Drukowanie leków za pomocą technologii 3D brzmi jak scenariusz filmu fantastycznego, ale niedługo może stać się faktem. Niewykluczone, że przyczyni się do tego badaczka z Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu, która pracuje nad wykorzystaniem druku 3D do wytwarzania zaawansowanych postaci leków.
Historia druku przestrzennego sięga połowy lat osiemdziesiątych XX w. Polega on na tworzeniu trójwymiarowych obiektów, w oparciu o zaprojektowany komputerowo model, w taki sposób, że kolejne warstwy materiału nakładane są na siebie aż do uzyskania zaprogramowanego kształtu. Wytwarzanie przyrostowe, bo tak początkowo nazywano druk 3D, obecne jest już w sektorze medycznym. Wspiera zarówno edukację lekarzy i studentów, czego przykładem może być tworzenie realistycznych modeli anatomicznych, jak i proces leczenia pacjentów. Specjaliści wykorzystują m.in. stworzone w 3D implanty, protezy czy fragmenty kości.
Druk 3D zajmuje też szczególne miejsce w sektorze farmaceutycznym, a na całym świecie trwają prace nad rozwojem tej technologii w tworzeniu nowych, spersonalizowanych postaci leków. W 2015 roku agencja ds. Żywności i Leków (FDA) dopuściła do obrotu pierwszy specyfik, wytwarzany z wykorzystaniem technologii przyrostowych. Jest to produkt leczniczy stosowany w terapii epilepsji, którego przewagą nad tradycyjną tabletką jest szybki początek działania (tabletka rozpadająca się w jamie ustnej) i duża zawartość substancji czynnej.
W Europie, jak dotąd, nie zarejestrowano żadnego produktu leczniczego, wytwarzanego z wykorzystaniem druku 3D. Chce to zmienić Marta Kozakiewicz-Latała z Katedry i Zakładu Technologii Postaci Leku Wydziału Farmaceutycznego Uniwersytetu Medycznego im. Piastów Śląskich we Wrocławiu. Wraz ze swoim promotorem, dr. hab. Karolem Nartowskim, będzie pracować nad zrozumieniem zjawisk fizycznych, które mają znaczenie dla rozwoju technologii przyrostowych i wytwarzania spersonalizowanych leków, zgodnie z paradygmatem „knowledge based design”.
Kluczowa będzie ocena, w jaki sposób mieszalność leku, polimeru i plastyfikatora wpływa na jakość i właściwości materiału używanego do druku, czyli filamentu – wyjaśnia Marta Kozakiewicz-Latała.
Filament to termoplastyczne tworzywo, które wyglądem przypomina makaron spaghetti. Jeśli jednak ma służyć produkcji leków w technologii 3D, naukowcy muszą dokładnie określić proporcje i właściwości materiałów, z których powstanie, a więc polimerów i substancji leczniczych oraz pomocniczych (tzw. plastyfikatorów). Materiały te, w formie sproszkowanej, są ze sobą mieszane, a następnie poddawane procesowi ekstruzji na gorąco w kontrolowanej temperaturze i pod kontrolowanym ciśnieniem. Finalnie muszą stworzyć mieszankę jednorodną, zarówno pod względem fizycznym, jak i molekularnym, co będzie miało wpływ na stabilność i jednolitość zawartości substancji aktywnej w wydrukowanych tabletkach.
Naszym zadaniem jest stworzenie filamentu o jakości farmaceutycznej oraz przeprowadzenie badań nad mieszalnością leków z polimerami i substancjami plastycznymi oraz wpływem fazy leku, amorficznej lub krystalicznej, na właściwości mechaniczne filamentów – tłumaczy badaczka.
Jeśli projekt zakończy się powodzeniem, pozwoli to na uruchomienie procesu produkcji leków dostosowanych do potrzeb konkretnych pacjentów. To z kolei dałoby szansę na poprawę jakości życia chorych i zmniejszenie ryzyka wystąpienia działań niepożądanych. Druk 3D pozwala również zaprojektować lek o dowolnym kształcie, co zapewnia kontrolę dostępności farmaceutycznej, którą określa się jako ilość substancji czynnej, uwolnionej z postaci leku w jednostce czasu. Dodatkowo, dzięki wykorzystaniu różnych materiałów, tabletka może w poszczególnych warstwach zawierać inne substancje aktywne, w efekcie czego pacjent zażywający wiele leków, mógłby je przyjmować w jednej, spersonalizowanej pastylce.
Projekt pt. „Zrozumienie mieszalności układów lek/polimer/plastyfikator i jej wpływu na właściwości mechaniczne polimerowych filamentów do przetwarzania w technologii przyrostowej FDM” jest finansowany ze środków Narodowego Centrum Nauki.
Anna Szejda, źródło: UMW