Лекарство, напечатанное на 3D-принтере

Лекарство , напечатанное на 3D-принтере (также называемое лекарством, напечатанным на 3D-принтере , фармацевтическим препаратом , напечатанным на 3D-принтере или лекарством, напечатанным на 3D-принтере ) — это лекарство, изготовленное по индивидуальному заказу, созданное с использованием методов 3D-печати , например, таблетки, напечатанные на 3D-принтере . ^{[ 1 ]} Это позволяет точно контролировать состав и дозировку лекарств, позволяя производить персонализированные лекарства с учетом конкретных потребностей человека, таких как возраст, вес и состояние здоровья. Этот подход можно использовать для повышения эффективности лекарственной терапии и уменьшения побочных эффектов . ^{[ 2 ]}

Приложения

Фармацевтические таблетки

Наиболее распространенным применением 3D-печати в фармацевтике является производство таблеток и капсул . 3D-печать обеспечивает точную дозировку, возможность создавать таблетки с улучшенными профилями высвобождения, а также возможность объединять несколько лекарств в одну таблетку. ^{[ 3 ]} Текущие разработки в первую очередь сосредоточены на лекарствах для 3D-печати для педиатрических, гериатрических, психиатрических и неврологических пациентов, где часто необходима корректировка дозировки в зависимости от состояния пациента, а соблюдение пациентами режима лечения является проблемой. ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]} Первой таблеткой, напечатанной на 3D-принтере и получившей одобрение FDA, был «Спритам» ( леветирацетам ). противоэпилептический препарат ^{[ 6 ]}

Были изобретены различные конструкции, обеспечивающие различные профили высвобождения лекарств. Протоколы 3D-печати были разработаны для печати таблеток с немедленным высвобождением и модифицированным профилем высвобождения . Порядок и геометрическая ориентация слоев в таблетке, форма таблеток и используемые вспомогательные вещества определяют профиль высвобождения активных фармацевтических ингредиентов. ^{[ 7 ]}

Материалы, функционализированные лекарственными средствами

Помимо 3D-печати лекарств, целью которой является печать лекарственных форм , 3D-печать можно использовать для изготовления материалов, функционализированных лекарствами, например, антибиотиками или ангиогенными агентами. ^{[ 8 ]} Эта область, являющаяся частью инженерии биоматериалов , нацелена на создание таких продуктов, как клейкие пластыри для заживления ран , гидрогелевые и негидрогелевые имплантаты , а не таблетки или капсулы. Таким образом, эта область отличается от 3D-печати лекарств, обсуждавшейся выше.

Техники

Методы, используемые для печати лекарств, обычно включают различные аддитивного производства методы , в том числе:

Эти методы предлагают различные преимущества и могут быть адаптированы к конкретным лекарственным формам и производственным требованиям.

Биндер струя

Струйный метод связующего начинается с нанесения тонкого слоя порошка на платформу с помощью валика. ^{[ 9 ]} Затем съемная печатающая головка распыляет капли, избирательно связывая порошок для создания желаемой структуры. Затем платформа опускается, и наносится новый слой порошка, в то время как печатающая головка продолжает откладывать капли. Этот метод послойной печати повторяется до тех пор, пока не будет сформирован весь объект. Наконец, готовая продукция извлекается, излишки порошка удаляются и выполняется необходимая постобработка. ^{[ 10 ]} Печатные краски обычно содержат только связующее, а слой порошка содержит активный фармацевтический ингредиент (API) и другие дополнительные ингредиенты. В некоторых случаях АФИ можно вводить в слой порошка в виде раствора или в виде суспензии наночастиц. Стоит отметить, что технология BJ-3DP не ограничивается АФИ с высокой растворимостью в воде. Для API, которые плохо растворяются в воде, их растворимость можно повысить с помощью методов предварительной обработки, хотя исследования в этой области относительно ограничены. ^{[ 11 ]}

