Mehr als Medikamentenverabreichung: Drei Perspektiven für die Auswahl einer On-Body-Plattform

Drei Entwicklungen verändern derzeit die Verabreichung von Medikamenten mit am Körper getragenen Injektoren. Immer mehr biologische Arzneimittel werden nicht mehr intravenös, sondern subkutan verabreicht: Eine systematische Auswertung von mehr als 1'300 Biologika identifizierte 182 Therapien, die bei subkutaner Verabreichung ein Volumen von mehr als 2 ml erfordern. Rund zwei Drittel davon liegen im Bereich zwischen 2 und 10 ml.¹ (Abb. 1) Gleichzeitig wird eine neue Generation von Biologika speziell für die subkutane Verabreichung grosser Volumina und hochviskoser Medikamente entwickelt. Allein diese Entwicklung verändert die Anforderungen an eine Injektionsplattform.

Gleichzeitig verlagert sich die Selbstverabreichung zunehmend aus dem klinischen Umfeld nach Hause. Diese Entwicklung wird sowohl von den Gesundheitssystemen als auch von den Anwenderinnen und Anwendern vorangetrieben. Hinzu kommt, dass Kreislauffähigkeit und Ressourceneffizienz Designentscheidungen zunehmend von Anfang an mitbestimmen.

Zusammengenommen stellen diese Entwicklungen bisherige Annahmen über das Design tragbarer Injektoren auf den Prüfstand. Die Auswahl der richtigen On-Body-Plattform erfordert daher eine ausgewogene Bewertung verschiedener Aspekte und geht weit über die Frage hinaus, ob sich ein bestimmtes Medikament mit einem Gerät verabreichen lässt. Dieser Artikel betrachtet drei sich ergänzende Perspektiven für die Entscheidungsfindung: die technische und therapeutische Eignung, die Benutzerfreundlichkeit und die Programmreife sowie Aspekte am Ende des Produktlebenszyklus. Zusammen bieten sie einen praxisnahen Bewertungsrahmen und zeigen, wie frühe Entscheidungen bei der Plattformauswahl die weitere Entwicklung über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg beeinflussen können.

Bei der Auswahl eines tragbaren Injektors steht immer die Therapie am Anfang, nicht das Gerät. Fragt man Verantwortliche für die Geräteentwicklung oder für Kombinationsprodukte, wie sie ein neues Programm für einen On-Body-Injektor beurteilen, beginnt das Gespräch nur selten mit den Eigenschaften der Plattform. Im Mittelpunkt stehen zunächst Fragen zum Arzneimittel selbst: Wie hoch  ist die Viskosität der Formulierung? Welches Volumen muss verabreicht werden? Wie lange darf die Injektion dauern? Ist das Medikament mit dem Primärbehälter und dem Flüssigkeitspfad kompatibel? Diese Fragen stehen am Anfang, weil die Antworten darauf bestimmen, welche Plattformen überhaupt infrage kommen.

Eine Plattform, die für viele verschiedene Biologika eingesetzt werden soll, muss eine grosse Bandbreite abdecken und darf nicht auf einzelne Leistungsparameter beschränkt sein. Volumen und Viskosität unterscheiden sich von Therapie zu Therapie erheblich. Eine Plattform, die bei einem dieser Faktoren nur einen engen Bereich abdeckt, schränkt daher die Zahl der Programme ein, für die sie tatsächlich eingesetzt werden kann. Deshalb ist der Einsatzbereich ebenso wichtig wie die Leistungsfähigkeit selbst: Dieselbe Plattform sollte die spezifischen Anforderungen unterschiedlicher Programme erfüllen können, ohne dass für jedes neue Molekül eine neue Device-Architektur erforderlich ist.

