Interview mit einem Experten:Dr. Alvaro Goyanes von FabRx

Eine der faszinierendsten Entwicklungen in der additiven Fertigung der letzten Jahre war der Pharmasektor:der Einsatz von 3D-Druckern zur Herstellung von Medikamenten in Tablettenform. Es war uns eine Ehre, uns mit einem der Pioniere dieser Technologie, Dr. Alvaro Goyanes, zusammenzusetzen, um ihre Einführung, die Fortschritte, die sie gemacht hat, zu diskutieren und was wir von seiner laufenden Forschung bei FabRx in den kommenden Jahren erwarten können.

Wie ist Ihr Interesse am 3D-Druck entstanden?

3D-Druck ist heute weit verbreitet, um viele verschiedene Arten von Objekten mit einer Vielzahl von Materialien herzustellen. Ich denke, fast jeder kennt diese Technologie heutzutage. Auch wenn Sie 3D-Druck bei der Arbeit oder in Ihrem täglichen Leben nicht verwenden, werden jeden Tag immer mehr Objekte durch 3D-Druck erstellt.

In meinem Fall war der erste 3D-Drucker, den ich verwendet habe, ein Fused Depositionsmodellierungsdrucker (FDM) von Makerbot an der School of Pharmacy des University College London (UCL). Der Drucker wurde ursprünglich gekauft, um kundenspezifische Laborgeräte und Verbrauchsmaterialien für die Forschung herzustellen und so die Kosten zu senken.

Was führte zu der Idee, 3D-Druck zur Herstellung von Medizin zu verwenden?

Einer der Gründungspartner von FabRx, Prof. Simon Gaisford, leitet eine Forschungsgruppe an der UCL School of Pharmacy, die sich auf den Einsatz von Tintenstrahldruck zur Herstellung von Medikamenten konzentriert. Prof. Gaisford und seine Gruppe stellen seit vielen Jahren verschiedene Arten von tintenstrahlgedruckten Medikamenten her, hauptsächlich Filme für die orale und bukkale Verabreichung und Pflaster für die topische Medikamentenverabreichung. Tintenstrahldruck ist eine zweidimensionale Drucktechnologie (derselbe Druckertyp, den jeder zu Hause oder am Arbeitsplatz hat), der ein Substrat zum Drucken erfordert, z. Waffel oder Folie. Die Idee, ohne Substrat zu drucken, entstand ganz natürlich; Wir wollten ganze Formulierungen selbst herstellen, und der 3D-Druck ermöglicht die Herstellung ganzer 3D-gedruckter Tabletten (Printlets), die jedes Medikament ohne Verwendung eines Substrats enthalten.

Was waren die größten Herausforderungen, als Sie mit der Erforschung dieser Technologie begannen?

Das Hauptproblem bestand darin, dass die von uns verwendeten Drucker nicht für den Druck von Medikamenten ausgelegt waren. Außerdem waren die normalerweise beim 3D-Druck verwendeten Materialien nicht für den menschlichen Verzehr geeignet, da die meisten von ihnen giftig waren. Von Anfang an beobachteten wir auch den Abbau der Medikamente während des Druckprozesses und was den Prozess für pharmazeutische Anwendungen ungeeignet macht.

Um diese Probleme zu lösen, mussten wir die Verwendung von pharmazeutischen Materialien in den 3D-Druckern evaluieren und die Drucker auch anpassen und modifizieren, um mit diesen Materialien zu arbeiten. Zur Verbesserung der Technologie ist mehr Forschung an neuen Materialien erforderlich, aber der derzeitige Druck von 3D-Medikamenten hängt nicht davon ab. Im pharmazeutischen Bereich stellen wir seit mehr als einem Jahrhundert Tabletten durch Kompression her und die Materialien und Technologien, die wir heute verwenden, sind nicht mehr dieselben wie zu Beginn. Wir stehen am Beginn einer neuen Phase, also gibt es Raum für Verbesserungen.

Wie würden Sie von den verschiedenen Drucktechnologien, die Sie derzeit bei FabRx erforschen, deren jeweilige Vor- und Nachteile beschreiben?