Моделирование наплавленного осаждения

Технология моделирования наплавленным методом ^{[ 12 ]} был сделан общедоступным в 2009 году и в настоящее время является широко используемым подходом к 3D-печати лекарств. Процесс начинается с полимерной нити, в которую входит лекарство. Эта нить подается через высокотемпературное сопло с помощью двух роликов, управляемых компьютерным программным обеспечением для печати. После завершения одного слоя печатная платформа начинает следующий слой. Эта последовательность продолжается до тех пор, пока не завершится весь процесс печати. ^{[ 13 ]}

Нанесение экструзией расплава

В 3D-печати с многоэкструзионным осаждением используется комбинация технологий экструзии горячего расплава и технологий моделирования наплавленным осаждением. Процесс инициируется введением активных фармацевтических ингредиентов (API) и различных вспомогательных веществ в отдельные питающие устройства. Эти материалы затем подвергаются нагреву и интенсивному сдвигу в системе экструзии горячего расплава, что приводит к однородному расплавленному состоянию. ^{[ 14 ]} Впоследствии этот расплавленный материал доставляется в модуль экструзии горячего расплава. Печатные станции координируют свои действия, позволяя объединять различные расплавленные материалы, которые затем слой за слоем наносятся на печатную платформу. Точный контроль давления и температуры приводит к созданию препаратов, напечатанных на 3D-принтере, которые точно повторяют желаемую структуру.

Полутвердая твердая экструзия

полутвердых тел Экструзия — это метод аддитивного производства, при котором объекты создаются слой за слоем. В SSE экструзионная головка следует по заранее заданному пути, нанося полутвердый материал для создания каждого слоя и постепенно укладывая их друг на друга для формирования конечного продукта. ^{[ 15 ]} SSE концептуально аналогичен моделированию плавленым осаждением (FDM) с ключевым отличием: материал, используемый в SSE, является полутвердым при комнатной температуре. Это означает, что во время процесса печати необходим точный контроль температуры, чтобы предотвратить чрезмерное размягчение материала из-за высоких температур и обеспечить сохранение заданной формы.

Чтобы облегчить этот процесс, специальный шприц содержит полутвердый материал для печати. Экструзия материала может быть осуществлена с использованием различных методов, таких как пневматическое давление, механическая энергия или электромагнитная система. Эта технология позволяет создавать сложные структуры и индивидуальные объекты за счет точного контроля нанесения полутвердого материала слой за слоем. ^{[ 16 ]}

Стереолитография

Технология стереолитографии работает по принципу фотополимеризации, используя лазерное сканирование для затвердевания жидкой смолы и создания 3D-печатных объектов слой за слоем. ^{[ 17 ]} Процесс печати можно настроить так, чтобы он работал сверху вниз или наоборот, в зависимости от настройки принтера. Чтобы начать печать, жидкую фотополимерную смолу наливают в резервуар, а сканирующее зеркало фокусирует лазерный луч на поверхности смолы, создавая сфокусированное световое пятно. Это светлое пятно затвердевает смолу в обработанной области. После завершения слоя сканирования печатная платформа опускается на высоту одного слоя, а ракель выравнивает поверхность смолы для последующего слоя печати. Этот процесс продолжается до тех пор, пока объект не будет полностью сформирован. После этого готовый продукт извлекается, а излишки смолы и опорные конструкции удаляются. SLA особенно полезна для термолабильных лекарств. ^{[ 18 ]}

