Partnerschaft mit Erkenntnisgewinn – auf beiden Seiten
Das Forschungsinstitut iPAT der TU Braunschweig untersucht die Bedingungen des Pulverflusses und wird dabei von KORSCH und MEDELPHARM unterstützt.
Das Institut für Partikeltechnik (iPAT) an der Technischen Universität Braunschweig beschäftigt sich mit partikulären Feststoffen (siehe Kasten). Weil nicht nur die Erforschung ingenieurs- und naturwissenschaftlicher Grundlagen, sondern auch die der Angewandten Wissenschaften im Fokus stehen, sind dabei die industriellen Bedingungen von hohem Interesse.
Bereichernde Kooperation
Die ersten Berührungspunkte mit KORSCH waren ganz praktischer Natur: „Mein erster Kontakt mit der Tablettierung war gleichzeitig mein erster Kontakt mit KORSCH“, erinnert sich Dr. Jan Henrik Finke, Leiter des Forschungsbereichs „Pharmazeutische und Biopartikeltechnologie“. Ein Tablettierkurs der Arbeitsgemeinschaft Pharmazeutische Verfahrenstechnik (APV) bot damals den Rahmen für einen intensiven, diskussionsorientierten Austausch – und markierte den Beginn der Zusammenarbeit. Heute ist die Kooperation für alle Beteiligten bereichernd, denn: „Wir lernen die industriellen Herausforderungen kennen und können unsere Schwerpunkte entsprechend setzen – was später auch in die betrieblichen Abläufe übertragbar ist“, erklärt der Forschungsleiter.
Deshalb vereinen die Projekte zur Herstellung und Weiterverarbeitung im Kontext der Tablettierung in Finkes Forschungsbereich die Expertise des Instituts mit dem Know-how der beteiligten Unternehmen. Neben diesen praxisnahen Interaktionen prägt auch die Methodik der Modellbildung die Forschung.
Der Wissenschaftler und sein Team arbeiten daran, „die komplexen Prozesse Baustein für Baustein zu erklären – weg von einem rein empirischen Ansatz, hin zu einem physikalischen Verständnis“. Auf diese Weise lassen sich Kausalzusammenhänge ableiten und Entwicklungen vorhersagbar machen – etwa die Wechselwirkungen zwischen den Pulverpartikeln.
Die gemeinsame Antriebskraft
Zwei Aspekte verbinden die pharmazeutischen Wissenschaftler:innen in Braunschweig besonders eng mit den Tablettiertechnologie-Spezialisten KORSCH und MEDELPHARM: der Wissensaustausch und die gemeinsame Nutzung der Geräte. Das iPAT verfolgt das Ziel, die Zusammenhänge und Bedingungen des Tablettierens wissenschaftlich zu erforschen, während KORSCH und MEDELPHARM auf Grundlage globaler Marktbedürfnisse ihre Produktlinien kontinuierlich weiterentwickeln. „Wir bilden eine gemeinsame Antriebseinheit, die von unseren unterschiedlichen Kernkompetenzen getragen wird“, beschreibt Finke die Partnerschaft.
Nicht nur in Bezug auf die Ausstattung besteht eine enge Verbindung: So ist beispielsweise die KORSCH XL 100 Labor-Rundläuferpresse, die seit 2014 in Braunschweig stationiert ist, Bestandteil verschiedener Studiengänge. Auch die Geräte im INNOVATION CENTER in Berlin werden regelmäßig von den Nachwuchswissenschaftler:innen des iPAT genutzt.
Das ist besonders effektiv, wie der Forschungsleiter erklärt, „weil unsere Studierenden direkt an den Maschinen von den KORSCH-Expert:innen betreut werden können.“
Zugleich wäre die Partikeltechnologie-Forschung des iPAT ohne die Tablettiertechnologien von KORSCH und MEDELPHARM kaum denkbar. Aktuell kommen die Geräte in zwei vom Forschungszentrum betreuten Projekten zum Einsatz – beide gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG).
Aktuelle Forschungsarbeiten
Das Projekt „STRAP“, das die Auswirkungen verschiedener Formulierungen auf den Tablettierprozess untersucht, vereint die Expertise der Universitäten Braunschweig und Bordeaux und unterstreicht damit die deutsch-französische Achse der beiden Tablettier-Spezialisten.
Ein weiteres Projekt am iPAT zum Thema „Matrizenfüllung in Rundläuferpressen“ verfolgt das Ziel, ein vertieftes Prozessverständnis zu gewinnen – denn Vollständigkeit und Gleichmäßigkeit beim Tablettieren sind insbesondere in der pharmazeutischen Industrie entscheidend für die Qualität.
