ZUKUNFTSWEISENDE MEDIZINPRODUKTE: SOLYPLUS MACHT BIOPOLYMERE FIT FÜR DIE INDUSTRIE
Smart Materials können Kosmetik und Medizintechnik revolutionieren
Smart Materials sind intelligente Werkstoffe, steuerbare Materialien mit außergewöhnlichen mechanischen, chemischen oder pharmakologischen Eigenschaften. Diese Werkstoffe spielen eine immer größere Rolle bei der Entwicklung einer Vielzahl innovativer und vielfältig einsetzbarer Produkte. Besonders Biopolymeren kommt dabei eine bedeutende Rolle zu.
Um das Sprunginnovationspotential zu eruieren, hatte die SPRIND die SolyPlus GmbH 2022 mit einer Validierung beauftragt, die nun erfolgreich abgeschlossen wurde. SolyPlus‘ Technologie erlaubt es, Biopolymere wie Hyaluronsäure oder Chitosan in reiner Form in Smart Materials zu überführen. Diese können als Ausgangsmaterialien für neue, innovative Produkte in Bereichen der regenerativen Medizin und im Drug Delivery dienen.
So könnten beispielsweise entsprechende Produkte aus reiner Hyaluronsäure, die unter anderem einen wichtigen Bestandteil des menschlichen Bindegewebes bildet, mittels unterschiedlicher Technologien hergestellt werden. Durch das natürliche, im menschlichen Körper bereits vorkommende Biopolymer lassen sich unerwünschte Reaktionen, zum Beispiel Entzündungsreaktionen, vermeiden.
Sowohl Hyaluronsäure als auch Chitosan sind natürlich vorkommende Makromoleküle mit Anwendungsmöglichkeiten in der Kosmetik, Medizintechnik und Pharmazie. Hyaluronsäure ist nicht toxisch, nicht immunogen, nicht allergen und im menschlichen Gewebe vollständig absorbierbar, wodurch keine unerwünschten Nebenwirkungen zu erwarten sind. Bis heute ist es noch nicht gelungen, reine Hyaluronsäure so herzustellen, dass sie in reiner Form eine frei gestaltete Formgebung gestattet. Damit bleiben die Anwendungsmöglichkeiten weit hinter dem substanzbezogenen Potential zurück.
Um das Sprunginnovationspotential zu eruieren, hatte die SPRIND die SolyPlus GmbH 2022 mit einer Validierung beauftragt, die nun erfolgreich abgeschlossen wurde. SolyPlus‘ Technologie erlaubt es, Biopolymere wie Hyaluronsäure oder Chitosan in reiner Form in Smart Materials zu überführen. Diese können als Ausgangsmaterialien für neue, innovative Produkte in Bereichen der regenerativen Medizin und im Drug Delivery dienen.
So könnten beispielsweise entsprechende Produkte aus reiner Hyaluronsäure, die unter anderem einen wichtigen Bestandteil des menschlichen Bindegewebes bildet, mittels unterschiedlicher Technologien hergestellt werden. Durch das natürliche, im menschlichen Körper bereits vorkommende Biopolymer lassen sich unerwünschte Reaktionen, zum Beispiel Entzündungsreaktionen, vermeiden.
Sowohl Hyaluronsäure als auch Chitosan sind natürlich vorkommende Makromoleküle mit Anwendungsmöglichkeiten in der Kosmetik, Medizintechnik und Pharmazie. Hyaluronsäure ist nicht toxisch, nicht immunogen, nicht allergen und im menschlichen Gewebe vollständig absorbierbar, wodurch keine unerwünschten Nebenwirkungen zu erwarten sind. Bis heute ist es noch nicht gelungen, reine Hyaluronsäure so herzustellen, dass sie in reiner Form eine frei gestaltete Formgebung gestattet. Damit bleiben die Anwendungsmöglichkeiten weit hinter dem substanzbezogenen Potential zurück.
