La stampa 3d e l’efficacia dei farmaci in base alla loro forma

Tecnologie innovative, in particolare i metodi di stampa 3D, influenzano  il settore sanitario in un infinito numero di modi.  Ma ora il la stampa 3d potrebbe invadere anche lo spazio farmaceutico.

le pillole stampate in 3d di forma diversa 02L’americano medio ha circa 12 prescrizioni di farmaci ogni anno. Quasi il 100% di tali prescrizioni sono prodotte in serie per i farmaci prodotti da aziende farmaceutiche nelle 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.

Magari non è evidente a prima vista, ma la forma e le dimensioni di una pillola possono cambiare notevolmente l’effetto finale che ha sul corpo umano. Il futuro dei farmaci si concentra  più verso la personalizzazione della produzione di massa. Per arrivare a questo punto, avremo bisogno di un modo per personalizzare i farmaci sia rapidamente e sia in modo preciso. I ricercatori dell’ University College di Londra, e FabRx Ltd., hanno recentemente pubblicato un articolo intitolato ‘Effetto della geometria sul consumo dei farmaci e delle compresse stampate in 3d, ‘ descrive un metodo in cui la stampa 3D e l’estrusione diretta sono utilizzate per  la creazione di di compresse medicinali  con forme diverse e anche dispari.

“Il futuro della progettazione e dellaproduzione della farmacologia rischia di allontanarsi dalla produzione di massa di compresse e del range di capsule dal 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 dei 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 potenzialità è la stampa 3D (3DP) “.

I ricercatori in questo studio hanno scelto di utilizzare un metodo di fusione a caldo di estrusione, una tecnica largamente usata nell’industria  farmaceutica per diffondere uniformemente  un farmaco in un polimero solubile in acqua (alcool polivinilico, PVA). Questo metodo è in grado di produrre un farmaco infuso in un filamento. L’ obiettivo era quello di  stampare in  3D varie forma di pillole, che erano impossibili da fabbricare tramite i metodi di consolidamento della polvere tradizionali, e quindi ‘correlare i parametri geometrici con un comportamento di dissoluzione.’

Per cominciare, i ricercatori hanno prima acquistato un filamento idrosolubile PVA  di MakerBot, insieme con del paracetamolo USP grade (noto anche come acetaminofene, una forma generica di Tylenol) e dei 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 a 180 ° C. ora avevano di fatto una stampante 3D  all’infuso filamento.

Ora è arrivato il momento di stampare le compresse. Dopo la loro progettazione con AutoCAD 2014 e l’esportazione dei disegni tramite un file STL, i ricercatori hanno utilizzato il farmaco infuso  e una stampante MakerBot Replicator 2X Desktop 3D per fabbricare ogni compressa a forma unica.

“Le dimensioni delle forme sono state variate utilizzando la funzione di scala del software  con la  costante di superficie (275 mm2), il rapporto superficie / volume (1: 1) o il peso (500 mg)”, come 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.”

Qui di seguito troverete le statistiche per ogni compressa 3D stampata. Hanno stampato cinque forme diverse; un cubo, piramide, cilindro, un toro e una sfera.

Una volta dimostrato che queste forme di pastiglie complesse sono   in grado di essere fabbricato abbastanza precisamente con la  stampa FDM 3D, era giunto il momento per i ricercatori di indagare la qualità delle compresse e di come tali forme effettuano la dissoluzione del farmaco. Dopo aver condotto i test di dissoluzione, i ricercatori hanno concluso che la geometria in effetti gioca 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 veloci nella tavolette piramidali, seguite dalle toro, dalle cubo, dalle sfera, e infine dalle cilindro. Questo ordine è direttamente correlato con il rapporto area superficiale / volume di tavolette ‘, con la tavoletta piramidale avente il valore più alto e il cilindro il valore più basso. Questo ha portato i ricercatori a concludere quanto segue:

“La cinetica di rilascio delle compresse nonhanno mostrato alcuna dipendenza dalla superficie, ma piuttosto dal rapporto superficie 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  che guida la dissoluzione del farmaco “.

Così, la ricerca ha confermato che la capacità delle stampanti 3D di fabbricare pillole in varie forme e dimensioni potrebbe svolgere un ruolo significativo nel futuro della personalizzazione del farmaco. Per esempio, il Paziente A può richiedere un rapido rilascio di un farmaco all’interno del flusso sanguigno  , mentre al Paziente B può essere necessario un rilascio più lento, dello stesso farmaco. Un paziente potrebbe essere fornito il farmaco in una forma piramidale, o meglio ancora rendere disponibile il farmaco  in modo che essi stessi possono stamparsi in casa le pillole , mentre il Paziente B potrebbe essere fornito con una pillola a forma cilindrica.

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