Flexibele kast vervangt logge medicijnenfabriek

Een apparaat ter grootte van een koelkast maakt medicijnen op verzoek.

MIT-ingenieurs bouwden een machine die medicijnen maakt. Foto MIT

Medicijnen hoeven niet langer in grote fabrieken te worden gemaakt. Het kan ook in een koelkastgroot apparaat. Dat laten onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) zien in de Science van 1 april.

De uitvinders produceerden vier uiteenlopende medicijnen, en zeggen er veel meer te kunnen maken – de productie is in een paar uur om te schakelen. Onderzoeksleider Ping Zhang is inmiddels verhuisd naar een nabij het MIT gelegen researchlab van farmaceutisch bedrijf Novartis.

Waarom is dit beter dan de bestaande medicijnproductie?

In een commentaar in dezelfde Science schrijft Rainer Martin van het Roche Innovation Center in Bazel dat zo’n apparaat wonderen kan doen in rampgebieden en vluchtelingenkampen waar ziekten uitbreken.

De vraag is of het systeem zo onderhoudsvriendelijk is dat het ook in die ruwe omstandigheden zijn werk doet. De MIT-onderzoekers zelf benadrukken dat hun apparaat vooral goed is om op snel veranderende vraag te reageren, bij epidemieën bijvoorbeeld. En dat het een eind kan maken aan (in de VS) regelmatig voorkomende medicijntekorten.

Die ontstaan door slechte planning van de vaak maanden in beslag nemende productie van een hoeveelheid medicijnen. De farmaceutische industrie is de laatste grote industriële producent die nog per batch produceert. Die begint met een grondstof die in een reactievat wordt gemengd met een stof die ermee moet reageren. Het gewenste product wordt daarna meestal uit de oplossing geïsoleerd. Om vervolgens in een nieuwe reactiestap weer een chemische modificatie te krijgen. Net zolang tot het ingewikkelde molecuul is verkregen dat het medicijn is.

Niet zelden komen de grondstoffen uit China en India. Die gaan bijvoorbeeld naar Letland waar het medicijnmolecuul wordt gesynthetiseerd. De pillen worden vervolgens in Italië geslagen, waarna het product met een Amerikaanse firmanaam op de verpakking in alle Europese apotheken te koop is. Dit is een fictief voorbeeld, maar de MIT-onderzoekers schrijven dat zo’n productiecyclus niet zelden 12 maanden duurt. Dat het moeilijk is om op plotselinge vraagverandering te reageren. In de Verenigde Staten is er tegenwoordig 200 keer per jaar een tijdelijk tekort aan een medicijn.

De innovatie van het MIT-apparaat is dat er geen batchgewijze productie is, maar continue. De uitgangsstoffen druppelen naar binnen en na verloop van tijd begint het gewenste product in een opvangvaatje te druppelen.

De afgelopen jaren is de continuous-flow-synthese in opkomst bij de vaak ingewikkelde meerstapsreacties die nodig zijn om een medicijn te maken. De MIT-innovatie die nu in Science staat is de miniaturisering. De vorige versie van de continue MIT-synthesemachine kon één medicijn in een zeecontainergrote ruimte maken. De reactievaten zijn opnieuw ontworpen en gebouwd. De reacties verlopen vaak onder hoge druk en bij hoge temperatuur.

Het apparaat heeft nog de afmetingen van een royale Amerikaanse dubbeldeurskoelkast. Er zitten verschillende grondstof-, controle-, synthese- en tussenbewerkingsmodules in. Om te demonstreren dat de kast zijn werk goed doet, maakten de MIT-techneuten vier bestaande medicijnen. Het waren het ouderwetse anti-allergie- en slaapmiddel diphenhydramine, het kalmeringsmiddel diazepam, de pijnstiller lidocaine en het antidepressiemedicijn fluoxetine (beter bekend onder zijn merknaam Prozac). Ze kwamen er uit in een zuiverheid die door de Amerikaanse goedkeuringsinstantie FDA is vereist. En de productie was voldoende om honderden of duizenden mensen per dag hun gewenste dosis te bezorgen. De onderzoekers vinden het vier medicijnen die in veel dokterstassen aanwezig mogen zijn.

Fluoxetine was het ingewikkeldste molecuul. Er waren vier synthesemodules voor ingeschakeld en vier tussenbewerkingsmodules (waarin tussenproducten worden gezuiverd) en elf pompen. De onderzoekers zeggen dat ze met dezelfde modules, in steeds aangepaste volgordes, heel veel andere veelgebruikte medicijnen kunnen maken. De productie is binnen een paar uur over te schakelen naar een nieuw medicijn.