Широко известная трехмерная 3D печать развивалась впечатляющими темпами в последние годы. Это произвело революцию в прототипировании и производственных процессах во многих отраслях, включая автомобильную, аэрокосмическую и медицинскую промышленность.
В фармацевтической области 3D-печать позволяет изготавливать новые системы доставки лекарственных средств с беспрецедентной сложностью и точностью. Такая технология обеспечивает детальный пространственный состав и контролируемые модели высвобождения, невозможные при использовании обычных рецептурных методов. Скорость и гибкость 3D-печати также приближают здравоохранение к цели персонализированной медицины - изготавливать по требованию заказчика на месте продукты, отвечающие потребностям конкретного пациента. Достигнутые в этом направлении успехи в основном касаются простых пероральных лекарственных форм, в которые включаются отдельные или комбинации нескольких препаратов.
Пространственно-временной контроль над высвобождением лекарств был продемонстрирован путем корректировки содержания полимеров, геометрии, компартиментализации или схемы заполнения. Прецедент для этих систем создало недавнее одобрение Управлением по контролю за продуктами питания и лекарствами США первой таблетки противоэпилептического препарата с быстрой 3D печатью.
3D-печать может выйти далеко за рамки производства сложных планшетов, например, изготавливая персонализированные носимые устройства с возможностью стабильного выпуска лекарств, где можно полностью использовать исключительные преимущества 3D-печати, связанные с формообразованием материала. В этом сценарии аддитивное производство может сочетаться с технологией 3D сканирования, которая фиксирует информацию об анатомических особенностях пациента и создает устройство, точно соответствующее его размерам и геометрическим требованиям.
В последнее время ведутся исследования в области 3D сканирования и печати патчей с лекарственным наполнением, адаптированных к анатомическим особенностям пациента, таким как нос. Основная причина разрыва между прототипированием и применением заключается в том, что, несмотря на значительный прогресс, достигнутый в технологиях 3D-печати, материалы и стандартизированные процедуры остаются в целом неадекватными с фармацевтической точки зрения. Это препятствует разработке последовательных, масштабируемых, отпечатанных 3D-устройств лекарственной фиксации.
Создание систематического 3D-прототипа привело к первому в мире исследованию носимого перорального устройства с 3D печатью в виде зубной капы. Капа, широко используемое устройство для защиты или выравнивания зубов, было выбрано для подтверждения концепции пероральной доставки, чтобы использовать возможность настройки формы с помощью 3D-печати.
Персонализированные капы, которые могут быть напечатаны в 3D-формате на основе оттисков зубов, полученных в результате индивидуального внутриротового сканирования, могут доставить предварительно нагруженное соединение в полость рта. В частности, заболевания полости рта можно лечить путем локального стабильного выпуска препарата из капы. Защитные капы с хлоргексидиновым покрытием были ранее протестированы у людей на подавление развития бактерий полости рта.
- В качестве модельного препарата был выбран клобетазол пропионат, поскольку он является эффективным местным препаратом для борьбы с воспалением полости рта, например, лишайниковый планус.
- Из различных технологий 3D-печати выбрали метод моделирования плавящегося осаждения. При таком методе расплавленный термопластик осаждается на печатный слой для послойного наращивания объектов. Этот процесс производства не требует органических растворителей или токсичных фотоактивных смол, что позволяет обойти потенциальные риски для здоровья или другие препятствия для клинического применения.
- Для облегчения клинической трансляции в качестве термопластичных полимеров выбрали немодифицированный полимер и поливиниловый спирт, поскольку они широко используются. На основе этих двух полимеров изготовили три типа капы, различающихся по конструкции и составу материала, и оценили их на добровольных началах на предмет пригодности в качестве средств доставки лекарств.
Капы продемонстрировали способность интегрировать лекарства для потенциального лечения воспаления полости рта. По сравнению с традиционными рецептурами местных растворов или гелей, которые периодически наносятся в высоких дозах, капа на основе 3D-печати:
- высвобождает со временем действующее вещество;
- минимизирует смывание через слюну или просачивание лекарств;
- обеспечивает целенаправленный контроль над районами, где необходимо лечение;
- повышает эффективность лечения и уменьшает нежелательные побочные эффекты.
Приспособленная для 3D-печати капа позволяет полностью настраивать процесс выпуска и проектирования, что считается важным шагом на пути преодоления разрыва между моделированием и клиническим применением устройств доставки лекарственных средств с 3D-печатью. Данное исследование представляет собой платформу для разработки и перевода устройств доставки лекарственных средств нового поколения для персонализированной терапии.