Budowanie pigułek warstwa po warstwie
Druk 3D umożliwia produkcję leków w celu tworzenia spersonalizowanych tabletek zamiast wytwarzania kilku miliardów takich samych pigułek. Poznaj jednego z naukowców, który napędza tę dziedzinę.
2 lutego 2024 | 5 min
Większość dzieci nie wie, co ich rodzice robią w pracy. Ale Thomas Kipping nie ma pracy takiej jak większość rodziców. Kipping, przynajmniej przez jakiś czas, używa laserów do produkcji pigułek.
Dla jego ośmioletniego syna, Léopola, pomysł, że lasery mogą być używane poza mieczami świetlnymi - jak widać w jego ulubionych filmach - jest oszałamiający. Nawet dla większości dorosłych pomysł, że lasery mogłyby produkować narkotyki, wydaje się odległą przyszłością. Jest to jednak bliższe niż mogłoby się wydawać.
Léopol ma swój własny "laser" w domu.
Lasery to tylko jedna z kilku technik stosowanych w druku 3D - znanym również jako produkcja addytywna - które naukowcy wykorzystują do produkcji leków na mniejszą skalę. Kipping, wraz z kolegami, stara się zoptymalizować istniejące techniki i udoskonalić nowe.
Znalezienie sposobu na skuteczne wytwarzanie mniejszych partii leków jest główną przeszkodą logistyczną w rozwoju medycyny precyzyjnej. Medycyna precyzyjna obejmuje generowanie zindywidualizowanych planów leczenia dla pacjentów w oparciu o ich konkretne potrzeby. Aby to zadziałało, leki będą musiały być dostosowane do poszczególnych pacjentów i produkowane na mniejszą skalę.
Out With the Old, Sometimes
Tradycyjna produkcja leków jest trafnie znana jako "przetwarzanie wsadowe" i może trwać tygodnie, a nawet miesiące, często skutkując miliardami tabletek. Wymaga to znacznej infrastruktury, inwestycji i sporej powierzchni. Zasadniczo, duże maszyny kompresują sproszkowane surowce w stałą warstwę, tabletkę.
Jest to świetne rozwiązanie w przypadku niektórych leków, takich jak ibuprofen, które mają stały popyt konsumencki i okno dawkowania, które jest stosunkowo wyrozumiałe. Dorośli przyjmują jedną lub dwie tabletki, a nie 1,15 tabletki. Określenie konkretnych wymagań dotyczących dawkowania jest trudne i czasochłonne w tej tradycyjnej konfiguracji produkcyjnej.
Wyzwaniem jest również produkcja niewielkich ilości leku przy użyciu tradycyjnych metod. Wyprodukowanie kilkuset tabletek do badań klinicznych lub kilkudziesięciu dla konkretnego pacjenta jest kosztowne i nieefektywne. Są to dwa kluczowe powody, dla których producenci biofarmaceutyczni szukają innego sposobu produkcji leków.
Druk 3D, który po raz pierwszy zadebiutował w 1987 roku, jest już szeroko stosowany w wielu branżach - od sektora spożywczego po tworzywa sztuczne, obiekty drukowane w 3D są wszędzie wokół nas. Podczas gdy pierwszy lek zatwierdzony przez Food and Drug Administration został wydrukowany w 3D w 2015 r., żadne leki nie poszły w jego ślady, przynajmniej jeszcze nie teraz. Technologia wykorzystana w 2015 r. została początkowo zaprojektowana do bardzo konkretnego zastosowania, więc rozszerzenie jej na inne leki zajęło trochę czasu.
Kipping i jego koledzy pracują nad kilkoma różnymi koncepcjami druku 3D. Przewidują więcej zatwierdzeń na horyzoncie.
Farmacja (bliskiej) przyszłości
Jedno z podejść do druku 3D - znane jako wytłaczanie w stanie stopionym - obejmuje obecnie kilka leków w badaniach klinicznych. Dzięki zastosowaniu wysokiej temperatury, aktywne składniki są mieszane z innymi dodatkami, które pomagają w dostarczaniu i wchłanianiu. Uzyskanie odpowiedniej mieszanki "nieaktywnych" składników - zwanych substancjami pomocniczymi - ma kluczowe znaczenie. Bez nich składniki aktywne nie zostaną wchłonięte i dosłownie wylądują w toalecie.
