Naukowcy łączący druk 3D FDM z wytłaczaniem termotopliwym w systemach podawania leków

Często widzieliśmy drukowanie 3D używane do tworzenia systemów dostarczania leków, ale trójka naukowców z University of Sussex łączy technologię FDM z czymś, co nazywa się wytłaczaniem na gorąco (Hot-Melt Extrusion) lub HME, aby zrobić to samo. Deck Khong Tan, Mohammed Maniruzzaman i Ali Nokhodchi z uniwersyteckiego Laboratorium Badań Farmaceutycznych, ostatnio opublikowali pracę zatytułowaną "Zaawansowane zastosowania farmaceutyczne wytłaczania gorącego stopu w połączeniu z drukowaniem 3D metodą Fused Deposition Modeling (FDM) dla spersonalizowanego dostarczania leków", wyszczególnia ich pracę.

Streszczenie brzmi: "Najbardziej popularna technologia druku 3D nosi nazwę Fused Deposition Modeling (FDM), która wykorzystuje jako materiał wyjściowy włókna termoplastyczne, a następnie wytłacza materiał w kolejnych warstwach powyżej jego topnienia temperatura, aby utworzyć obiekt 3D. Te włókna mogą być wytwarzane przy użyciu technologii Hot-Melt Extrusion (HME). Zaletą stosowania HME do wytwarzania włókien polimerowych do drukowania FDM jest to, że można uzyskać jednorodną stałą dyspersję dwóch lub więcej farmaceutycznych substancji pomocniczych, tj. Polimerów, a termostabilny lek można nawet wprowadzić w kompozycji włókien ciągłych, co jest poza tym niepraktyczne z innymi techniki. Dzięki wprowadzeniu technik HME do drukowania 3D rozwój filamentów może poprawić biodostępność i rozpuszczalność leków, a także utrzymać uwalnianie leku przez dłuższy czas. Ta ostatnia jest szczególnie ważna, gdy implanty medyczne są rozważane za pomocą drukowania 3D. W ostatnich latach obserwuje się rosnące zainteresowanie wdrażaniem ciągłej metody wytwarzania produktów farmaceutycznych i ich wytwarzania, w celu zapewnienia wysokiej jakości i skuteczności przy mniejszych różnicach między seriami produktów farmaceutycznych. Technologię HME i FDM można połączyć w jedną zintegrowaną platformę przetwarzania ciągłego. W tym artykule dokonano przeglądu zasady działania metody wytłaczania na gorąco i modelowania osadzania stopionego oraz sposobu połączenia tych dwóch technologii w celu wykorzystania zaawansowanych zastosowań farmaceutycznych. "

Technologia HME została pierwotnie opracowana w latach 30. XX wieku w celu produkcji tworzyw sztucznych i wyroby gumowe, ale od lat 80. XX w. wzrasta zainteresowanie ich zastosowaniem w przemyśle farmaceutycznym, ponieważ technologia ta może być również wykorzystywana do produkcji włókien do druku 3D FDM - idealnego dla systemów dostarczania leków.

Aktywny składniki farmaceutyczne (API) są następnie mieszane z polimerem termoplastycznymwytłaczane jako filamenty. Jest to ciągły proces, w którym ciśnienie i ciepło są topione lub zmiękczane przez otwory w celu stworzenia nowych produktów o jednolitej gęstości i kształcie.

Samo wytłaczanie może zmienić fizyczne właściwości substancji, gdy jest wymuszone. przez matrycę lub otwór, w kontrolowanych warunkach, na wytłaczarce gorącego stopu, która zawiera grzejniki do topienia materiałów i jest jednym z głównych składników HME; inne zawierają silnik, lufę wytłaczającą i obracające się śruby wewnątrz cylindra.

Naukowcy wyjaśnili: "Śruby w wytłaczarce mogą zapewnić naprężenie ścinające i intensywne mieszanie materiałów. Tarcie wytworzone przez śruby w cylindrze i dostarczone ciepło powoduje stopienie materiału polimerowego. Śruba następnie przenosi stopiony materiał na beczkę. Wytłaczarka jest sterowana za pomocą centralnego sterownika elektrycznego, który jest połączony bezpośrednio z zespołem wytłaczającym. Niektóre z parametrów przetwarzania, które można kontrolować, to prędkość ślimaka w obrotach na minutę (RPM), prędkość posuwu, temperatura wzdłuż cylindra i matrycy oraz poziom podciśnienia do odgazowywania. "

Ponieważ proces HME jest elastyczny i może spełniać wymogi regulacyjne przy wytwarzaniu postaci dawkowania, jest obecnie często stosowany w aplikacjach farmaceutycznych CD3D . < p> "Podczas procesu wytłaczania na gorąco w farmaceutycznych postaciach dawkowania, API, termoplastyczny nośnik polimerowy i środki ułatwiające przetwarzanie, takie jak plastyfikatory i przeciwutleniacze, ogrzewa się i miesza w wytłaczarce, a następnie przepuszcza przez dyszę do kształtów obejmujących granulki, cylinder lub filmy "- napisali naukowcy. "W ostatnich latach wiele pracy dowiodło, że HME ma zdolność poprawiania rozpuszczalności i biodostępności słabo rozpuszczalnych leków."

Łączenie technologii z drukowaniem 3D FDM może pomóc w zwiększeniu zakresu użytecznych polimerów FDM, poprawić użyteczność drukarek 3D FDM w wielu branżach, a ostatecznie usprawnić złożone procesy konwencjonalnych metod wytwarzania produktów farmaceutycznych.

"Potężna technologia przetwarzania HME również przyciągnęła wiele uwagi przy opracowywaniu różnych rodzajów leków systemów dostarczania, ponieważ otworzyła możliwość wykorzystania niektórych cząsteczek, które wcześniej wydawały się nieodpowiednie do wytwarzania farmaceutycznych postaci dawkowania "- napisali naukowcy. "Jego zdolność i wydajność wwytwarzanie stałych dyspersji umożliwiło również opracowanie trwałych, zmodyfikowanych i ukierunkowanych systemów dostarczania leków. Różne systemy uwalniania leku można osiągnąć kontrolując formulacje i parametry przetwarzania przy użyciu HME. "

HME, który nie wymaga użycia rozpuszczalnika, może być stosowany do wytwarzania leków o mniej gorzkim smaku. smak, a jednocześnie skraca czas produkcji i zwiększa wydajność procesu. Ale proces ten nie jest pozbawiony problemów - wymaga wysokiego nakładu energii dla sił ścinających i podwyższonej temperatury cylindra wytłaczarki, co może powodować degradację termiczną API. Trwają jednak badania mające na celu rozwiązanie tych problemów za pomocą różnych metod inżynieryjnych, wraz z odpowiednim zaprojektowaniem i opracowaniem sprzętu.