См. также

Ссылки

^ Кэпел, Эндрю Дж.; Римингтон, Роуэн П.; Льюис, Марк П.; Кристи, Стивен Д.Р. (21 ноября 2018 г.). «3D-печать для химических, фармацевтических и биологических применений» . Обзоры природы Химия . 2 (12): 422–436. дои : 10.1038/s41570-018-0058-y . S2CID 187087516 .
^ «Революция в фармацевтике: лекарства, напечатанные на 3D-принтере» . 14 марта 2023 г.
^ Ван, С; Чен, X; Хан, Х; Хонг, Х; Ли, Х; Чжан, Х; Ли, М; Ван, З; Чжэн, А. (26 января 2023 г.). «Обзор технологии 3D-печати в фармацевтике: технологии и приложения, настоящее и будущее» . Фармацевтика . 15 (2): 416. doi : 10.3390/pharmaceutics15020416 . ПМЦ 9962448 . ПМИД 36839738 .
^ М, Майкл (29 августа 2023 г.). «Начинаются исследования лекарств для педиатрической помощи, напечатанных на 3D-принтере» . 3DNatives .
^ Шейхнаг, Ада (11 октября 2023 г.). «MB Therapeutics использует 3D-печать для создания персонализированных лекарств для детей» . Индустрия 3D-печати .
^ «Первая таблетка, напечатанная на 3D-принтере». Природная биотехнология . 33 (10): 1014. Октябрь 2015 г. doi : 10.1038/nbt1015-1014a . ПМИД 26448072 . S2CID 28321356 .
^ «Форма имеет значение: как 3D-печать может оптимизировать высвобождение и эффективность лекарств» . ИО . 1 августа 2023 г.
^ Чжан, Юэ; Ван, Чао (июнь 2022 г.). «Последние достижения в области гидрогелевой 3D-печати для местной доставки лекарств» . МедКомм – Биоматериалы и их применение . 1 (1). дои : 10.1002/mba2.11 .
^ Ву, Бенджамин М.; Борланд, Скотт В.; Джордано, Рассел А.; Чима, Линда Г.; Сакс, Эмануэль М.; Сима, Майкл Дж. (1 июня 1996 г.). «Изготовление монолитных средств доставки лекарственных средств произвольной формы» . Журнал контролируемого выпуска . 40 (1): 77–87. дои : 10.1016/0168-3659(95)00173-5 . ISSN 0168-3659 .
^ Ван, Инья; Мюллерц, Анетт; Рантанен, Юкка (14 июля 2022 г.). «Аддитивное производство твердых продуктов для пероральной доставки лекарств с использованием струйной трехмерной печати» . AAPS PharmSciTech . 23 (6): 196. дои : 10.1208/s12249-022-02321-w . ISSN 1530-9932 . ПМИД 35835970 . S2CID 250560533 .
^ Чен, Грона; Сюй, Ихуа; Чи Лип Квок, Филип; Канг, Лифенг (1 августа 2020 г.). «Фармацевтическое применение 3D-печати» . Аддитивное производство . 34 : 101209. дои : 10.1016/j.addma.2020.101209 . ISSN 2214-8604 . S2CID 219040532 .
^ Кайо, Сильвен; Санчес-Баллестер, Ноэлия М.; Геш, Янис А.; Батай, Бернар; Сулайрол, Ян (10 февраля 2021 г.). «Моделирование плавленого осаждения (FDM) — новый инструмент для производства индивидуальных лекарств» . Журнал контролируемого выпуска . 330 : 821–841. дои : 10.1016/j.jconrel.2020.10.056 . ISSN 0168-3659 . ПМИД 33130069 .
^ Гойанес, Альваро; Скарпа, Мариаджованна; Камлоу, Майкл; Гейсфорд, Саймон; Басит, Абдул В.; Орлу, Майн (15 сентября 2017 г.). «Приемлемость пациентами лекарств, напечатанных на 3D-принтере» . Международный фармацевтический журнал . 530 (1): 71–78. doi : 10.1016/j.ijpharm.2017.07.064 . ISSN 0378-5173 . ПМИД 28750894 .
^ Чжэн, Фейхуан, Бо; У, Ло, Цин; Цао, Лихуа; Лу, Чэн, Сяолин; 2021). «Технология 3D-печати методом экструзии расплава (MED) – сдвиг парадигмы в проектировании и разработке лекарственных препаратов с модифицированным высвобождением» . Международный журнал фармацевтики . 602 : 120639. doi : 10.1016/ . ISSN 0378-5173 . PMID 33901601. j.ijpharm.2021.120639 S2CID 233409105 .
^ ван Кампен, Эвелин Э.М.; Айюби, Седжад; Виллемстейн, Люк; ван Боммел, Кьелд Дж. К.; Руйгрок, Элизабет Дж. (январь 2023 г.). «В поисках удобных для детей материалов-носителей, используемых при 3D-полутвердой экструзионной печати лекарств» . Фармацевтика . 15 (1): 28. doi : 10.3390/pharmaceutics15010028 . ISSN 1999-4923 . ПМЦ 9865971 . ПМИД 36678657 .
^ Халед, Шабан А.; Берли, Джонатан К.; Александр, Морган Р.; Ян, Цзин; Робертс, Клайв Дж. (30 октября 2015 г.). «3D-печать таблеток, содержащих несколько лекарств с определенным профилем высвобождения» . Международный фармацевтический журнал . 494 (2): 643–650. doi : 10.1016/j.ijpharm.2015.07.067 . ISSN 0378-5173 . ПМИД 26235921 .
^ Дешмане, Субхаш; Кендре, Пракаш; Махаджан, Хитендра; Джайн, Шириш (2 сентября 2021 г.). «Технология стереолитографической 3D-печати в фармацевтике: обзор» . Разработка лекарств и промышленная фармация . 47 (9): 1362–1372. дои : 10.1080/03639045.2021.1994990 . ISSN 0363-9045 . ПМИД 34663145 . S2CID 239025849 .
^ Дизон, Джон Райан С.; Надежда, Александр Х.; Чен, Ции; Адвинкула, Ригоберто К. (1 марта 2018 г.). «Механическая характеристика полимеров, напечатанных на 3D-принтере» . Аддитивное производство . 20 : 44–67. дои : 10.1016/j.addma.2017.12.002 . ISSN 2214-8604 .

