Der Aufbau eines wirkstoffhaltigen Pflasters

Ein Pflaster mag von außen betrachtet einfach aussehen: ein dünnes, flexibles Stück Material, das auf die Haut aufgebracht wird. Doch unter der Oberfläche ist ein pharmazeutisches Pflaster ein sorgfältig entwickeltes System zur Wirkstoffabgabe.

Bei einem wirkstoffhaltigen Pflaster hat jede Schicht einen bestimmten Zweck. Zusammen bestimmen diese Komponenten, wie das Pflaster auf der Haut haftet, den Wirkstoff schützt, dessen Freisetzung steuert und den pharmazeutischen Wirkstoff (API) an die vorgesehene Stelle abgibt.

Für Entwickler und Formulierer ist es unerlässlich, diese Architektur zu verstehen. Der Aufbau eines Pflasters ist nicht lediglich eine Frage der Materialauswahl oder der Herstellbarkeit. Die Anordnung und die Eigenschaften der einzelnen Schichten sind entscheidend für die Wirksamkeit der endgültigen Darreichungsform.

Wie genau ist also ein wirkstoffhaltiges Pflaster aufgebaut?

Der grundlegende Aufbau eines PflastersAuch wenn sich die Designs von Pflastern erheblich unterscheiden können, besteht ein typisches pharmazeutisches Pflaster in der Regel aus mehreren Funktionsschichten:

Nicht jedes Pflaster enthält alle diese Ebenen in derselben Konfiguration. Bei manchen werden Funktionen kombiniert, während andere zusätzliche Komponenten nutzen.

Schauen wir uns die Rolle der einzelnen Ebenen einmal genauer an.

1. Trägerschicht (backing layer): Schutz

Die Trägerschicht bildet die äußerste Schicht des Pflasters. Ihre wichtigste Funktion besteht darin, das wirkstoffhaltige System vor äußeren Einflüssen zu schützen.

Je nach Formulierung und vorgesehener Anwendung kann die Trägerschicht Schutz vor Faktoren wie Feuchtigkeit, Sauerstoff, Licht und mechanischer Belastung bieten. Gleichzeitig muss sie ausreichend flexibel sein, damit sich das Pflaster während der Anwendung an die Körperoberfläche anpassen kann.

Für Formulierer gilt es daher, bei der Auswahl der Trägerschicht verschiedene Anforderungen miteinander in Einklang zu bringen: Schutz, Flexibilität, Kompatibilität mit den darunterliegenden Schichten sowie geeignete Barriereeigenschaften.

Dabei sollte man nicht vergessen, dass die Trägerschicht nicht lediglich eine schützende Abdeckung ist. Ihre Eigenschaften können die Gesamtleistung des Pflasters beeinflussen. Insbesondere kann sie sowohl die Wirkstofffreisetzung als auch den Tragekomfort des Pflasters beeinflussen. In diesem Sinne sollte sie als integraler Bestandteil des gesamten Designs der Darreichungsform betrachtet werden.

2. Wirkstoffhaltige Schicht (drug-containing layer): Wo der Wirkstoff liegt

Das Herzstück eines wirkstoffhaltigen Pflasters ist die Schicht, die den Wirkstoff (API, Active Pharmaceutical Ingredient) enthält.

Je nach Aufbau des Pflasters kann diese Schicht unterschiedlich gestaltet sein. In einem Matrixsystem beispielsweise ist der Wirkstoff in eine polymere oder adhäsive Matrix eingearbeitet.

Die wirkstoffhaltige Schicht muss den Wirkstoff aufnehmen und gleichzeitig über die gesamte Haltbarkeitsdauer sowie während der vorgesehenen Anwendung die erforderlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften bewahren. Ihre Zusammensetzung und Struktur können direkt beeinflussen, wie der Wirkstoff an der Hautoberfläche verfügbar wird.

Mit anderen Worten: Die entscheidende Frage lautet nicht nur „Wie viel Wirkstoff können wir in das Pflaster einbringen?“, sondern vielmehr „Wo befindet sich der Wirkstoff und wie ist er in den Aufbau des Pflasters integriert?“

3. Klebeschicht (adhesive layer): Damit das Pflaster an seinem Platz bleibt

Ein wirkstoffhaltiges Pflaster muss während der vorgesehenen Anwendungsdauer in engem Kontakt mit der Haut bleiben. Genau hier kommt der Klebstoff ins Spiel.

Die Klebeschicht sorgt für die erforderliche Haftung auf der Haut und bildet gleichzeitig einen wichtigen Bestandteil der funktionellen Schnittstelle zwischen Pflaster und Haut.

Bei einigen Pflasterdesigns ist der Klebstoff als separate Schicht ausgeführt. Bei anderen enthält der Klebstoff selbst auch den Wirkstoff. Dieser Ansatz wird üblicherweise als Drug-in-Adhesive-System bezeichnet.

Dies stellt eine wichtige Herausforderung bei der Formulierung dar: Der Klebstoff muss seine mechanische Funktion erfüllen und gleichzeitig mit dem Wirkstoff und den anderen Bestandteilen des Systems kompatibel sein.

Haftung, Flexibilität, Hautverträglichkeit, Wirkstoffstabilität und Wirkstofffreisetzung können daher nicht immer unabhängig voneinander betrachtet werden. Sie sind miteinander verknüpfte Aspekte des Pflasterdesigns.

4. Abziehbare Schutzfolie (release liner): protecting the patch until use

Die Abziehfolie ist die Schutzschicht, die vor der Anwendung die der Haut zugewandte Seite des Pflasters bedeckt.

