II godišnja CInMED konferencija
Dr sci Marija Đuranović, spec.
Centar za promet i bezbjednu primjenu ljekova, CInMED
Dr Marija Đuranović se kroz predavanje osvrće na značaj primjene 3D štampe kao inovativne tehnologije proizvodnje u farmaciji, za koju se predviđa da će postati metoda prvog izbora za izradu personalizovanih terapijskih sistema jedinstvenih karakteristika. Međunarodna organizacija za standarde (engl. International standard organization, ISO) definiše 3D štampu kao „postupak proizvodnje predmeta taloženjem (deponovanjem) materijala primjenom glave, odnosno, mlaznice štampača, ili primjenom neke druge tehnike štampanja”. Početkom 1980. godine Charles Hull je izumio 3D štampu, namijenjenu za korišćenje u inženjerstvu, industriji automobila, avijaciji i industrijskoj proizvodnji robe široke namjene i potrošnje. Međutim, ova tehnologija proizvodnje je intenzivno počela da se primjenjuje 2012. godine. Razvoj 3D štampe i pojava novih biokompatibilnih materijala pogodnih za štampanje doprinijeli su implementaciji ovakve vrste proizvodnje u oblasti farmacije i medicine.
Kako dr Đuranović objašnjava, 3D štampa podrazumijeva proizvodnju predmeta nanošenjem materijala u slojevima, direktno iz 3D CAD (engl. Computer Aided Design) modela, kada je moguće proizvesti predmet bilo kojeg oblika i veličine. 3D štampa koristi koncept „odozdo prema gore“, gdje se slojevi materijala za štampanje (žive ćelije, drvo, metali, termoplastični materijali itd.) smještaju jedan na drugi gradeći 3D predmet. Otuda se za 3D štampu koriste i drugi nazivi kao što su: slojevita proizvodnja, aditivna proizvodnja, računarski potpomognuta proizvodnja i brza izrada prototipova. „U odnosu na tradicionalne metode, 3D tehnologija se smatra više automatizovanom, bržom, jednostavnijom, prilagodljivijom, sofisticiranijom i isplativijom metodom proizvodnje“, dalje navodi Đuranović i ističe da su glavne prednosti 3D štampe u odnosu na konvencionalnu proizvodnju minimalan gubitak potrošnog materijala i upotreba manjeg broja alata, što vodi ka bržoj i ekonomičnijoj proizvodnji, kao i manje izraženim štetnim uticajima na životnu sredinu.
Postoji veliki broj tehnika 3D štampe koje se međusobno razlikuju po prirodi materijala koji se koristi za štampanje, tehnologiji depozicije, odnosno smještanja materijala na radnu ploču, mehanizmu formiranja slojeva ili karakteristikama odštampanog proizvoda (geometrijski oblik, tekstura, mehaničke karakteristike, reološke karakteristike). Dr Đuranović ističe da tehnika 3D štampe koja se najviše istražuje u oblasti farmacije jeste tehnika deponovanja istopljenog filamenta (engl. Fused deposition modelling, FDM). Pored FDM tehnike, danas se takođe u oblasti farmacije istražuju: vezivna 3D štampa (engl. Binder jetting), tehnika ekstruzije polučvrstog materijala (engl. Semisolid extrusion, SSE), selektivno lasersko sinterovanje (engl. Selective laser sintering, SLS) i tehnike fotopolimerizacije u kadi (engl. Vat polymerisation), odnosno stereolitografija (engl. Stereolithography, SLA) i digitalna obrada svjetlosti (engl. Digital light processing, DLP).
Dr Đuranović dalje govori o brojnim mogućnostma koje pruža 3D štampa i navodi da one mogu dovesti do velikog preokreta u razvoju formulacija i načinu proizvodnje farmaceutskih oblika ljekova.
Kao glavnu prednost 3D štampe ona navodi mogućnost personalizacije terapije. Naime, personalizovani ljekovi podrazumijevaju ljekove koji odgovaraju potrebama specifičnih grupa pacijenata ili jednog pacijenta. Personalizovana terapija se određuje na osnovu detaljnog razmatranja fizioloških karakteristika pacijenta, pola, starosti, tjelesne mase, genetskog profila i opšteg stanja organizma. Kako dr Đuranović pojašnjava, tradicionalni postupci masovne proizvodnje su ograničeni na proizvodnju samo farmaceutskih preparata određenih jačina i određenih farmaceutskih oblika ljekova. Kako bi se obezbijedila terapija prilagođena potrebama pacijenta, često se pribjegava dijeljenju tableta ili otvaranju kapsula i primjeni dijela njenog sadržaja. Ovakav pristup, kako ističe Đuranović, često dovodi do nepravilne primjene terapije i nepreciznog doziranja, a posljedično do izostanka terapijskog efekta ili pojave toksičnih efekata. „Primjenom 3D štampe moguće je proizvesti lijek koji odgovara potrebama specifične grupe pacijenata ili potrebama jednog pacijenta na znatno jednostavniji i isplativiji način, s obzirom na to da je mijenjanje digitalnog dizajna 3D modela neuporedivo jednostavnije u odnosu na mijenjanje proizvodne opreme. Jednostavnim podešavanjem veličine 3D modela farmaceutskog oblika lijeka ili procenta unutrašnje ispunjenosti tablete materijalom moguće je prilagoditi i modifikovati dozu“, objašnjava dr Đuranović. Ona navodi da je ovakav pristup razvoju lijeka veoma interesantan za pedijatrijsku i gerijatrijsku populaciju, koja ima specifične potrebe u odnosu na potrebe odraslih pacijenata, kada su u pitanju doza i organoleptičke osobine farmaceutskog oblika lijeka.