In der Praxis zeichnet genau diese Bandbreite YpsoDose aus, den vorgefüllten und gebrauchsfertigen Patch-Injektor von Ypsomed: ein Füllvolumen von 2,0 bis 10,0 ml, eine Injektionsflussrate von 0,3 bis 3,0 ml/min und ein motorbetriebenes System, das ein breites Viskositätsspektrum abdeckt. So können beispielsweise 10 ml einer Formulierung mit einer Viskosität von 50 cP innerhalb von 10 Minuten verabreicht werden.

Erst wenn diese Anforderungen erfüllt sind, lässt sich die Qualität einer Plattform sinnvoll beurteilen. Dann verlagert sich der Fokus von den Anforderungen der Therapie auf die Frage, wie gut die technische Entwicklung der Plattform diesen standhält. Eine integrierte Sterilbarriere ermöglicht beispielsweise die Endmontage ausserhalb eines Reinraums und reduziert die Komplexität der aseptischen Montage. Dadurch lässt sich die Herstellung vereinfachen, ohne die Sicherheit zu beeinträchtigen. Ein optimierter Flüssigkeitspfad kann Verluste hochwertiger Biologika reduzieren. Ein Design, das die Trennung einzelner Komponenten ermöglicht, kann zudem neue Möglichkeiten für das Recycling eröffnen. Gute technische Designentscheidungen wirken sich somit weit über die reine Verabreichungsleistung hinaus aus. Sie können die Effizienz der Entwicklung, die Benutzerfreundlichkeit für die Anwenderinnen und Anwender, die Produktion im kommerziellen Massstab und schliesslich auch die Möglichkeiten am Ende des Produktlebenszyklus beeinflussen.

Um diese technischen Anforderungen zu erfüllen, ist Fachwissen erforderlich, das weit über den eigentlichen Verabreichungsmechanismus hinausgeht. Dazu gehören Flüssigkeitsmanagement, sterile Systeme, Elektronik, Software und Human Factors Engineering. Bei Ypsomed wurde diese multidisziplinäre Kompetenz über Jahrzehnte aufgebaut und nicht erst für ein einzelnes Programm zusammengestellt. 1986 brachte das Unternehmen, damals noch Disetronic, eine der weltweit ersten mikroprozessorgesteuerten Insulinpumpen auf den Markt. Die für die kontinuierliche Insulintherapie entwickelten Kompetenzen in den Bereichen Flüssigkeitsmanagement, sterile Systeme und Zuverlässigkeitstechnik fliessen bis heute in die Entwicklung von YpsoDose und anderen On-Body-Plattformen ein.

Die technische Eignung bildet die Grundlage, ist aber nur ein Teil des Gesamtbildes. Eine Plattform muss den Anwenderinnen und Anwendern auch eine intuitive und sichere Handhabung bei der Selbstverabreichung ermöglichen. Damit kommt die nächste Dimension bei der Auswahl einer Plattform ins Spiel.

In sicheren Händen: Vertrauen in die Anwendung und Plattformreife

Eine technisch leistungsfähige Plattform ist nur dann von Nutzen, wenn Menschen mit chronischen Krankheiten sie korrekt, zuverlässig und sicher anwenden können. Human Factors Engineering untersucht, wie Anwenderinnen und Anwender unter realen Bedingungen mit einem Injektionssystem umgehen. Ziel ist es, Unsicherheiten zu minimieren, mögliche Anwendungsfehler zu reduzieren und das Vertrauen während des gesamten Injektionsvorgangs zu stärken.

Dieses Vertrauen lässt sich nicht erst am Ende der Entwicklung schaffen. Es muss von Anfang an in die Entwicklung einfliessen. Human-Factors-Aktivitäten beginnen lange bevor das endgültige Produktdesign feststeht. Mithilfe iterativer Nutzerforschung und formativer Studien wird untersucht, wie Anwenderinnen und Anwender denken, handeln und mit dem Injektionssystem interagieren. Ziel ist es, mögliche Hürden zu erkennen und zu beseitigen, bevor das Produkt überhaupt auf den Markt kommt. So führte beispielsweise eine gemeinsam mit der ETH Zürich durchgeführte Eye-Tracking-Studie zu Anpassungen an der Fortschrittsanzeige und der Statusleuchte von YpsoDose. Grösse, Position, Helligkeit und Segmentierung wurden optimiert, damit Anwenderinnen und Anwender den Gerätestatus schnell und eindeutig erfassen können.

