Nuovo metodo 3D stampa pillole che regolano il rilascio di farmaci
Gli scienziati della School of Pharmacy dell’Università dell’Anglia orientale (UEA) in Inghilterra hanno identificato un nuovo metodo di produzione additiva (AM) per stampare in 3D compresse medicinali porose che possono regolare la velocità di rilascio del farmaco nel corpo se assunto per via orale. Il team si è affidato a un metodo di stampa 3D con deposizione di goccioline termoplastiche del produttore di macchine tedesco Arburg per produrre compresse solide farmaceutiche porose personalizzate su richiesta. Sfruttando la tecnologia di stampa 3D di Arburg , i ricercatori sperano di costruire le basi per la tecnologia necessaria per creare una medicina personalizzata presso il punto di cura in futuro.
Guidati da ingegnere farmaceutico a UEA Sheng Qi, lo studio è stato pubblicato nel Journal of Pharmaceutics . I risultati del progetto hanno rivelato che modificando la dimensione dei pori, gli scienziati potrebbero regolare la velocità di un farmaco che fuoriesce dalla compressa nel corpo. Tuttavia, saranno necessarie ulteriori ricerche per adattare la dose e la frequenza di dosaggio del medicinale alle esigenze di ciascun paziente, come la stampa di più farmaci in una singola pillola giornaliera per i pazienti con un regime farmacologico complesso.
Secondo Qi, i farmaci sono attualmente prodotti in modo “taglia unica”. Invece, le pillole personalizzate costruite con la nuova tecnologia di produzione possono avere combinazioni accurate di dosi e farmaci su misura per i singoli pazienti. Qi ha detto che consentirebbe ai pazienti di ottenere i massimi benefici dal farmaco con effetti collaterali minimi. Potrebbe anche essere particolarmente vantaggioso per gli anziani, che spesso devono assumere molti tipi diversi di medicinali al giorno, o per pazienti con “condizioni complicate”, come cancro, malattie mentali e malattie infiammatorie intestinali.
La ricerca farmaceutica sulla stampa 3D si è sviluppata rapidamente negli ultimi cinque anni. Tuttavia, i ricercatori hanno notato che i metodi di stampa 3D più comunemente usati richiedono che il farmaco venga “trasformato in filamenti simili a spaghetti prima della stampa 3D”. Questo perché la modellazione a deposizione fusa (FDM) è uno dei metodi più comuni utilizzati per produrre forme farmaceutiche solide di dosaggio personalizzate. In alternativa, il sistema aperto di Arburg elabora granuli di plastica anziché filamenti, offrendo un elevato livello di libertà dei materiali.
I granuli possono essere prodotti utilizzando il tradizionale processo di granulazione farmaceutica. Su questa base, il Freeformer produce in modo additivo varie varianti di tablet e modelli di rilascio. Il processo Arburg Plastic Freeforming (APF) può produrre prodotti sanitari personalizzati completamente nuovi grazie alla stampa a deposizione di goccioline hot melt, che replica alcuni dei punti di forza della tecnologia a getto d’inchiostro. Il processo brevettato ha consentito ai ricercatori di attingere a una gamma completamente nuova di opzioni per produrre parti funzionali utilizzando granulati standard qualificati.
Il team, inclusi i professori Andy Gleadall e Richard Bibb della Loughborough University , ha rivelato che APF può essere utilizzato per riprodurre compresse porose con stampa 3D utilizzando polimeri farmaceutici e può produrre compresse con un’ampia gamma di riempimenti. I risultati dello studio indicano che la porosità può controllare i tassi di rilascio del farmaco nei sistemi rigonfiabili ed erodibili.
A causa dell’aumento dell’aspettativa di vita in tutto il mondo, cresce anche la domanda di prodotti farmaceutici. Un rapporto del 2019 del California Alta Bates Summit Medical Center ha rivelato che circa il 44% degli uomini e il 57% delle donne sopra i 65 anni assumono cinque o più farmaci ogni settimana, con il 12% di questa fascia di età che ne assume almeno dieci. La maggior parte di questi prodotti farmaceutici sono realizzati con dosaggi generici di principi attivi e schemi di rilascio che non soddisfano le esigenze del singolo paziente, portando a un trattamento eccessivo ed effetti collaterali indesiderati.
Preferibilmente, Qi propone farmaci più personalizzati per i pazienti in futuro: “Lavorando a fianco dei colleghi negli ospedali e nelle farmacie, ho visto in prima persona che le compresse personalizzate potrebbero essere una soluzione per pazienti pediatrici, geriatrici e con patologie croniche complesse”.
Nel 2015, Qi ha iniziato a studiare la stampa 3D con la tecnologia FDM. Tuttavia, si rese presto conto che i materiali che poteva usare erano limitati e non abbastanza flessibili, mentre le piattaforme aperte offrivano scarsa riproducibilità per i prodotti farmaceutici. Ha descritto che durante il processo FDM, i materiali farmaceutici vengono caricati termicamente due volte. Questo perché prima che il materiale possa essere scaricato attraverso un ugello caldo nel processo di produzione additiva, deve prima essere trasformato in filamenti tramite estrusione. Ma questo è tutt’altro che ideale per la sua ricerca poiché molti farmaci hanno una “scarsa stabilità termica”.
All’UEA, Qi e il suo team hanno confrontato diverse stampanti 3D ed erano “insoddisfatti di tutti i risultati”. In alternativa, la robusta soluzione di Arburg offriva loro alta precisione e accuratezza e la capacità di elaborare nuovi ed esclusivi materiali di produzione. Il team potrebbe utilizzare direttamente il granulato standard di polimeri farmaceutici comuni e ingredienti attivi. Inoltre, senza plastificanti aggiuntivi, il materiale plastico fuso potrebbe essere scaricato sotto forma di minuscole goccioline e utilizzato per la produzione additiva di farmaci su misura.
“Utilizzando il freeformer, è stato possibile testare e creare un’ampia gamma di varianti del livello di riempimento presso l’UEA”, ha affermato Qi. “La porosità della compressa ha permesso di regolare la velocità di rilascio del principio attivo. Il freeformer ha offerto al nostro team la flessibilità per ottimizzare varie densità e regolarle con precisione. La riproducibilità dei risultati è stata costante e robusta. “
I farmaci stampati in 3D potrebbero rivoluzionare i farmaci personalizzati, fornire un’eccellente soluzione per i pazienti , ridurre i costi sanitari e persino migliorare la sostenibilità. La capacità di AM di produrre dosaggi personalizzati di pillole significa lotti più piccoli e meno sprechi. Per i produttori di stampanti 3D, sarà anche una grande opportunità per sviluppare sistemi adatti ad ospedali e farmacie per la produzione su richiesta.
