Fabbricazione di compresse di ciprofloxacina progettate su misura a rilascio modificato mediante stampa 3D a modellizzazione di deposizione fusa

I RICERCATORI PAKISTANI UTILIZZANO LA STAMPA 3D FDM PER CREARE COMPRESSE CON UN CONTROLLO DEL DOSAGGIO MIGLIORATO

I ricercatori dell’Università delle Punjab , Mirpur Università di Scienza e Tecnologia , Bahaudin Zakaria Università e Lahore College for Women Università , hanno ottimizzato il dosaggio controllabile di antibiotici compresse utilizzando la stampa 3D.

Utilizzando la tecnologia FDM (Fused Deposition Modeling), il team di ricerca ha stampato in 3D compresse di uguali dimensioni, ma con percentuali variabili di riempimento e concentrazione di farmaci. Il team ha identificato un legame diretto tra il tasso di rilascio dell’antibiotico e la percentuale di riempimento della compressa, che ha permesso loro di controllare il dosaggio regolando i parametri di stampa. Le future applicazioni della tecnica potrebbero portare allo sviluppo di medicine personalizzate per i pazienti antibiotici e migliorare i risultati clinici per i malati gravi.

Gli antibiotici sono un’arma importante per i clinici nella lotta contro i patogeni e nella gestione di malattie critiche, con il potenziale per migliorare l’assistenza ai pazienti o addirittura ridurre i tassi di mortalità. Avere un approccio ottimizzato al dosaggio è essenziale per raccogliere questi benefici e sopprimere lo sviluppo di agenti patogeni resistenti.

Idealmente, il dosaggio di questi farmaci sarebbe personalizzato per il paziente e focalizzato sulla malattia specifica per evitare i rischi di sovra o sotto-dosaggio. Mentre questo non è attualmente commercialmente plausibile, le aziende farmaceutiche si stanno sempre più orientando verso metodi di produzione alternativi per sviluppare compresse con dosaggio personalizzato.

Il vantaggio dell’utilizzo della stampa 3D per la produzione di farmaci è che consente di costruire strutture geometriche diverse strato per strato e, quando guidato da un modello digitale, è possibile controllare il rilascio del dosaggio. Una moltitudine di metodi AM sono già stati testati da altri ricercatori su tablet per la stampa 3D, ma il team pakistano ha optato per FDM per la sua precisione, adattabilità ed economicità. Inoltre, i processi di sviluppo semplificati e la migliore qualità integrata delle forme di dosaggio da parte di FDM, la rendono una tecnica attraente per la produzione di sistemi personalizzati di somministrazione di farmaci.

Utilizzando la stampa 3D FDM, il team ha cercato di controllare il dosaggio dell’antibiotico a spettro diffuso chiamato ciprofloxacina cloridrato (ciprofloxacina-HCl). Il farmaco è efficace contro le infezioni urinarie complicate e semplici, le vie respiratorie inferiori gravi, la cistifellea e le infezioni intra-addominali, tra gli altri. Tuttavia, al fine di combattere efficacemente queste malattie, il dosaggio appropriato per ciascun paziente dipenderà da quanto è avanzata la malattia e da fattori come la sua età e peso.

Inoltre, solo un numero limitato di varianti di resistenza per il farmaco è stato reso disponibile in commercio e l’acquisto in grandi quantità in ambito ospedaliero non è stato fattibile o economico. Di conseguenza, il team di ricerca ha iniziato a sviluppare compresse di ciprofloxacina-HCl con dosaggi diversi, al fine di ottimizzare la sua efficacia contro più infezioni e renderla personalizzabile per ciascun paziente.

Il team ha scoperto che i tablet mostravano una resistenza meccanica da 340 a 400 N per quelli con riempimento del 25 percento e vicino a 495 N per i tablet con percentuale più alta. Immagine tramite la rivista Future Medicine.
Il team ha scoperto che i tablet mostravano una resistenza meccanica da 340 a 400 N per quelli con riempimento del 25 percento e vicino a 495 N per i tablet con percentuale più alta. Immagine tramite la rivista Future Medicine.
Produzione delle compresse stampate in 3D

Le compresse sono state create utilizzando un polimero biocompatibile con alcool polivinilico (PVA) a causa del suo punto di fusione relativamente basso compreso tra 190 e 210 ° C. Il filamento di PVA caricato con farmaco è stato fabbricato attraverso una tecnica di estrusione a caldo (HME) usando una tecnica Stampante 3D Makerbot , per replicare compresse di ciprofloxacina-HCl in punti di forza specifici. I polimeri fusi sono stati estrusi attraverso uno stampo circolare di 1,75 mm e guidati su un nastro trasportatore per il raffreddamento e per garantire l’uniformità del diametro. I filamenti estrusi sono stati quindi conservati in contenitori ermetici, con un totale di otto formulazioni contenenti dosaggi compresi tra il cinque e il venti percento (p / p) di ciprofloxacina-HC, che sono stati fabbricati in lotti da 50 g.

