Projekt IMPACTIVE - Innovative Mechanochemical Processes to synthesise green ACTIVE pharmaceutical ingredients

22.11.2022

• Gegenstand
• Ziel
• Methodik
• Partner + Förderung

Das Projekt widmet sich der Validierung neuartiger, umweltfreundlicherer Methoden für die Herstellung pharmazeutischer Wirkstoffe (API) mithilfe der Mechanochemie. Die Mechanochemie steht für verschiedene Methoden, die mechanische Energie zur Durchführung chemischer Reaktionen nutzen. Sie wurde bereits erfolgreich in der Luft- und Raumfahrt, in der Kosmetik- und Lebensmittelindustrie sowie bei der Biomasseverarbeitung eingesetzt. Jetzt soll die Mechanochemie für die Herstellung von API validiert werden.

Das Projekt hat konkret zum Ziel, mindestens einen lösungsmittelbasierten Schritt bei der Synthese von sechs Wirkstoffen aus drei verschiedenen Familien von Verbindungen (Caryl Glykosiden, Acrolein-Derivaten sowie Harnstoff- und UHP-Resten) durch eine mechanochemische Alternative im Labormaßstab zu ersetzen.

Es geht um die Synthese und Charakterisierung von sechs Mehrkomponentensystemen und drei Formulierungsprototypen auf mechanochemischem Wege, die Modellierung der Beschreibung der Beziehung zwischen mechanochemischen Umwandlungsraten und Verarbeitungsparametern, die Skalierung der vielversprechendsten Systeme auf einen kleinen Pilotmaßstab. Schließlich ist ein Benchmarking der optimierten mechanochemischen Prozesse mit konventionellen lösungsmittelbasierten Verfahren geplant.

Projektleitung

Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)

Partner

Horizon 2022

Die Auswirkungen der pharmazeutischen Produktion auf die Umwelt sind gravierend: Die Herstellung und Verwendung von Arzneimitteln verursacht aufgrund des Energieverbrauchs hohe CO₂ Emissionen, Kontamination von Böden, Biota und des Wassers. Sie kann Gefahren für die menschliche Gesundheit durch krebserregende Verunreinigungen des Grundwassers mit sich bringen. Insbesondere die Verwendung von Lösungsmitteln stellt ein großes Problem dar.

Der europäische Green Deal hat zu strengeren Umweltvorschriften für die Pharmaindustrie geführt. Mit einer unbeabsichtigten Folge: Viele herstellende Unternehmen greifen aufgrund der hohen Kosten, die mit nachhaltigeren „grünen“ Arzneimitteln verbunden sind, auf Arzneimittel außerhalb der EU zurück. Dies wiederum führt zur Abhängigkeit von Importen und Lieferkette und bedingt geringe Krisenresistenz in Europa. Neue Methoden zur umweltfreundlichen, effizienten und wirtschaftlichen Herstellung von Arzneimitteln sind daher gefragt. Das IMPACTIVE-Projekt bündelt das Fachwissen und die Kenntnisse aus zwei COST-Aktionen und wird neue umweltfreundliche Methoden zur Herstellung von pharmazeutischen Wirkstoffen (APIs) entwickeln. Dabei wird die Mechanochemie als bahnbrechende Technologie eingesetzt: Bei der Mechanochemie ermöglichen mechanische Verfahren wie Kugelmahlen, Extrusion, akustisches Resonanzmischen, Mischen und Sprühtrocknung chemische Reaktionen. Die Vorteile: es werden keine Lösungsmittel verwendet, das Verfahren ist hoch effizient, sehr wirtschaftlich und es zeichnet sich durch einen geringeren Energieverbrauch und niedrige CO₂-Emission aus.

Das Projekt zielt auf die Anwendung der Mechanochemie im Pilotmaßstab bei der Herstellung von sechs Wirkstoffen aus drei verschiedenen Verbindungsfamilien, die zum Beispiel in der Krebstherapie oder Virenbekämpfung zum Einsatz kommen. Eine kürzlich durchgeführte Studie hat ergeben, dass die vollständige Umstellung der Pharmaproduktion auf Mechanochemie die terrestrische Ökotoxizität und die CO₂-Emissionen theoretisch um mehr als 85 Prozent und die Produktionskosten um 12 Prozent reduzieren könnte.

Projektleitung

Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)

Partner

Université de Montpellier (FR)
Center for Colloid and Surface Science CSGI (IT)
Radboud Universiteit (NL)
Université Catholique de Louvain (BE)
RWTH Aachen University (DE)
Max-Planck-Institute Kohlenforschung (DE)
Trinity College Dublin (IE)
Technion (IL)

Förderung

Die Förderung erfolgt durch das EU-Förderprogramm Horizon2020.