3D-печатное будущее фармацевтики может принять необычные формы

Когда мы думаем о лекарствах, первое, что приходит в голову, это таблетки и пилюли, не так ли? А замечали ли вы, что практически все они имеют одинаковую форму, круглую в случае таблеток и закругленную цилиндрическую в случае капсул? Тому есть простое объяснение, кроющееся в методах, используемых для изготовления готовых препаратов.С капсулами все понятно: полая цилиндрическая форма идеально подходит для наполнения легкорастворимой капсулы лечебным порошком. С таблетками все тоже достаточно просто: для их изготовления используются шнековые экструдеры, в которых препарат в виде порошка нагревается до спекания частиц, а получаемый «батон» нарезается на ломтики-таблетки. Но эта геометрическая форма далеко не идеальна с точки зрения эффективности доставки препарата. Как вариант, используется прессовка в формы, но и этот метод не особенно гибок, да и более сложен. Мало того, стандартизированные размеры таблеток вызывают определенные сложности с индивидуальной дозировкой. По пол-таблетки три раза в день? Неудобно и очень приблизительно. Группа исследователей из Университетского колледжа Лондона исследует более эффективные геометрические формы, используя аддитивные производственные технологии. Применение 3D-печати позволило протестировать конфигурации, непосильные для традиционных шнековых экструдеров. Кроме того, аддитивное производство позволяет с легкостью регулировать объем материала, используемого для изготовления отдельных образцов. «В будущем производство препаратов будет отходить от практики массового производства в сторону изготовления лекарств с индивидуальной дозировкой», – считают исследователи. «Для выполнения этой задачи необходимо исследовать и внедрять новаторские производственные методы. Одним из вариантов, обладающих необходимым потенциалов, является 3D-печать».Низкая стоимость и высокая доступность FDM-принтеров обусловила выбор аддитивной технологии, использованной в экспериментах. Но как сделать лекарственный филамент? Исследователи нашли простое и элегантное решение: вооружившись экструдером FilaBot, они изготовили пруток из PVA-пластика с 4%-м содержанием парацетамола. Почему PVA? Просто потому, что чистый поливиниловый спирт нетоксичен и растворяется в воде. Именно возможность создания водорастворимых структур и делает его привлекательным в глазах печатников. Для изготовления опытных образцов был выбран 3D-принтер MakerBot Replicator 2.Цифровые модели были созданы с помощью AutoCAD 2014 и обработаны стандартным для «репликаторов» четвертого поколения слайсером MakerWare. Набор моделей состоял из кубика, пирамиды, цилиндра, шара и торуса. В настройках печати ничего примечательного нет, если не считать 100% наполнения, так как целью эксперимента было определение наиболее быстрорастворимой формы определенной массы. Да, для печатников это может показаться детской забавой. Пирамидка? Пара пустяков! Но для традиционной фармацевтической отрасли даже такие простые формы непрактичны. «Производство подобных конфигураций прессовкой было бы чрезмерно сложно на практике, поэтому сразу стало ясно, что 3D-печать наиболее перспективна с точки зрения создания индивидуально дозированных препаратов в форме таблеток сложной геометрической формы», – поясняют исследователи. Тестирование образцов одинаковой массы показало, что наиболее эффективны пирамидки, наиболее быстродействующими оказались «бублики», а самыми медленными вышли цилиндры. Что касается химической композиции препарата, то она не перенесла изменений в ходе экструзии, что само по себе хорошо. В любом случае, зависимость скорости усвоения препарата от соотношения площади внешней поверхности таблетки к ее объему была подтверждена на практике, а исследователи сделали первый шаг в сторону выявления идеальной формы для таблетки. Дополнительные эксперименты исследовали поведение геометрических фигур с одинаковой площадью внешней поверхности и одинаковым объемом.Как считают исследователи, применение аддитивных технологий в производстве лекарственных препаратов позволит не только регулировать усвояемость и дозировку, но даже добиваться прицельной доставки препарата к определенным участкам пищеварительного тракта индивидуальных пациентов за счет регулировки толщины растворимой оболочки.