Besonders wichtig ist dieses Vertrauen bei Therapien, die nur in grösseren Abständen verabreicht werden, wie dies bei den grossvolumigen Biologika, die mit tragbaren Injektoren verabreicht werden, häufig der Fall ist. Bei Autoimmunerkrankungen und in der Onkologie kann die Verabreichung beispielsweise wöchentlich oder in Abständen von bis zu sechs Monaten erfolgen. Anders als bei täglichen Injektionen haben Anwenderinnen und Anwender bei einer seltenen Verabreichung weniger Gelegenheit, Routine im Umgang mit dem Gerät zu entwickeln. Dadurch kann das Risiko für Anwendungsfehler steigen. Eine einfache und intuitive Handhabung ist deshalb entscheidend, damit das Gerät langfristig sicher und souverän angewendet werden kann.

Dieser Ansatz spiegelt sich im Design von YpsoDose unmittelbar wider. Da das Gerät gebrauchsfertig konfiguriert ist, entfallen Arbeitsschritte im Umgang mit der Karpule und dem Arzneimittel. Dadurch werden mögliche Anwendungsfehler bereits vor Beginn der Injektion reduziert. Sensoren zur Erkennung des Hautkontakts bestätigen die korrekte Platzierung vor, während und nach der Injektion. Klare akustische und visuelle Rückmeldungen führen die Anwenderinnen und Anwender durch den gesamten Injektionsvorgang. Das Injektionssystem ist zudem darauf ausgelegt, bei unterschiedlichen Temperaturen, Ausrichtungen und Injektionsstellen zuverlässig zu funktionieren, da Injektionen im Alltag selten jedes Mal unter identischen Bedingungen stattfinden. Zusammengenommen tragen diese Funktionen dazu bei, Unsicherheiten zu reduzieren und eine sichere und selbstständige Selbstverabreichung ausserhalb des klinischen Umfelds zu ermöglichen.

Für Pharmaunternehmen ist das Vertrauen in eine sichere und positive Anwendungserfahrung jedoch nur ein Teil der Programmreife. Ein qualifizierter Herstellungsprozess, abgeschlossene Verifizierungsaktivitäten, ein etablierter Primärbehälter und ein erfahrenes Partnernetzwerk tragen dazu bei, Entwicklungsrisiken zu reduzieren und einen reibungslosen Weg zur Kommerzialisierung zu ermöglichen. Dies ist insbesondere deshalb relevant, weil Designänderungen, die erst spät im Entwicklungsprozess auftreten, wenn die Verifizierung bereits läuft, die Einreichung bei den Zulassungsbehörden verzögern und erhebliche zusätzliche Kosten verursachen können.

Eine Plattform mit bereits vorhandenen Qualifizierungsdaten und einem bewährten Partnernetzwerk reduziert einen Grossteil dieser Risiken, noch bevor ein Entwicklungsprogramm überhaupt beginnt. Bei YpsoDose gehören dazu die Partnerschaften mit SCHOTT Pharma für den Primärbehälter in Form der 10-ml-Karpule cartriQ® sowie mit ten23 health für Fill-Finish und Endmontage. Damit steht entlang der gesamten Wertschöpfungskette umfassendes Expertise zur Verfügung, während die Programme auf dem Weg zur  Kommerzialisierung sind.

Eine Plattform mit bereits vorhandenen Qualifizierungsdaten und einem bewährten Partnernetzwerk reduziert einen grossen Teil dieses Risikos bereits vor Beginn eines Entwicklungsprogramms. Bei YpsoDose umfasst dies unter anderem die Zusammenarbeit mit SCHOTT Pharma für das Primärbehältnis auf Basis der 10-ml-cartriQ^®-Karpule sowie mit ten23 health für Fill-Finish und Endmontage. Damit steht auf dem Weg zur Kommerzialisierung umfassende Expertise entlang der gesamten Wertschöpfungskette zur Verfügung.