Ihre Aufgabe ist einfach, aber entscheidend: Sie schützt den Klebstoff und – je nach Aufbau des Pflasters – auch die wirkstoffhaltige Oberfläche während der Lagerung und Handhabung. Unmittelbar vor der Anwendung wird die Abziehfolie entfernt, um die funktionelle Oberfläche des Pflasters freizulegen.

Auch wenn die Abziehfolie vor der Anwendung entfernt wird, ist sie dennoch ein wichtiger Bestandteil des Gesamtdesigns des Produkts. Ihre Wechselwirkung mit dem Klebstoff sowie die Leichtigkeit, mit der sie sich entfernen lässt, müssen sorgfältig berücksichtigt und kontrolliert werden.

Ein Pflaster, das im Labor hervorragende Ergebnisse erzielt, sich aber nur schwer öffnen, handhaben oder auf der Haut anbringen lässt, ist nicht zwangsläufig eine erfolgreiche Darreichungsform.

 Über den grundlegenden Aufbau hinaus: verschiedene Technologien

Die oben beschriebenen Schichten bieten einen hilfreichen Rahmen, um den Aufbau eines wirkstoffhaltigen Pflasters zu verstehen. Allerdings gibt es keinen einheitlichen Aufbau, der für jeden Wirkstoff (API) und jedes therapeutische Ziel gleichermaßen geeignet ist.

Sowohl die Position des Wirkstoffs innerhalb des Systems als auch das Zusammenspiel der verschiedenen Schichten können unterschiedlich gestaltet sein.

Genau hier wird die Vielfalt der Pflastertechnologien besonders interessant.

Transfilm®

 Die Transfilm®-Technologie von AdhexPharma basiert auf einem Matrixsystem und kann sowohl für die topische Wirkstofffreisetzung eingesetzt werden, wenn eine lokale Behandlung erzielt werden soll, als auch für die transdermale Wirkstofffreisetzung, wenn der Wirkstoff in den systemischen Kreislauf gelangen soll. Sie ermöglicht damit eine gleichmäßige und kontrollierte Wirkstofffreisetzung. 

Impregnated Matrix Patch: Trennung von Wirkstoff- und Klebstofffunktion 

Ein weiterer Ansatz ist das Impregnated Matrix Patch. Hier sind der wirkstoffhaltige Bereich und die Klebefunktion anders aufgebaut als bei einem herkömmlichen Drug-in-Adhesive-Matrixsystem. Der Wirkstoff befindet sich innerhalb des Anwendungsbereichs und kommt nicht mit dem Klebstoff in Kontakt, wodurch eine höhere Wirkstoffbeladung möglich sein kann.

Der entscheidende Punkt ist, dass diese Technologien ein übergeordnetes Prinzip verdeutlichen: Der Aufbau eines Pflasters kann an die Anforderungen des Wirkstoffs und das gewünschte Wirkstofffreisetzungsprofil angepasst werden.

Daher kann die Entscheidung darüber, wo sich der Wirkstoff befindet, wie er in das System integriert wird und wie die einzelnen Schichten angeordnet sind, ebenso wichtig sein wie die Auswahl der einzelnen Materialien selbst.

Die passende Architektur entwickeln

Für Entwickler und Formulierer bietet der Aufbau eines Pflasters einen hilfreichen Ausgangspunkt, um die Komplexität dieser Darreichungsformen zu verstehen.

Die Trägerschicht muss das System schützen. Die wirkstoffhaltige Schicht muss den Wirkstoff aufnehmen. Der Klebstoff muss einen zuverlässigen Hautkontakt gewährleisten. Die Abziehfolie muss das Produkt bis zur Anwendung schützen.

Doch diese Funktionen existieren nicht unabhängig voneinander. Die Herausforderung besteht darin, sie zu einer stabilen, herstellbaren und anwenderfreundlichen Darreichungsform zusammenzuführen.

Letztlich ist ein erfolgreiches Pflaster das Ergebnis eines integrierten Entwicklungsansatzes: Wirkstoff, Formulierung, Materialien, Schichtaufbau und Herstellungsprozess müssen als ein Gesamtsystem optimal zusammenspielen.

Zum Glück gibt es CDOs und CDMOs (Contract Development and Manufacturing Organizations) wie AdhexPharma, die über langjährige Erfahrung in der Entwicklung dieser pharmazeutischen Produkte verfügen und mit den spezifischen Fragestellungen und Herausforderungen bei der Entwicklung von Pflastern vertraut sind. Solche Experten können dabei unterstützen, eine Produktidee erfolgreich in die Realität umzusetzen

Über AdhexPharma

AdhexPharma ist ein unabhängiges Pharmaunternehmen, das auf die Entwicklung und Herstellung von Pflastern, oralen Filmen und anderen komplexen Darreichungsformen spezialisiert ist. Als Full-Service-CDMO unterstützt das Unternehmen Pharma- und Biotechnologiepartner entlang des gesamten Entwicklungs- und Herstellungsprozesses – von der Formulierungsentwicklung und Produktentwicklung über analytische Dienstleistungen bis hin zur kommerziellen Produktion.

Als Teil der AdhexPharma-Gruppe fungiert Labtec als F&E-Kompetenzzentrum in Deutschland mit umfassender Expertise in der Formulierung, Entwicklung und Herstellung von transdermalen und topischen Pflastern sowie bukkalen und sublingualen Filmen.

Mit jahrzehntelanger Erfahrung im Bereich Drug Delivery verbinden AdhexPharma und Labtec Formulierungsexpertise, Pflastertechnologie und industrielle Herstellungskompetenz, um die Entwicklung komplexer pharmazeutischer Darreichungsformen zu unterstützen – von der frühen Entwicklungsphase bis zur kommerziellen Produktion.