Un dispositivo stampato in 3D con un sistema attivabile e controllabile a distanza per la somministrazione di farmaci antitumorali su richiesta utilizzando un campo magnetico a macroscala integrato

I RICERCATORI SVILUPPANO UN SISTEMA DI RILASCIO DI FARMACI INNESCABILE STAMPATO IN 3D USANDO IL CAMPO MAGNETICO

I ricercatori nel Regno Unito e negli Stati Uniti hanno sviluppato un dispositivo stampato in 3D con un sistema attivabile e controllabile a distanza per la consegna di farmaci su richiesta utilizzando un campo magnetico macroscala integrato.

Con la crescente domanda di medicina e dispositivi medici personalizzati, i ricercatori spiegano che i sistemi di erogazione di farmaci attivabili su richiesta tramite campi magnetici sono aumentati significativamente negli ultimi anni. La stessa tecnologia di stampa 3D è già stata applicata più volte nello sviluppo di forme di dosaggio personalizzate, grazie alla sua elevata precisione e capacità di produzione accurata.

Combinando le due tecnologie, i ricercatori hanno mirato a creare un dispositivo di erogazione di farmaci attivabile in grado di fornire un metodo sicuro, a lungo termine e riutilizzabile per il trattamento di malattie localizzate per condizioni e malattie come il cancro. Per illustrare il comportamento di rilascio del farmaco del dispositivo, è stata utilizzata con successo una sostanza anticancro come farmaco modello, che descrivono nel loro documento di ricerca.

Vantaggi dei sistemi di consegna dei farmaci

Lo scopo dei sistemi di rilascio dei farmaci, spiegano gli autori dello studio, è quello di “fornire profili di rilascio di farmaci predeterminati garantendo distribuzione e assorbimento ottimali dei composti farmaceutici, che migliorano l’efficacia terapeutica e minimizzano gli effetti collaterali offrendo un farmaco più sicuro, più conveniente ed efficiente somministrazione nell’uomo con maggiore compliance del paziente. “

L’uso di sistemi di rilascio di farmaci può potenzialmente abilitare profili di rilascio di farmaci predeterminati che possono migliorare l’efficacia, la sicurezza e la conformità dei pazienti. Tuttavia, i ricercatori spiegano che per i sistemi di somministrazione di farmaci convenzionali è stato difficile mantenere livelli di concentrazione di farmaci che evitano l’inefficacia (sottodosaggio) o tossicità (sovradosaggio) all’interno della finestra stretta per l’intervallo terapeutico di un farmaco. Pertanto, è importante che i sistemi di rilascio dei farmaci siano progettati per modulare il rilascio dei farmaci in termini di tempo, frequenza e posizione che, secondo i ricercatori, “mostrerebbero notevoli progressi nella consegna di farmaci, come antidolorifici, ormoni e agenti chemioterapici. ”

Il dispositivo di rilascio della droga di Renishaw. Immagine via Renishaw.
Il dispositivo di rilascio della droga di Renishaw. Immagine via Renishaw.
Il campo della medicina personalizzata ha attirato molta attenzione negli ultimi anni in quanto ha la capacità di fornire ai pazienti “un trattamento superiore con una considerazione globale delle proprie condizioni farmacogenomiche, anatomiche e fisiche”, scrivono i ricercatori. C’è stato un aumento della domanda di un metodo su misura di forme di dosaggio per soddisfare i pazienti a causa di combinazioni di dosaggio o dosaggio inadeguate, che ha causato vari effetti avversi dalla terapia farmacologica.

Sistemi di consegna di farmaci stampati in 3D

Per affrontare queste sfide e soddisfare le esigenze di medicina personalizzata e forme di dosaggio farmaceutico, sistemi di consegna di farmaci stampati in 3Dsono stati utilizzati e sviluppati con successo per varie applicazioni al posto di sistemi di somministrazione di farmaci fabbricati tradizionalmente. Ciò è dovuto alle precise capacità di produzione della tecnologia di stampa 3D, nonché alla sua compatibilità con materiali complessi, secondo i ricercatori: “Questa tecnologia può ottenere una composizione spaziale dettagliata e flessibile e fornire materiali di partenza più disponibili (come inchiostri colloidali, bio -ink e polimeri) per la produzione complessa e precisa senza precedenti di DDS 3D. Varie tecniche, vale a dire a base di polvere (PB), stereolitografia (SLA), sinterizzazione laser selettiva (SLS), stampa a getto d’inchiostro e modellizzazione della deposizione fusa (FDM) sono state esplorate nelle applicazioni farmaceutiche “.

