den GMP-konformen Betrieb konzipiert. Asahi Kasei sieht in der FO-MD-Technologie vielversprechendes Potenzial für eine zukünftige Kommerzialisierung und wird die weiteren Einsatz- und Vermarktungsmöglichkeiten des Systems kontinuierlich evaluieren.

Dies steht im Einklang mit der strategischen Neuausrichtung des Unternehmens, in deren Rahmen der Geschäftsbereich Life Science im aktuellen Managementplan als Wachstumsfeld mit besonderem Zukunftspotenzial positioniert ist.