[1] Кэпел, Эндрю Дж.; Римингтон, Роуэн П.; Льюис, Марк П.; Кристи, Стивен Д.Р. (21 ноября 2018 г.). «3D-печать для химических, фармацевтических и биологических применений» . Обзоры природы Химия . 2 (12): 422–436. дои : 10.1038/s41570-018-0058-y . S2CID 187087516 .

[2] «Революция в фармацевтике: лекарства, напечатанные на 3D-принтере» . 14 марта 2023 г.

[3] Ван, С; Чен, X; Хан, Х; Хонг, Х; Ли, Х; Чжан, Х; Ли, М; Ван, З; Чжэн, А. (26 января 2023 г.). «Обзор технологии 3D-печати в фармацевтике: технологии и приложения, настоящее и будущее» . Фармацевтика . 15 (2): 416. doi : 10.3390/pharmaceutics15020416 . ПМЦ 9962448 . ПМИД 36839738 .

[4] М, Майкл (29 августа 2023 г.). «Начинаются исследования лекарств для педиатрической помощи, напечатанных на 3D-принтере» . 3DNatives .

[5] Шейхнаг, Ада (11 октября 2023 г.). «MB Therapeutics использует 3D-печать для создания персонализированных лекарств для детей» . Индустрия 3D-печати .

[6] «Первая таблетка, напечатанная на 3D-принтере». Природная биотехнология . 33 (10): 1014. Октябрь 2015 г. doi : 10.1038/nbt1015-1014a . ПМИД 26448072 . S2CID 28321356 .

[7] «Форма имеет значение: как 3D-печать может оптимизировать высвобождение и эффективность лекарств» . ИО . 1 августа 2023 г.

[8] Чжан, Юэ; Ван, Чао (июнь 2022 г.). «Последние достижения в области гидрогелевой 3D-печати для местной доставки лекарств» . МедКомм – Биоматериалы и их применение . 1 (1). дои : 10.1002/mba2.11 .

[9] Ву, Бенджамин М.; Борланд, Скотт В.; Джордано, Рассел А.; Чима, Линда Г.; Сакс, Эмануэль М.; Сима, Майкл Дж. (1 июня 1996 г.). «Изготовление монолитных средств доставки лекарственных средств произвольной формы» . Журнал контролируемого выпуска . 40 (1): 77–87. дои : 10.1016/0168-3659(95)00173-5 . ISSN 0168-3659 .