Die Auswahl einer On-Body-Plattform bedeutet daher nicht nur die Auswahl des Injektionssystems selbst, sondern auch des damit verbundenen technischen Know-hows, der Fertigungskompetenz und des Partnernetzwerks. Eine ausgereifte Plattform kann die Komplexität über den gesamten Entwicklungsprozesses hinweg reduzieren und ermöglicht es Pharmaunternehmen, sich stärker auf die eigentliche Therapie zu konzentrieren. Vertrauen in die Anwendung und Vertrauen in die Umsetzung gehen dabei Hand in Hand. Bei vielen Programmen muss dieses Vertrauen heute auch Aspekte am Ende des Produktlebenszyklus einschliessen.

Ein Leben nach der Dosis: Lebenszyklusanalysen und Wiederverwendung von Komponenten

Mit der letzten Injektion sollten die technischen Überlegungen nicht enden. Entscheidungen, die während der Plattformentwicklung getroffen werden, bestimmen, welche Möglichkeiten bestehen, nachdem ein Injektionsgerät seinen vorgesehenen Zweck erfüllt hat. Gleichzeitig spielen Kreislauffähigkeit, Ressourceneffizienz und Produktverantwortung bei der Auswahl einer Plattform eine immer wichtigere Rolle.

Wie die technische Leistungsfähigkeit oder die Benutzerfreundlichkeit lassen sich auch die Anforderungen an das Ende des Produktlebenszyklus nicht einfach nachträglich berücksichtigen. Sie sind das Ergebnis technischer Entscheidungen, die während der gesamten Produktentwicklung getroffen werden. Die Wahl der Materialien, die Produktarchitektur und die Integration der einzelnen Komponenten bestimmen, ob ein Gerät für Rücknahme, Demontage, Recycling oder die Wiederverwendung von Komponenten geeignet ist. Dieselben technischen Entscheidungen können auch weitere Aspekte der Lifecycle-Performance beeinflussen. Bei hochwertigen Biologika summieren sich selbst geringe Arzneimittelrückstände im Flüssigkeitspfad zu erheblichen Kosten und Abfallmengen, wenn es um grosse Stückzahlen geht. Manuelle Befüllungsschritte können diese Verluste zusätzlich erhöhen. YpsoDose begegnet diesem Problem mit einer vorgefüllten Karpule und einem vereinfachten Flüssigkeitspfad, der aus zwei Kanülen und einem kurzen Verbindungsschlauch besteht. Der Flüssigkeitspfad des Injektionssystems selbst weist ein Restvolumen von weniger als 0,015 ml auf. Einschliesslich der Karpule liegt das Restvolumen des Gesamtsystems bei weniger als 0,262 ml. Gleichzeitig entfällt die manuelle Befüllung vollständig.

Eine Lebenszyklusanalyse ermöglicht es, die Diskussion von Zielvorstellungen hin zu messbaren Ergebnissen zu führen. Statt sich auf allgemeine Nachhaltigkeitsaussagen zu stützen, müssen Pharmaunternehmen nachvollziehen können, welche Entscheidungen zu messbaren Ergebnissen führen. Um hierfür eine fundierte Grundlage zu schaffen, hat Ypsomed für YpsoDose eine Lebenszyklusanalyse nach den international anerkannten Normen ISO 14040 und ISO 14044 durchgeführt. Dabei wurden verschiedene Szenarien für das Ende des Produktlebenszyklus verglichen, darunter die Entsorgung als Referenzszenario, die Entnahme und Rücknahme der Batterie, das Recycling der Leiterplatte (PCB) sowie das Recycling der Kunststoffe in Kombination mit der Wiederverwendung der Leiterplatte. Das grösste Potenzial zur Reduktion der CO₂-Emissionen zeigte das Szenario mit Wiederverwendung der Leiterplatte in Kombination mit dem Recycling der Batterie- und Kunststoffkomponenten. Gegenüber dem Referenzszenario, bei dem lediglich die Batterie recycelt wird, lässt sich der CO₂-Fussabdruck des Produkts damit um mehr als 23 % reduzieren.

