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Juni 16, 2020

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Automatisierung in der pharmazeutischen Herstellung

Automatisierung in der pharmazeutischen Herstellung

Bei der Arzneimittelentdeckung gibt es keinen Königsweg, der in allen Fällen zum Ziel führt. Es handelt sich vielmehr um ein komplexes, vielschichtiges Problem, bei dem Hersteller Faktoren wie Sicherheit, Wirksamkeit und Pharmakokintetik von Molekülen berücksichtigen müssen, die potenzielle Arzneimittelkandidaten sind.

Im Durchschnitt geht man davon aus, dass die Entwicklung eines verschreibungspflichtigen Medikaments bis zu seiner Zulassung zehn Jahre dauert und etwa 2 Milliarden GBP kostet. Angesichts des Drucks, Zeit und Geld einzusparen, suchen Arzneimittelentwickler nach neuen Möglichkeiten, in ihren Prozessen den Durchsatz zu erhöhen und die Effizienz zu steigern. 

Heute betrachtet man die Arzneimittelentdeckung als eine Übung in der Handhabung enorm großer Zahlen. Mithilfe von Verfahren werden unglaublich große Datenmengen rasch analysiert und Experimente an riesigen Populationen durchgeführt, woraus zuverlässige Datensätze entstehen. Diese Aufgaben können manuell durchgeführt werden, doch sie sind zeit- und arbeitsaufwändig, was die manuelle Ausführung fehleranfällig macht.

Damit pharmazeutische Unternehmen in dieser risikoreichen Umgebung effizient und effektiv arbeiten können, müssen sie in der Lage sein, eine große Anzahl an Experimenten rasch und zuverlässig durchzuführen. Das können sie nur dann erreichen, wenn sie ihr Vertrauen in Maschinen setzen und automatisierte Technologien implementieren, wie beispielsweise Hochdurchsatz-Screening (high-throughput screening, HTS) und automatisierte Flüssigkeitshandhabung.

Hochdurchsatz-Screening

Mithilfe von HTS können Millionen chemischer, biologischer und pharmakologischer Tests zuverlässig und in kurzer Zeit durchgeführt werden. Dieses Verfahren kombiniert Geräte zur Flüssigkeitshandhabung, empfindliche Detektoren in Form von Plattenlesegeräten sowie Software zur Instrumentensteuerung und Datenverarbeitung für die rasche Identifikation aktiver Wirkstoffe, Gene oder Antikörper, die in der Lage sind, einen bestimmten biologischen Signalweg zu modulieren. 

Das oberste Ziel von HTS ist es, ganze Substanzbibliotheken niedermolekularer Verbindungen zu untersuchen und die jeweiligen Testsubstanzen einzeln auf ihr Bindungsverhalten sowie auf die Initiierung oder Beendigung biologischer Aktivität in Arzneimittel-Zielmolekülen zu testen. Das Verfahren identifiziert auf diese Weise sämtliche Verbindungen, welche die gewünschte Aktivität aufweisen und sich daher für weitere Tests und Optimierungsverfahren anbieten. Verbindungen, die im untersuchten biologischen Signalweg wenig oder keine Aktivität zeigen, werden in diesem Verfahren aus dem Kandidatenpool ausgeschlossen. Diese Möglichkeit, eine breite Palette unterschiedlicher Moleküle in kurzer Zeit zu screenen und aktive Verbindungen zu identifizieren, steigert die Geschwindigkeit, mit der Daten erzeugt und analysiert werden können. 

Flüssigkeitshandhabung

Genauigkeit, Präzision und Reproduzierbarkeit gehören zu den grundlegenden Prinzipien der Arzneimittelentdeckung. Automatisierte Systeme zur Flüssigkeitshandhabung haben die Erstellung komplexer, vielschichtiger Experimente erleichtert, die genau, präzise und reproduzierbar sind. Die neuesten Pipettiersysteme verwenden extrem präzise und kostengünstige Einweg-Kolben, die Flüssigkeiten in Nanoliter-Einheiten dosieren können. Dank der Verwendung von Einweg-Kolben arbeiten solche Systeme darüber hinaus konstant genau, und Kontamination wird aktiv vermieden.

Maschinen für die Flüssigkeitshandhabung sind robuste und einfach zu bedienende Plattformen, die mithilfe verschiedener Erweiterungsmodule für die Durchführung unterschiedlichster Experimente adaptiert werden können. Dazu zählen unter anderem Zentrifugen, Kolonie-Picker, Orbitalschüttler und PCR-Geräte. Dank ihrer vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten können Maschinen zur Flüssigkeitshandhabung die Produktivität in Laboratorien zur Arzneimittelentwicklung steigern, indem sie umfangreiche, genaue, präzise und reproduzierbare Datensätze erzeugen.

Die moderne Medizin entwickelt sich ständig weiter und wird immer komplexer und individualisierter. Dementsprechend müssen sich auch in der Produktion Methoden und Techniken weiterentwickeln, um mit der Nachfrage Schritt halten zu können. Mit der Möglichkeit zur gleichzeitigen Beurteilung mehrerer Faktoren bietet Automatisierung der Arzneimittelentdeckung einen neuen, vielschichtigen Ansatz. Sicherheit, Wirksamkeit und pharmakologische Profile lassen sich in einem einfach verständlichen Datensatz zusammenfassen, wodurch der gesamte Prozess verschlankt und kostengünstiger wird.

Um die Vorteile der Automatisierung ausschöpfen zu können, ist zwar eine Aufrüstung Ihrer Herstellungsprozesse erforderlich, doch nicht unbedingt eine kostenintensive vollständige Erneuerung Ihrer Anlage. Dazu ist es lediglich notwendig, Investitionen sorgfältig zu tätigen, ein gutes Obsoleszenzmanagement zu betreiben und eine solide Beziehung zu einem zuverlässigen Zulieferer für Industriebauteile zu pflegen.

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