Das Forschungsteam modelliert daher den Einfluss von Material- und Maschinenparametern auf das Füllverhalten unterschiedlich fließender Pulver – mit dem Ziel, quantitative Vorhersagen zu ermöglichen.
Wissenschaft und Praxis profitieren voneinander.
Das iPAT, KORSCH und MEDELPHARM kooperieren nicht einfach nur – sie verbindet eine langjährige, aktive Partnerschaft, die auf gemeinsamem Wissen basiert. Für Dr. Friederike Gütter, Prozessexpertin im INNOVATION CENTER von KORSCH in Berlin, sind es vor allem die wissenschaftlich fundierten Ergebnisse, die diese Zusammenarbeit so besonders machen:
„Unsere Expert:innen kennen die Maschinen und bringen viel Know-how und Erfahrung mit, die sie in Maschinenkonfigurationen übersetzen. Aber die Materialeigenschaften, die während der Produktion auf einem bestimmten Tablettenpressenmodell zu guter Fließfähigkeit und Tablettenqualität führen, sind in keiner Fachliteratur zu finden – und genau hier profitieren wir vom am iPAT aufgebauten Wissen.“
KORSCH-Prozessexperte Dr. Moritz Rosch ergänzt: „Eine Forschungseinrichtung wie das iPAT kann bei der Suche nach Lösungen für Kunden noch tiefer ins Detail gehen, als wir es im Tagesgeschäft können. Umgekehrt können wir die Forschung mit unserem Know-how und unseren Geräten unterstützen.“
Jan Henrik Finke begeistert vor allem, „dass ein freier, kreativer Forschungsgedanke auf die besten Maschinen trifft“ – und als Wissenschaftler freut er sich besonders, „wenn eine Forschungsidee in einer Maschine oder industriellen Anwendung so umgesetzt wird, dass sie sogar noch besser funktioniert“.
Das Projekt „STRAP“ – Scale Transfer in Pharmaceutical Compression – von Kompaktionssimulatoren zu Rundläuferpressen
Das Projekt wird in Kooperation zwischen dem Institut für Partikeltechnik (iPAT) der Technischen Universität Braunschweig und dem Institut de Mécanique et d’Ingénierie (I2M) der Universität Bordeaux durchgeführt. Die Projektleitung liegt bei Dr. Jan Hendrik Finke in Braunschweig und Dr. Vincent Mazel in Bordeaux. STRAP untersucht die Auswirkungen verschiedener Formulierungen auf den Gesamtprozess – sowohl auf dem Kompaktionssimulator Styl’One Evo als auch auf der XL 100.
Zu diesem Zweck konzentriert sich das deutsch-französische Team auf die beiden qualitätsbestimmenden Teilprozesse „Füllen“ und „Verpressen“ auf Rundläuferpressen. Das iPAT untersucht das Materialverhalten beim Matrizenfüllen auf dem Kompaktionssimulator und dessen Übertragbarkeit auf die Rundläuferpresse, während sich das I2M auf den Verpressungsprozess und die Reproduzierbarkeit von Tablettierungsfehlern fokussiert.
Nach den getrennten Analysen werden die Ergebnisse miteinander korreliert, um eine verlässliche Vorhersage von Prozessparametern und den damit verbundenen Produkteigenschaften im industriellen Maßstab zu ermöglichen.
Das Institut für Partikeltechnik (iPAT) an der Technischen Universität Braunschweig
Das iPAT untersucht die Herstellung, Handhabung, Formulierung und Verarbeitung partikulärer Feststoffe und erforscht deren zugrunde liegende physikalische und chemische Zusammenhänge. Diese komplexen Fragestellungen werden interdisziplinär bearbeitet: Ingenieur:innen unterschiedlicher Fachrichtungen arbeiten eng mit Naturwissenschaftler:innen zusammen; die Zusammenarbeit mit der Industrie ist konzeptioneller Bestandteil aller Projekte.
Über Jan Henrik Finke
Jan Henrik Finke promovierte 2014 zum Thema „Herstellung kolloidaler Wirkstoffträgersysteme in maßgeschneiderten Mikrosystemen: Charakterisierung von Prozesseffizienz und Wechselwirkungen“. Seit 2017 leitet er den Forschungsbereich „Pharmazeutische und Biopartikeltechnologie“ am Institut für Partikeltechnik (iPAT). Seit 2020 ist er außerdem als Senior Scientist am Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik (IST) in Braunschweig tätig. An der Friedrich-Schiller-Universität Jena übernahm er zudem zeitweise die Vertretungsprofessur für „Pharmazeutische Technologie“.
