Tabletki z drukarki

Drukowanie leków za pomocą technologii 3D brzmi jak scenariusz filmu fantastycznego, ale niedługo może stać się faktem. Niewykluczone, że przyczyni się do tego mgr Marta Kozakiewicz-Latała z Wydziału Farmaceutycznego UMW. Nasza badaczka, w ramach konkursu organizowanego przez Narodowe Centrum Nauki, otrzymała prawie 200 tys. zł na prace związane z wykorzystaniem druku 3D do wytwarzania zaawansowanych postaci leków.

Anna Szejda

Historia druku przestrzennego sięga połowy lat 80. 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 r. 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 tradycyjna tabletką jest szybki początek działania (tabletka rozpadająca się w jamie ustnej) i duża zawartość substancji czynnej.

W Europie, jak dotąd, nie zarejestrowano żadenego produktu leczniczego, wytwarzanego z wykorzystaniem druku 3D. Chce to zmienić mgr Marta Kozakiewicz-Latała z Katedry i Zakładu Technologii Postaci Leku Wydziału Farmaceutycznego UMW. Jej projekt pt. "Zrozumienie mieszalności układów lek/polimer/plastyfikator i jej wpływu na właściwości mechaniczne polimerowych filamentów do przetwarzania w technologii przyrostowej FDM", otrzymał grant z NCN. W czasie jego trwania, badaczka wraz z opiekunem merytorycznym i promotorem, dr. hab. Karolem Nartowskim, będą pracować nad zrozumieniem zjawisk fizycznych, które mają znaczenie dla rozwoju technologii przyrostowych i wytwarzania spersonalizowanych leków, zgodnie z paradygmatem "knowledge based design".

– W naszym projekcie kluczowa będzie ocena, w jaki sposób mieszalność leku, polimeru i plastyfikatora wpływa na jakość i właściwości materiału używanego do druku, czyli filamentu – wyjaśnia mgr 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 będzie stworzenia 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.

Powodzenie projektu umożliwiłoby proces 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 określamy 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.