In effetti, un recente numero speciale redatto da scienziati della Queen’s University di Belfast esplora la produzione di prodotti farmaceutici e dispositivi di consegna di farmaci utilizzando una varietà di tecnologie di stampa 3D. Il documento mira a esplorare i modi in cui la consegna dei farmaci può beneficiare della stampa 3D. I recenti progressi nel campo dei dispositivi di rilascio di farmaci stampati in 3D sono venuti da artisti del calibro di Renishaw , che ha avviato uno studio medico per aiutare i malati di morbo di Parkinson, con un impianto che trasporta il fattore neurotrofico della dopamina cerebrale nelle aree colpite del cervello.

In particolare, i ricercatori evidenziano la stampa 3D FDM da utilizzare nello sviluppo di dispositivi per la consegna di farmaci grazie alle sue “modalità economiche, economiche e versatili per la produzione di oggetti solidi sofisticati”. Con questo in mente, i ricercatori hanno iniziato a creare un sistema di somministrazione di farmaci in grado di ottenere una somministrazione altamente precisa e dinamica dei farmaci in modo attivo e immediato. Lo hanno fatto usando un sistema di erogazione di farmaci innescabile a campo magnetico con un serbatoio stampato 3D FDM e spugne magnetiche di polidimetilsilossano (PDMS).

I ricercatori hanno progettato il serbatoio utilizzando Solidworks, quindi lo hanno stampato in 3D in PLA utilizzando un sistema FDM Robo R2. Hanno quindi fabbricato spugne magnetiche porose, progettate per adattarsi alla forma dello spazio vuoto del serbatoio sul fondo. Prima di essere inseriti nel dispositivo stampato in 3D, i ricercatori hanno immerso i cilindri di spugna nella soluzione farmaceutica modello, 5-fluorouracile (FLU), prima di chiudere ermeticamente le due parti del serbatoio. I ricercatori sono stati in grado di misurare la quantità di farmaco caricata nel dispositivo pesando l’apparato prima e dopo.


Usando una barra magnetica ed eseguendo una serie di test riusciti, i ricercatori hanno scoperto che erano in grado di controllare attivamente il rilascio del farmaco del dispositivo controllando il campo magnetico, a causa della contrazione dell’estensione della spugna magnetica macroporosa all’interno. Quando si posizionava la barra sul lato del dispositivo, il 50 percento, l’80 percento e il 90 percento del farmaco venivano sciolti rispettivamente al round 20, 55 e 140 minuti. Questa posizione è stata definita come lo stato “on” dai ricercatori. Al contrario, lo stato di disattivazione del rilascio del farmaco potrebbe essere realizzato dalla barra magnetica posta nella parte inferiore del dispositivo poiché solo il 10% percento del farmaco potrebbe essere rilasciato entro 12 ore.

Concludendo il documento, gli autori scrivono: “Questo dispositivo ha il potenziale per essere ottimizzato come un impianto sicuro ea lungo termine a causa della sua grande capacità di caricamento del farmaco. Può essere il componente chiave di un sistema multifunzionale, impiantabile e intelligente di rilascio di farmaci per il rilascio controllato di sostanze terapeutiche per evitare frequenti iniezioni o vari sofisticati regimi di dosaggio. “

Questo documento, ” Nuovo dispositivo stampato in 3D con sistema integrato di distribuzione di farmaci antitumorali innescabili con campo magnetico macroscale integrato “, è pubblicato in Colloidi e Superfici B: Biointerfacce . È scritto da Kejing Shi, Rodrigo Aviles-Espinosa, Elizabeth Rendon-Morales, Lisa Woodbine, Mohammed Maniruzzaman e Ali Nokhodchia.

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