Sono stati eseguiti test meccanici dei filamenti estrusi per verificarne la stampabilità rispetto al carico e alla composizione dei farmaci e per confrontare i farmaci con quelli disponibili in commercio. I risultati hanno mostrato che aumentando la proporzione del farmaco al 15 percento o più, si ottenevano filamenti meccanicamente più deboli che non potevano essere facilmente stampati attraverso il processo FDM. D’altra parte, i filamenti con una percentuale di farmaci pari o inferiore al 10 percento erano più forti e potevano essere fabbricati con successo. Ciò era dovuto al fatto che la stampante 3D MakerBot doveva essere utilizzata con un diametro del filamento di 1,75 mm, al fine di raggiungere il livello richiesto di precisione della stampa 3D.

Criticamente, il team ha scoperto che i modelli di dissoluzione potevano essere modificati modificando i parametri di stampa e che le compresse venivano stampate con successo con percentuali di riempimento del 25, 50, 75 e 100 percento. Inoltre, mentre l’aumento della percentuale di riempimento ha prevedibilmente aumentato il peso della compressa, la dimensione delle compresse è rimasta pressoché invariata. I farmaci hanno anche dimostrato elevata riproducibilità e resistenza ai danni durante la manipolazione, mostrando una resistenza meccanica da 340 a 400 N per le compresse del 25 percento e vicino a 495 N per le compresse con percentuali più elevate.

Mentre è stato osservato che le compresse di riempimento del 25% forniscono un rilascio completo del farmaco entro quattro ore, le compresse da 50, 75 e 100% hanno mostrato un rilascio più lento dopo uno scoppio iniziale. Ciò ha indicato che il tasso di rilascio del farmaco potrebbe essere rallentato con una percentuale di riempimento più elevata. Nel caso di compresse a basso polimero (25 percento), la dissoluzione si è rivelata rapida anche a causa della presenza di canali nella struttura della compressa in virtù del suo design. Poiché gran parte della sua superficie era esposta al mezzo di dissoluzione, il rilascio del farmaco dipendeva principalmente dalla dissoluzione.

Il team di ricerca ha concluso che la stampa 3D FDM potrebbe essere effettivamente utilizzata per fabbricare ciprofloxacina-HCl, con dosaggio orale personalizzato. I modelli di rilascio sono stati adattati regolando i parametri di stampa e si è ottenuto un rilascio rapido del farmaco riducendo la percentuale di riempimento delle compresse. Questo progresso nella stampa 3D, potrebbe non solo portare a compresse che hanno un dosaggio specifico per il paziente, ma anche migliorare i tassi di sopravvivenza tra i malati critici.

“Questo lavoro è potenzialmente significativo per un dosaggio antibiotico ottimizzato, che a sua volta porta a un miglioramento dei risultati clinici”, ha affermato il team di ricerca. “Un ulteriore progresso e raffinatezza nel settore consentiranno a questa promettente mossa di diventare un metodo autentico di produzione di farmaci personalizzati”.

Compresse utilizzate in applicazioni additive

La stampa 3D è stata utilizzata per produrre compresse per combattere una serie di malattie diverse negli ultimi anni. Un team di ricercatori dell’University College di Londra (UCL), ad esempio, ha utilizzato la stampa 3D per creare compresse di oppioidi (tramadolo) con proprietà resistenti all’alcool e deterrenti. I ricercatori hanno creato le compresse per combattere la crescente crisi globale della salute dell’abuso di oppiacei causato dalla sovra-prescrizione di antidolorifici ad alta resistenza.

La società farmaceutica globale Merck , ha lavorato con AMCM , una società del gruppo EOS che costruisce macchine per la produzione di additivi personalizzati, per sviluppare e produrre compresse stampate in 3D utilizzando la tecnologia di fusione a letto di polvere. La partnership è stata vista come ” un passo verso la digitalizzazione del settore “.

La società farmaceutica britannica FabRx , stampata in 3D , ha utilizzato la stampa 3D per sviluppare medicine personalizzate per bambini con il raro disturbo metabolico, la malattia delle urine con sciroppo d’acero (MSUD). Le compresse masticabili stampate in 3D di FabRx denominate “Printlets” offrivano un’alternativa rapida e automatizzata per la preparazione di dosaggi terapeutici su misura.

I risultati dei ricercatori sono dettagliati nel loro articolo intitolato ” Fabbricazione di compresse di ciprofloxacina progettate su misura a rilascio modificato mediante stampa 3D a modellizzazione di deposizione fusa “, pubblicato dalla rivista Future Medicine . Il rapporto è stato scritto da Nasir Abbas, Nadia Qamar, Amjad Hussain, Sumera Latif, Muhammad Sohail Arshad, Qazi Amir Ijaz, Faisal Mahmood e Nadeem Irfan Bukhari.

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