[10] Ван, Инья; Мюллерц, Анетт; Рантанен, Юкка (14 июля 2022 г.). «Аддитивное производство твердых продуктов для пероральной доставки лекарств с использованием струйной трехмерной печати» . AAPS PharmSciTech . 23 (6): 196. дои : 10.1208/s12249-022-02321-w . ISSN 1530-9932 . ПМИД 35835970 . S2CID 250560533 .

[11] Чен, Грона; Сюй, Ихуа; Чи Лип Квок, Филип; Канг, Лифенг (1 августа 2020 г.). «Фармацевтическое применение 3D-печати» . Аддитивное производство . 34 : 101209. дои : 10.1016/j.addma.2020.101209 . ISSN 2214-8604 . S2CID 219040532 .

[12] Кайо, Сильвен; Санчес-Баллестер, Ноэлия М.; Геш, Янис А.; Батай, Бернар; Сулайрол, Ян (10 февраля 2021 г.). «Моделирование плавленого осаждения (FDM) — новый инструмент для производства индивидуальных лекарств» . Журнал контролируемого выпуска . 330 : 821–841. дои : 10.1016/j.jconrel.2020.10.056 . ISSN 0168-3659 . ПМИД 33130069 .

[13] Гойанес, Альваро; Скарпа, Мариаджованна; Камлоу, Майкл; Гейсфорд, Саймон; Басит, Абдул В.; Орлу, Майн (15 сентября 2017 г.). «Приемлемость пациентами лекарств, напечатанных на 3D-принтере» . Международный фармацевтический журнал . 530 (1): 71–78. doi : 10.1016/j.ijpharm.2017.07.064 . ISSN 0378-5173 . ПМИД 28750894 .

[14] Чжэн, Фейхуан, Бо; У, Ло, Цин; Цао, Лихуа; Лу, Чэн, Сяолин; 2021). «Технология 3D-печати методом экструзии расплава (MED) – сдвиг парадигмы в проектировании и разработке лекарственных препаратов с модифицированным высвобождением» . Международный журнал фармацевтики . 602 : 120639. doi : 10.1016/ . ISSN 0378-5173 . PMID 33901601. j.ijpharm.2021.120639 S2CID 233409105 .

[15] ван Кампен, Эвелин Э.М.; Айюби, Седжад; Виллемстейн, Люк; ван Боммел, Кьелд Дж. К.; Руйгрок, Элизабет Дж. (январь 2023 г.). «В поисках удобных для детей материалов-носителей, используемых при 3D-полутвердой экструзионной печати лекарств» . Фармацевтика . 15 (1): 28. doi : 10.3390/pharmaceutics15010028 . ISSN 1999-4923 . ПМЦ 9865971 . ПМИД 36678657 .

[16] Халед, Шабан А.; Берли, Джонатан К.; Александр, Морган Р.; Ян, Цзин; Робертс, Клайв Дж. (30 октября 2015 г.). «3D-печать таблеток, содержащих несколько лекарств с определенным профилем высвобождения» . Международный фармацевтический журнал . 494 (2): 643–650. doi : 10.1016/j.ijpharm.2015.07.067 . ISSN 0378-5173 . ПМИД 26235921 .

[17] Дешмане, Субхаш; Кендре, Пракаш; Махаджан, Хитендра; Джайн, Шириш (2 сентября 2021 г.). «Технология стереолитографической 3D-печати в фармацевтике: обзор» . Разработка лекарств и промышленная фармация . 47 (9): 1362–1372. дои : 10.1080/03639045.2021.1994990 . ISSN 0363-9045 . ПМИД 34663145 . S2CID 239025849 .

[18] Дизон, Джон Райан С.; Надежда, Александр Х.; Чен, Ции; Адвинкула, Ригоберто К. (1 марта 2018 г.). «Механическая характеристика полимеров, напечатанных на 3D-принтере» . Аддитивное производство . 20 : 44–67. дои : 10.1016/j.addma.2017.12.002 . ISSN 2214-8604 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]