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Pharmazie und Umwelt

Nachhaltig entwickeln

Reste von Arzneimitteln finden sich in allen Umweltmedien: im Wasser, im Boden, in der Luft. Forscher haben nachgewiesen, dass diese Rückstände unterhalb der für den Menschen bedenklichen Konzentrationen liegen. Warum es jetzt trotzdem an der Zeit ist, zu handeln.
Edith Schettler
05.08.2022  09:00 Uhr

Noch ist nicht bekannt, wie die Summe aller Arzneistoffe in der Umwelt über einen längeren Zeitraum vor allem auf vulnerable Gruppen wie Kinder, Schwangere oder Senioren wirkt. Und es ist nicht nur der Mensch betroffen, auch Tiere, Pflanzen und die sogenannten niederen Lebewesen nehmen die Reste der Medikamente ungewollt  auf. Die beste Lösung ist es, einerseits den Eintrag in die Natur zu verringern und andererseits Arzneimittel so zu designen, dass sie nach dem Verlassen des Körpers unwirksam sind.

Das Anliegen einer nachhaltigen Pharmazie ist es, die Lebensqualität künftiger Generationen so wenig wie möglich zu beeinträchtigen. Die sogenannte »Green Pharmacy« betrachtet das Arzneimittel deshalb auf seinem Weg von der Entwicklung über die Herstellung bis zu seiner Entsorgung nicht nur unter dem Blickwinkel von Wirkung und Therapiesicherheit, sondern auch unter dem Aspekt der Umweltverträglichkeit. Neben einer umweltfreundlichen Forschung und Herstellung gehören auch die Aufklärung der Bevölkerung, die präventive Ausrichtung des Gesundheitssystems sowie die umweltbewusste Verordnung und Anwendung von Arzneimitteln zur nachhaltigen Pharmazie.

Schonender Umgang

Bereits vor zehn Jahren beschloss die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) mit der Förderinitiative »Nachhaltige Pharmazie« (Sustainable oder Green Pharmacy), die Auswirkungen der Herstellung und Anwendung von Arzneistoffen auf die Umwelt zu verringern. Neben dem schonenden Umgang mit Ressourcen sind dabei auch eine effiziente Herstellung unter menschenwürdigen Bedingungen, möglichst unter Umgehung von Tierversuchen, sowie eine emissionsarme Anwendung der Wirkstoffe wichtige Ziele.

Die Initiative fördert zum Beispiel Projekte zur Entwicklung innovativer Therapeutika auf der Basis lebender Mikroorganismen, umweltverträglicher Antibiotika oder Bakteriophagen in der Tierhaltung. Die DBU unterstützt außerdem Forschungen, die sich damit befassen, Spurenstoffe aus Kläranlagen zu eliminieren und Tierarzneimittel aus der Gülle zu entfernen. Umweltfreundliche Syntheseverfahren auf der Basis von Biokatalysatoren stehen ebenso auf der Förderliste wie die Entwicklung von Depot-Arzneiformen oder die Verbesserung der Bioverfügbarkeit von Wirkstoffen und der Ersatz von umwelttoxischen Arzneistoffen. Gezieltes Design von Wirkstoffen (»benign by design«), wirkortnahe Freisetzung (»drug targeting«), personalisierte Medizin und eine verbesserte Diagnostik sowie eine optimierte Darreichungsform bieten dabei vielversprechende Ansätze. All diese Projekte zielen darauf, den Verbrauch umweltbedenklicher Substanzen und deren Eintrag in die Natur zu verringern oder die Rückgewinnung zu fördern.

Mittlerweile liegen in vielen Forschungsgruppen Ergebnisse vor. Nun ist es an der Industrie, diese umzusetzen. Eindeutige Signale aus der Politik könnten diesen Prozess beschleunigen. Die DBU schlägt zum Beispiel vor, Patentrechte zu verlängern und Forschung für »grüne« Arzneimittel gezielt zu fördern.

Zufälliger Abbau

Mehr als 80 Prozent der Arzneimittelreste im Wasser kommen nicht durch falsche Entsorgung oder Produktionsabfälle zustande, sondern entstehen bei bestimmungsgemäßem Gebrauch der Medikamente nach Metabolisierung und Ausscheidung über den Urin oder mit dem Stuhlgang. Wie stark die Arzneistoffwirkung noch ist, nachdem die Medikamente den Körper verlassen haben, wurde bisher kaum berücksichtigt.