Ypsomed prüft kontinuierlich praxistaugliche Rücknahmekonzepte und arbeitet über das gesamte Plattformportfolio hinweg mit Recyclingpartnern zusammen. Speziell für YpsoDose entwickelt Ypsomed zudem Werkzeuge für die Demontage und testet aktiv die Wiederverwendung von Leiterplatten (PCBs). Damit geht das Unternehmen deutlich über die reine Erfüllung regulatorischer Anforderungen hinaus. Insbesondere die Wiederverwendung von Leiterplatten bietet ein erhebliches Potenzial, CO₂-Emissionen zu reduzieren und wertvolle Materialien zu schonen, da die Leiterplatte einen wesentlichen Anteil am ökologischen Fussabdruck des Injektionsgeräts hat.

Diese Aktivitäten helfen Ypsomed auch dabei, sich auf die Weiterentwicklung der regulatorischen Anforderungen an elektronische Medizinprodukte vorzubereiten, insbesondere in Europa, beispielsweise im Hinblick auf die EU-Batterieverordnung.

Bei der Auswahl einer On-Body-Plattform sollte somit der gesamte Produktlebenszyklus berücksichtigt werden, von den ersten technischen Designentscheidungen über die Kommerzialisierung bis über die letzte Injektion hinaus. Plattformen, die mit dieser ganzheitlichen Perspektive entwickelt werden, können Pharmaunternehmen dabei unterstützen, die technischen und kommerziellen Anforderungen von heute zu erfüllen und gleichzeitig auf die Anforderungen von morgen vorbereitet zu sein.

Der Blick aufs Ganze: Drei Perspektiven, eine Entscheidung

Die Auswahl einer On-Body-Plattform ist heute eine umfassendere technische und strategische Entscheidung als noch vor einigen Jahren. Die technische Leistungsfähigkeit bleibt eine grundlegende Voraussetzung, ist aber nicht mehr das einzige Kriterium für langfristigen Erfolg. Plattformreife, Vertrauen der Anwenderinnen und Anwender, Entwicklungseffizienz, kommerzielle Reife und Aspekte des Produktlebenszyklus beeinflussen, wie effizient eine Therapie vom Konzept bis zur Markteinführung gebracht werden kann.

Diese Faktoren wirken nicht unabhängig voneinander. Technische Designentscheidungen, die die Leistungsfähigkeit verbessern, können zugleich die Benutzerfreundlichkeit erhöhen, die Entwicklung vereinfachen, Arzneimittelverluste reduzieren oder neue Möglichkeiten für die Kreislauffähigkeit schaffen. Die besten Plattformen sind darauf ausgelegt, diese verschiedenen Aspekte von Anfang an ausgewogen zu berücksichtigen, anstatt sie im Laufe der Entwicklung nacheinander anzugehen.

Dieser ganzheitliche Ansatz spiegelt sich in der Entwicklung von YpsoDose wider. Technische Entwicklung, Human Factors, Industrialisierung und die Gestaltung des Produktlebenszyklus werden dabei nicht als separate Arbeitsbereiche betrachtet, sondern als miteinander verbundene Bestandteile desselben Entwicklungsprozesses.

Biologika, die zunehmende Selbstbehandlung und steigende Anforderungen an die Nachhaltigkeit verändern die Verabreichung mit tragbaren Injektoren kontinuierlich. Damit entwickeln sich auch die Fragen weiter, die Pharmaunternehmen bei der Auswahl einer Plattform stellen. Am besten auf diese Anforderungen vorbereitet sind Plattformen, die von den ersten technischen Entwicklungsentscheidungen bis weit über die letzte Injektion hinaus einen Mehrwert bieten.