Революционные технологии, в том числе методы 3D-печати, каждый день меняют облик здравоохранения.
От новых искусственных сердец до роботизированных конечностей – арсенал технологий для спасения человеческой жизни и повышения ее качества с каждым годом становится все шире.
Одна из областей, которые в скором будущем может изменить 3D-печать – это фармацевтическое производство.
Средний американец ежегодно приносит в аптеку 12 рецептов. Почти 100% выписываемых в США препаратов – это препараты массового производства, которые выпускаются фармацевтическими компаниями. Препараты массового производства имеют самые разные цвета, но ассортимент их форм, мягко говоря, не впечатляет.
Хотя для многих форма и размер таблетки кажутся несущественными особенностями, на самом деле эти факторы могут сильно повлиять на эффект препарата, в первую очередь на его фармакокинетику. Хотя подход «один размер для всех» работал десятилетиями, будущее фармацевтического производства – это персонализация.
Исследователи из Школы фармации Университетского колледжа Лондона (UCL) и компании FabRx Ltd недавно опубликовали статью под названием «Влияние геометрии на высвобождение лекарственных веществ из таблеток, отпечатанных на 3D-принтере». В этой статье они рассказали о создании таблеток с улучшенными свойствами при помощи 3D-печати и горячей экструзии (выдавливания).
«Будущее фармацевтической промышленности, скорее всего, лежит далеко от массового производства таблеток/капсул с несколькими стандартными дозами. Это будет экстемпоральное персонализированное производство широкого ассортимента лекарственных форм в любой дозе, подходящих для конкретного пациента», — пишет доктор Альваро Гойанес (Alvaro Goyanes), один из создателей новой технологии.
Ученые назвали факторы, которые, по их мнению, подтолкнут весь мир к переходу от массового к индивидуальному производству лекарств:
Распространение лекарственных препаратов с низкими дозами активных веществ
Узкий терапевтический индекс некоторых лекарств (например, антикоагулянтов)
Повышение роли фармакогеномики (особенно при онкозаболеваниях)
Потребность в уникальных комбинациях лекарственных веществ
«Чтобы ответить на новые вызовы, фармацевтическая промышленность должна изучать и внедрять новые технологии производства. Одна из этих технологий — 3D-печать», — заявляют они.
Для своей технологии ученые применили метод горячей экструзии, при котором лекарственное вещество растворяют в термопластичном полимере (в данном случае поливиниловый спирт, ПВС), а затем выдавливают, словно чернила для принтера, формируя из этой массы таблетки всевозможной формы. Их целью было создание таблеток уникальной формы с заданными свойствами, которые нельзя производить при помощи традиционного прессования.
При подборе оптимальной для растворения формы таблеток ученые использовали программное обеспечение AutoCAD 2014. С помощью этой программы они подбирали геометрические формы с определенным отношением площади поверхности к объему.
Испытания на растворимость полученных таблеток (парацетамол, 500мг) показали, что геометрия действительно влияет на высвобождение лекарственного вещества, а значит и на действие лекарственного препарата.
При одинаковой площади поверхности таблеток с парацетамолом самым быстрым было высвобождение у пирамидальных таблеток, затем (по убыванию) у тороидальных, кубических, сферических и цилиндрических. Соответственно, у пирамидальных таблеток самое большое соотношение площади поверхности и объема, а у цилиндрических – самое маленькое.
«Кинетика зависит от отношения площади поверхности к объему таблетки. С помощью 3D-принтеров можно производить таблетки, которые удовлетворяют потребности любого пациента. Например, пациенту А нужно лекарство с быстрым действием, а пациенту В – с очень медленным. Для пациента А мы сделаем таблетки пирамидальной формы, а для пациента В лучше всего подойдут цилиндрические таблетки», — поясняют исследователи.