SolyPlus bringt Biopolymere in einen neuen Zustand
Im Zuge der Validierung durch die SPRIND hat SolyPlus bis zum Frühjahr 2023 die Technologie hinsichtlich ihrer rheologischen, also ihrer Verformungs- und Fließverhalten betreffenden, Eigenschaften untersucht. Des Weiteren wurden Stabilität, mikroskopische Organisation und Sterilisierbarkeit validiert und damit für die weitere (prä-)klinische Entwicklung vorbereitet. Dabei gelangen folgende Nachweise:
1. Die mikroskopische Struktur, die durch dispergierte Hyaluronsäurepartikel in einer hydrophoben Suspension konserviert ist, bietet eine Reihe von Vorteilen. Damit ergibt sich auf ganz natürliche Weise eine Materialstruktur auf der Mikrometerskala, die bei Kontakt mit Wasser in ein Serum übergeht und in moderner Hautbehandlung wie Peeling oder Exfoliation eingesetzt werden kann. Makroskopische, homogen mit Wasser benetzte Hyaluronsäure kann zum Beispiel in ein Material mit „kaugummiartiger“ Konsistenz verwandelt werden, das für konformes Coating eingesetzt werden kann. So lassen sich beispielsweise sehr elegant Mikronadeln und andere mikrometergroße Strukturen herstellen in wenigen Arbeitsschritten.
2. Durch mechanische Bearbeitungsverfahren können Smart Materials – unter Berücksichtigung der Empfindlichkeit von Biomaterialien gegenüber Wärme, Lösemitteln und Wassergehalt – so bearbeitet werden, dass sie in beliebige Formen und Größen gebracht werden können. Dazu können unterschiedliche Formgebungsverfahren wie additive Verfahren, zum Beispiel 3D-Druck oder Zwei-Photonen-Polymerisation, oder Urformverfahren, beispielsweise Extrusion oder Spritzguss, eingesetzt werden, was das Applikationspotential deutlich erweitert.
3. Sterilisierungsprozesse, die zur Herstellung von (bio-)medizinisch einsetzbaren Materialien verwendet werden und die den empfindlichen Eigenschaften von Biopolymeren Rechnung tragen, sind für die von SolyPlus hergestellten Materialien anwendbar. So erzielte die für die Lebensmitteltechnologie entwickelte Hochdrucksterilisation hervorragende Ergebnisse für die Wundauflagen aus Hyaluronsäure. Weitere Verfahren, die für empfindliche Biopolymere modifiziert werden müssen, zeigen bereits gute Ergebnisse.
Dadurch sind die Voraussetzungen erfüllt, um für verschiedene Applikationen Produktionsprozesse zu entwickeln, sodass die Smart Materials mit hoher Qualität skaliert werden können. Von besonderem Vorteil ist dabei die Möglichkeit, auf bestehende Produktionstechnologien zurückzugreifen, die in der Pharmazie und Medizinprodukteherstellung bereits etabliert sind.
1. Die mikroskopische Struktur, die durch dispergierte Hyaluronsäurepartikel in einer hydrophoben Suspension konserviert ist, bietet eine Reihe von Vorteilen. Damit ergibt sich auf ganz natürliche Weise eine Materialstruktur auf der Mikrometerskala, die bei Kontakt mit Wasser in ein Serum übergeht und in moderner Hautbehandlung wie Peeling oder Exfoliation eingesetzt werden kann. Makroskopische, homogen mit Wasser benetzte Hyaluronsäure kann zum Beispiel in ein Material mit „kaugummiartiger“ Konsistenz verwandelt werden, das für konformes Coating eingesetzt werden kann. So lassen sich beispielsweise sehr elegant Mikronadeln und andere mikrometergroße Strukturen herstellen in wenigen Arbeitsschritten.
2. Durch mechanische Bearbeitungsverfahren können Smart Materials – unter Berücksichtigung der Empfindlichkeit von Biomaterialien gegenüber Wärme, Lösemitteln und Wassergehalt – so bearbeitet werden, dass sie in beliebige Formen und Größen gebracht werden können. Dazu können unterschiedliche Formgebungsverfahren wie additive Verfahren, zum Beispiel 3D-Druck oder Zwei-Photonen-Polymerisation, oder Urformverfahren, beispielsweise Extrusion oder Spritzguss, eingesetzt werden, was das Applikationspotential deutlich erweitert.