Optymalizacja substancji pomocniczych jest ważnym aspektem pracy Kippinga. Ponieważ styl produkcji różni się od tradycyjnych metod, klienci potrzebują unikalnej kombinacji substancji pomocniczych i know-how w zakresie produkcji, które Kipping i jego zespół pomagają stworzyć.
Na przykład proces wytłaczania na gorąco jest znacznie łatwiejszy do przetransportowania poza zakłady przemysłowe w porównaniu z innymi metodami, w tym tymi, które wykorzystują lasery. Aby umożliwić spersonalizowane dostarczanie leków w aptekach, zespół Kippinga ściśle współpracuje z zespołem z Uniwersytetu w Bari. Oceniają oni technologię bezpośredniego drukowania ekstruzyjnego, która sprawia, że technologia ta jest bardziej dostępna w lokalnych aptekach lub aptekach szpitalnych.
Z tego powodu Kipping i inni są optymistami, że produkcja leków wkrótce zacznie odbywać się poza dużymi zakładami produkcyjnymi. Produkcja leków blisko pacjenta to kolejny postęp, który sprawiłby, że spersonalizowana medycyna stałaby się nieco bardziej wykonalna.
Thomas Kipping (L) i Florian Hess (R) używają testera rozpuszczania, aby sprawdzić, jak tabletka może zachowywać się w organizmie po uwolnieniu leku.
Laser-Focused
Druk 3D oparty na laserze - ku uciesze syna Kippinga - jest kolejnym podejściem. Dzięki ścisłej współpracy między grupami badawczymi z Uniwersytetu w Uppsali i Uniwersytetu w Utrechcie, zespół pracuje nad lepszym zrozumieniem zawiłości wykorzystania laserów do drukowania 3D tabletek.
Zasadniczo cienka warstwa proszku - w tym składniki aktywne i różne polimery - tworzy złoże proszku. Następnie laser równomiernie stapia proszki. Następnie wprowadzana jest nowa warstwa proszku, a laser powraca w celu ponownego stopienia. Proces ten powtarza się, aż forma 3D nabierze kształtu. Choć brzmi to żmudnie wolno, przebiega z prędkością światła.
"Lasery poruszają się superszybko przez łoże drukujące", mówi Kipping.
Drukowanie laserowe tworzy pigułki, które są dość porowate - lub które mają małe otwory w całej pigułce. Fakt, że woda może przenikać przez zakamarki oznacza, że tabletki szybko się rozpuszczą po połknięciu przez pacjenta. Z tego powodu drukowanie laserowe jest atrakcyjne dla leków, które muszą być uwalniane natychmiast po połknięciu.
"Widzimy duży potencjał druku laserowego i dlatego pracujemy nad nim od wczesnych etapów" - mówi Kipping. Naukowcy ciężko pracują, aby wprowadzić drukowanie laserowe do zestawów narzędzi producentów leków.
Dla Kippinga i innych osób pracujących w tej przestrzeni, znajdują się oni na skraju tego, co jest możliwe i prawdopodobne. Implikacje dla spersonalizowanej medycyny i przyszłości opieki zdrowotnej nie są jeszcze interesujące dla jego syna. Nadal jest najbardziej podekscytowany laserami.
O naszej ofercie
Niska rozpuszczalność pozostaje głównym wyzwaniem w opracowywaniu formulacji farmaceutycznych. Chociaż nie ma jednego uniwersalnego rozwiązania dla małych cząsteczek, nasze zespoły pracują nad techniki - w tym drukowanie 3D - i opracowujemy nowe formuły w celu zwiększenia rozpuszczalności. Nasze usługi aplikacyjne pomagają klientom w radzeniu sobie z różnorodnymi wyzwaniami, w tym upraszczają projektowanie receptur dzięki innowacyjnemu rozwiązaniu Parteck® excipient portfolio.
Zaloguj się lub utwórz konto, aby kontynuować.
Nie masz konta użytkownika?