Le tecnologie innovative, in particolare i metodi di stampa 3D, influiranno sul settore sanitario in un infinito numero di modi. Dagli impianti medici e modelli chirurgici agli arti protesici, la vita dei pazienti viene salvata e resa più soddisfacente ogni giorno. Un settore che la stampa 3D promette di migliorare, è quello dello spazio farmaceutico.
L’americano medio si riempie di 12 prescrizioni di farmaci ogni anno. Quasi il 100% di tali prescrizioni sono prodotte in serie per i farmaci prodotti da aziende farmaceutiche in dosi, che sono più comunemente prescritte. Inoltre, anche se queste pillole sono disponibili in una varietà di colori, sono prodotte solo in una manciata di forme.
Mentre non può essere del tutto evidente a prima vista, la forma e le dimensioni di una pillola può cambiare notevolmente l’effetto finale che ha sul corpo umano. Mentre la dimensione e la forma si adatta all’approccio ha funzionato per decenni, il futuro del farmaco si concentra un po’ più verso la personalizzazione sulla produzione di massa. Per arrivare a questo punto, avremo bisogno di un modo per personalizzare i farmaci sia rapidamente che in modo preciso. I ricercatori della Scuola di Farmacia UCL, University College di Londra, e FabRx Ltd., hanno recentemente pubblicato un articolo intitolato ‘Effetto della geometria sul consumo di farmaci e sulle compresse stampate in 3D’ e descrive un metodo in cui la stampa 3D e hot melt di estrusione sono utilizzate nella creazione di farmaci altrimenti difficile da produrre.
“Il futuro della progettazione e produzione di medicina rischia di allontanarsi dalla produzione di massa di compresse a dosaggio limitato verso la fabbricazione estemporanea di forme di dosaggio unitario di qualsiasi dose, personalizzate per il paziente”, hanno scritto i ricercatori, tra cui Alvaro Goyanes, Pamela Robles Martinez, Asma Buanz, Abdul Basit e Simon W. Gaisford. “I fattori che determinano questo cambiamento comprendono lo sviluppo di farmaci a basso dosaggio con ridotto indice terapeutico (per esempio immunosoppressori e / o fluidificanti del sangue), la crescente consapevolezza e l’importanza della farmacogenomica (per esempio nella sensibilità ai farmaci di malati di cancro) e la necessità di formulare combinazioni di farmaci. Per far fronte a questa sfida, l’industria farmaceutica ha bisogno di valutare e far uso di tecnologie produttive innovative. Una tecnologia con tale potenziale è stampa 3D (3DP) “.
Mentre altri organismi di ricerca invocano la diffusione passiva di una soluzione come mezzi di caricamento dei farmaci, causando un dosaggio del farmaco molto basso totale, i ricercatori in questo studio hanno scelto di utilizzare un metodo di fusione a caldo e di estrusione, una tecnica largamente usata nella farmaceutica industriale per diffondere uniformemente in un farmaco un polimero solubile in acqua (alcool polivinilico, PVA). Questo metodo è in grado di produrre un farmaco a infuso filamento. Il loro obiettivo era quello di utilizzare la stampa 3D per varie forma di pillole, che erano impossibili da fabbricare tramite i metodi di consolidamento della polvere tradizionali, e quindi ‘correlare parametri geometrici con un comportamento di dissoluzione.’
Per cominciare, i ricercatori hanno prima acquistato un idrosolubile PVA filamento da MakerBot, insieme con paracetamolo USP grade (noto anche come acetaminofene, una forma generica di Tylenol) e sali. Hanno tagliato il filamento in piccoli pezzi (circa 2mm di lunghezza), sostanzialmente ruotando il rocchetto di filamento in pellet. Hanno poi mescolato il paracetamolo, e la miscela estrusa da un estrusore Filabot filamento a 180 ° C. Ora avevano un modello per una stampante 3D per il farmaco a infuso filamento.
Ora è arrivato il momento di stampare le compresse. Dopo di loro progettazione con AutoCAD 2014 e l’esportazione dei disegni tramite un file STL, i ricercatori hanno utilizzato il farmaco infuso con filamento e una stampante MakerBot Replicator 2X Desktop 3D per fabbricare ogni compressa a forma unica.
“Le dimensioni delle forme sono state varie utilizzando la funzione a scala del software per fabbricare tavole della zona costante di superficie (275 mm2), rapporto superficie / volume (1: 1) o il peso (500 mg)”, ha spiegato il documento di ricerca. “In tutti i casi, tuttavia, il rapporto tra la lunghezza, la larghezza e l’altezza di ciascuna forma è stata mantenuta costante.”
Hanno stampato cinque forme diverse; un cubo, piramide, cilindro, toro e sfera.
Una volta che è stato dimostrato che queste forme di pastiglie complesse sono state in grado di essere fabbricate abbastanza precisamente via stampa FDM 3D, era giunto il momento per i ricercatori di indagare sulla qualità delle compresse e di come tali forme effettuano la dissoluzione del farmaco. Dopo aver condotto test di dissoluzione, i ricercatori hanno concluso che la geometria in effetti ha un ruolo importante nel definire i profili di rilascio del farmaco. Hanno scoperto che quando l’area superficiale delle compresse stampate erano tutte mantenute costanti, i tassi di rilascio del farmaco erano più veloce nella tavoletta piramidale, seguito dal toro, cubo, sfera, e infine il cilindro. Questo ordine è direttamente correlato con il rapporto dell’area superficiale / volume di tavolette ‘, con la tavoletta piramidale avente il valore più alto e il cilindro più basso. Questo ha portato i ricercatori a concludere quanto segue:
“La cinetica di rilascio delle compresse hanno mostrato alcuna dipendenza dalla superficie, ma piuttosto sulla superficie in rapporto al volume, indicando l’influenza che la forma geometrica ha sul profilo di rilascio del farmaco. Compresse di massa simile hanno mostrato poca differenza in profili di dissoluzione che potrebbero essere spiegati dal processo di erosione-mediata che guida la dissoluzione del farmaco”.
Così, la ricerca ha indicato che la capacità delle stampanti 3D per fabbricare pillole in varie forme e dimensioni potrebbe svolgere un ruolo significativo nel futuro della personalizzazione del farmaco. Per esempio, un Paziente A può richiedere un rapido rilascio di farmaco all’interno del suo flusso sanguigno per qualsiasi disturbo, mentre per il Paziente B può essere necessaria un più lenta, rilascio costante dello stesso farmaco. A un paziente potrebbe essere fornito il farmaco in una forma piramidale, o meglio ancora potrebbe essere disponibile il farmaco con filamento infuso in modo che essi stessi lo possano stampare a casa, mentre al Paziente B potrebbe essere fornita una pillola a forma cilindrica.
Non c’è dubbio che questi metodi descritti in questo documento potrebbe avere un impatto significativo sul futuro del farmaco.