Umweltaspekte müssen aber bereits bei der Entwicklung eines Arzneistoffes einen größeren Stellenwert erhalten. Die Substanzen brauchen nur so weit stabil zu sein, dass sie ihre Wirkung im Organismus entfalten können. Danach sollten sie ihre Wirksamkeit verlieren und im Idealfall in eine komplett rückstandsfrei abbaubare Form übergehen können. Das gelingt beispielsweise, wenn die Moleküle leicht spaltbare Atomgruppen enthalten. An diesen Stellen zerfällt das Molekül unter Einwirkung von Wasser, Luft oder Enzymen in unwirksame Bruchstücke.

Bereits in vielen Indikationsgebieten gibt es umweltfreundliche Alternativen. Hat der Arzt die Wahl zwischen zwei für seinen Patienten gleichwertigen Wirkstoffen, kann er auch den Umweltaspekt bei der Verordnung berücksichtigen. Meist sind sich aber die Ärzte dieser Alternativen gar nicht bewusst. In Schweden können die Mediziner anhand von Listen ersehen, wie umwelttoxisch ein Arzneistoff ist und sich für ein Arzneimittel mit geringerem Umweltrisiko entscheiden, in anderen Ländern gibt es diese Informationen noch nicht. Bereits vor drei Jahren hat die europäische Apothekerorganisation PGEU in einem Positionspapier dazu aufgerufen, Leitlinien und Informationen für Heilberufler zu entwickeln und das Thema Umwelt in die Aus- und Fortbildung zu integrieren.

Optimierte Arzneiformen

Nicht bei allen Arzneimitteln gelingt eine 100prozentige Ausnutzung der Beladungsmenge der Arzneiform. Ein klassisches Beispiel sind die transdermalen therapeutischen Systeme (TTS), die entweder einen häufig nicht gut verträglichen Permeationsverstärker enthalten oder bei denen der Wirkstoff in einem Vielfachen der nötigen Dosis aufgetragen sein muss, damit die Resorption entlang eines Konzentrationsgefälles funktioniert. Nach dem Pflasterwechsel enthält bei letzteren TTS die Klebematrix noch etwa 50 Prozent Arzneistoff, was auch für die Entsorgung relevant ist. Da dieser Applikationsweg vor allem für hochwirksame Substanzen wie Opiate, Hormone oder Nikotin üblich ist, lohnen sich hier Forschungen, die dazu dienen, die Beladungsmenge möglichst zu verringern. 

In der Therapie der Osteoporose haben die forschenden Hersteller Möglichkeiten gefunden, den Einsatz von Bisphosphonaten zu verringern. Die Arzneistoffe sind bei oraler Anwendung schlecht bioverfügbar und werden zu etwa 98 Prozent unverändert mit dem Stuhl ausgeschieden. Die Kohlenstoffbrücke zwischen den Phosphoratomen verhindert die hydrolytische Spaltung des Moleküls. Jährliche oder vierteljährliche intravenöse Applikationen verringern die Umweltbelastung durch die kritischen Substanzen. Noch haben sie jedoch den Nachteil, dass sie im Vergleich zur oralen Therapie schlechter verträglich sind.

Doch nicht nur die Wirkstoffe belasten die Natur, auch Hilfsstoffe können zum Problem werden. Bei der Herstellung von überzogenen Tabletten geht der Trend zu Coatings aus umweltfreundlichen Materialien, beispielsweise aus Proteinen anstelle von Polymeren und Weichmachern. Auch organische Lösungsmittel werden im Herstellungsprozess zunehmend gemieden. Die Tabletten selbst könnten künftig aus Papier bestehen. Eine Marburger Forscherin konnte zeigen, dass Papier mit seiner im Nanometerbereich liegenden Porenstruktur ein optimaler Arzneistoffträger ist. Der Abbau dieses aus der Natur stammenden Rohstoffs ist kein Problem.

Trotz aller Bemühungen sind und bleiben viele chemisch-synthetische Arzneimittel umweltgefährdende Chemikalien, deren Einsatz für den Menschen jedoch in vielen Fällen unumgänglich ist. Hier sollte der Grundsatz »so viel wie nötig und so wenig wie möglich« auch bereits bei der Verordnung berücksichtigt werden, und auch Apothekenteams können mit ihrer Beratung viel dazu beitragen, dass Medikamente nicht unnötig, nicht in zu hoher Dosierung und nicht länger als notwendig eingenommen werden. Alles Schritte, um den Eintrag in die Umwelt zu verringern.

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