Wir bei FabRx verfügen über spezielle Erfahrung im Einsatz aller in der Pharmazie verfügbaren 3D-Drucktechnologien, konzentrieren uns jedoch insbesondere auf Fused Deposition Modeling (FDM), Materialextrusion, selektives Lasersintern (SLS) und Stereolithographie (SLA). Jede Technologie hat Vor- und Nachteile, die Auswahl der Technologie erfolgt jedoch nach den Eigenschaften der Printlets, die wir herstellen möchten, z.B. schnell auflösende Tabletten, Tabletten mit kontrollierter Freisetzung, kaubare Formulierungen, Schmelztabletten. Im Allgemeinen sind Printlets neuartige Arzneimittelformulierungen, die personalisierte Dosis- und kontrollierte Arzneimittelfreisetzungsprofile erreichen, die auf die individuellen Bedürfnisse jedes Arzneimittels zugeschnitten werden können und die mit anderen Herstellungsverfahren nicht ohne weiteres hergestellt werden können. Fachwissen in der Formulierungsentwicklung und Know-how in der 3DP-Technologie und die Eigenschaften von Arzneimittelhilfsstoffen sind die wichtigsten Fähigkeiten für die Auswahl der besten 3D-Drucktechnologie für jede Anwendung. Generell gilt der FDM-Druck als die vielversprechendste Technologie für die Zubereitung personalisierter Medikamente an der Ausgabestelle, z.B. Krankenhäuser oder Apotheken, aber die Beschaffung eines mit dem Medikament beladenen Filaments, das als Ausgangsmaterial für FDM verwendet wird, macht den gesamten 3D-Druckprozess zu einer Herausforderung.

Welche jüngsten Fortschritte bei 3D-Druckmaterialien und -technologien freust du dich derzeit am meisten?

3D-Drucksysteme entwickeln sich sehr schnell und die Kosten sinken. Heutzutage bietet der 3D-Druck die Möglichkeit, durch automatisierte Kontrolle der Medikamentendosis ein personalisiertes Medizinsystem zu erstellen und ist sowohl für niedrige als auch für hohe Medikamentenkonzentrationen geeignet. Darüber hinaus ist es möglich, mehrere Medikamente in ein Printlet zu integrieren, um Kombinationen mit fester Dosis herzustellen. Durch die Auswahl der Hilfsstoffe oder des Darreichungsformdesigns kann der Freisetzungszeitpunkt und/oder die Freisetzungskinetik jedes Medikaments fein abgestimmt werden.

Wir haben kürzlich eine Arbeit über den Einsatz des SLS-Drucks in der Pharmazie veröffentlicht . Vor dieser Veröffentlichung wurde es nicht für möglich gehalten, ein laserbasiertes 3D-Drucksystem zur Herstellung von Printlets ohne Abbau der Medikamente zu verwenden. Wir haben jedoch bewiesen, dass dies jetzt möglich ist.


Wie sehen Sie die Entwicklung des 3D-Drucks für Arzneimittel in naher Zukunft?

Da neue Medikamente mit zunehmender Wirksamkeit und unterschiedlichen Wirkungen innerhalb der Bevölkerung entwickelt werden, müssen neue Herstellungsmethoden und neue Lieferketten in Betracht gezogen werden, um das Paradigma personalisierter Medikamente zu verwirklichen. Heutzutage werden Medikamente in der Regel in großtechnischen Verfahren hergestellt, was den Bereich der verfügbaren Dosisstärken einschränkt. Der 3D-Druck (3DP) hat Potenzial als Point-of-Dispensing-Fertigungstechnik, aber die aktuelle Technologie kann nicht verwendet werden, um Medikamente für den menschlichen Gebrauch herzustellen. Aus unserer Sicht wird die 3DP-Technologie schnell weiterentwickelt, optimiert und an die pharmazeutische Herstellung angepasst. Die Technologie ermöglicht die Herstellung individueller Tabletten nach pharmazeutischen Qualitätsstandards und ermöglicht die Überprüfung der Dosis in jeder Tablette durch In-situ-Analyse – die wichtigste gesetzliche Voraussetzung für die Abgabe eines Arzneimittels.

In the In naher Zukunft werden Apotheken für einige spezifische Behandlungen 3D-Drucker haben und Medikamente speziell für Patienten vor Ort ausdrucken, aber ich kann mir in ferner Zukunft ein Szenario vorstellen, in dem der Hausarzt das Rezept per E-Mail an Ihren 3D-Drucker schickt zu Hause.

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