3. Sterilisierungsprozesse, die zur Herstellung von (bio-)medizinisch einsetzbaren Materialien verwendet werden und die den empfindlichen Eigenschaften von Biopolymeren Rechnung tragen, sind für die von SolyPlus hergestellten Materialien anwendbar. So erzielte die für die Lebensmitteltechnologie entwickelte Hochdrucksterilisation hervorragende Ergebnisse für die Wundauflagen aus Hyaluronsäure. Weitere Verfahren, die für empfindliche Biopolymere modifiziert werden müssen, zeigen bereits gute Ergebnisse.
Dadurch sind die Voraussetzungen erfüllt, um für verschiedene Applikationen Produktionsprozesse zu entwickeln, sodass die Smart Materials mit hoher Qualität skaliert werden können. Von besonderem Vorteil ist dabei die Möglichkeit, auf bestehende Produktionstechnologien zurückzugreifen, die in der Pharmazie und Medizinprodukteherstellung bereits etabliert sind.
Die Technologie ist erstaunlich einfach: Das Biopolymer-Pulver wird angefeuchtet und mechanisch behandelt. Der entstandene „Teig“ lässt sich dann trocknen und eröffnet durch die freie Formgebung eine Vielzahl möglicher Applikations- und Produktfelder. Gerade im Bereich von Wundauflagen zum Verschließen schlecht heilender, großflächiger und chronischer Wunden, die durch Gefäßerkrankungen oder Diabetes verursacht werden, stellen Hyaluron-Pads eine sinnvolle und kostengünstige Ergänzung zu heutigen Behandlungsansätzen dar. Die Pads können in die Wunde gelegt werden und dienen den körpereigenen Zellen mit ihrer Struktur als Gerüst, wodurch auch große Wunden leichter bzw. überhaupt erst verschließbar sind. Mikronadeln aus Hyaluronsäure können zum Beispiel zur schmerzfreien und schnellen Impfung oder intradermalen Behandlung eingesetzt werden. Ein weiteres Einsatzfeld bilden orthopädische Implantate, die sich kontrolliert im Körper auflösen und somit keine Folgeoperationen, unter anderem zur Entfernung eingebrachter metallischer Fixierungen, erfordern. Entsprechende Prototypen hat das Unternehmen aus Haselund in Nordfriesland bei Husum bereits hergestellt und patentiert.
SPRIND wird die SolyPlus GmbH bei ihren weiteren Schritten mit ihren Netzwerken unterstützen: „Die Herstellung von biotechnologischen Biopolymeren wie reiner Hyaluronsäure ermöglicht mit der zusätzlichen freien Formgebung durch skalierbare Herstellungsverfahren noch ganz andere Möglichkeiten in der patientenindividualisierten Medizin als bisher“, erklärt Dr. Ruth Houbertz, Innovationsmanagerin bei der SPRIND. „SolyPlus setzt hier wichtige Akzente, die es zügig weiter auszubauen gilt, um jeder Patientin und jedem Patienten eine wirkungsvolle medizinische Versorgung zu ermöglichen und die Krankheitskosten sowie deren Folgekosten signifikant zu reduzieren.“
Mehr über SolyPlus: solyplus.com
SPRIND wird die SolyPlus GmbH bei ihren weiteren Schritten mit ihren Netzwerken unterstützen: „Die Herstellung von biotechnologischen Biopolymeren wie reiner Hyaluronsäure ermöglicht mit der zusätzlichen freien Formgebung durch skalierbare Herstellungsverfahren noch ganz andere Möglichkeiten in der patientenindividualisierten Medizin als bisher“, erklärt Dr. Ruth Houbertz, Innovationsmanagerin bei der SPRIND. „SolyPlus setzt hier wichtige Akzente, die es zügig weiter auszubauen gilt, um jeder Patientin und jedem Patienten eine wirkungsvolle medizinische Versorgung zu ermöglichen und die Krankheitskosten sowie deren Folgekosten signifikant zu reduzieren.“
Mehr über SolyPlus: solyplus.com
Trockener „Teig“ ermöglicht zahlreiche neue Produkte