U predavanju se dalje, kao velika prednost 3D štampe, pominje mogućnost kombinovanja više ljekovitih supstanci unutar iste formulacije, što je značajno kod pacijenata kod kojih je prisutna polifarmacija, odnosno istovremeno korišćenje više od jednog lijeka u hroničnoj terapiji.
Dr Đuranović takođe ističe da je 3D štampa veoma pogodna za izradu oralno-disperzibilnih farmaceutskih oblika ljekova, koji predstavljaju savremene farmaceutske oblike koji se primjenjuju u usnoj duplji gdje se, u kontaktu sa salivom (pljuvačkom), raspadaju i gutaju sa ciljem postizanja sistemskog terapijskog efekta.
Geometrijska fleksibilnost (mogućnost podešavanja geometrijskog oblika predmeta), kojom se odlikuje 3D štampanje, omogućava proizvodnju kompleksnih proizvoda različitih oblika, veličine, teksture i boje. Razvoj lijeka čije su fizičke osobine prilagođene potrebama pojedinca veoma je značajan za terapiju pacijenata pedijatrijske populacije. Djeca zahtijevaju ne samo posebnu dozu lijeka u zavisnosti od godina, tjelesne mase, stanja organizma, već imaju specifične potrebe u pogledu prihvatljivosti lijeka, kao što su ukus, boja i geometrijski oblik i veličina lijeka. Kako je pojašnjeno, uticaj navedenih organoleptičkih osobina farmaceutskog oblika lijeka na uspješnost terapije najizraženiji je kod ove starosne grupe pacijenata, s obzirom na to da su djeca sklona odbijanju ljekova koji su neprihvatljivog ukusa, mirisa, boje ili oblika.
Ovom prilikom dr Đuranović se osvrnula i na značaj uticaja oblika odštampane tablete na stepen njene dezintegracije, kao i stepen i brzinu oslobađanja ljekovite supstance. „Primjenom 3D štampe može se uticati na brzinu oslobađanja ljekovite supstance iz tableta jednostavnom promjenom dizajna 3D modela, bez potrebe za promjenom sastava formulacije, čime se značajno pojednostavljuje razvoj i proizvodnja farmaceutskih oblika ljekova prilagođenih pacijentu, odnosno personalizacija terapije“, objašnjava dr Đuranović.
Tehnologijom 3D štampe moguće je proizvesti lijek ili medicinsko sredstvo za samo nekoliko minuta. Mogućnost jednostavne i brze proizvodnje može biti korisna u različitim situacijama (štampanje direktno na pacijentu, štampanje u situacijama kada su vrijeme i resursi ograničeni, štampanje ljekova sa nestabilnom ljekovitom supstancom).
Svakako, uprkos značajnim prednostima 3D štampe i velikom broju istraživanja u ovom polju, postoje brojni izazovi koje je neophodno prevazići kako bi se obezbijedila implementacija ove tehnike u izradi/proizvodnji farmaceutskih preparata. „Neki od izazova su: ograničen broj farmaceutski prihvatljivih pomoćnih supstanci koje se mogu štampati, stalna potreba za ažuriranjem softvera i za optimizacijom opreme, optimizacija mehaničkih karakteristika odštampanog farmaceutskog oblika lijeka i regulatorni aspekti. Navedeni izazovi potvrđuju potrebu za daljim istraživanjima primjene 3D štampe u razvoju ljekova“, ističe Đuranović. Danas postoji veliki broj publikovanih radova koji prikazuju brojne mogućnosti 3D štampe u farmaciji, a njena primjenljivost u ovoj sferi industrije potvrđena je prisustvom 3D odštampanih tableta na tržištu. Iako tehnike 3D štampe imaju nedostatke u tehnologiji i materijalima koji se koriste, vjeruje se da će se sa napretkom tehnologije i daljim opsežnim istraživanjima oni svesti na minimum.
Dr Đuranović zaključuje da se prevazilaženjem ustanovljenih izazova i otkrivanjem novih doprinosi bržem prilagođavanju ovakvog načina proizvodnje farmaceutskoj industriji, odnosno bržoj implementaciji 3D štampe u svijet farmacije.
CInMED
