Un medicamento impreso en 3D (también llamado medicamento impreso en 3D , producto farmacéutico impreso en 3D o fármaco impreso en 3D ) es un medicamento personalizado creado mediante técnicas de impresión 3D , como comprimidos impresos en 3D . [1] Permite un control preciso de la composición y la dosis de los medicamentos, lo que posibilita la producción de medicamentos personalizados adaptados a las necesidades específicas de cada individuo, como la edad, el peso y la condición médica. Este enfoque se puede utilizar para mejorar la eficacia de las terapias farmacológicas y reducir los efectos secundarios . [2]
La aplicación más común de la impresión 3D en productos farmacéuticos es la producción de comprimidos y cápsulas . La impresión 3D ofrece una dosificación precisa, la capacidad de diseñar comprimidos con perfiles de liberación mejorados y la capacidad de combinar varios medicamentos en un solo comprimido. [3] Los desarrollos actuales se centran principalmente en la impresión 3D de medicamentos para pacientes pediátricos, geriátricos, psiquiátricos y neurológicos, donde a menudo es necesario realizar ajustes de dosis en función de la condición del paciente y la adherencia del paciente es un desafío. [4] [5] La primera tableta impresa en 3D que recibió la aprobación de la FDA fue Spritam ( levetiracetam ), un medicamento antiepiléptico. [6]
Se han inventado varios diseños para permitir diferentes perfiles de liberación de fármacos. Se han desarrollado protocolos de impresión 3D para imprimir comprimidos con perfiles de liberación inmediata y de liberación modificada . El orden y la orientación geométrica de las capas de un comprimido, la forma de los comprimidos y los excipientes utilizados determinan el perfil de liberación de los ingredientes farmacéuticos activos. [7]
Además de la impresión 3D de fármacos, cuyo objetivo es imprimir formulaciones de fármacos , la impresión 3D se puede utilizar para fabricar materiales funcionalizados por fármacos, por ejemplo, antibióticos o agentes angiogénicos . [8] Esta área, que forma parte de la ingeniería de biomateriales , tiene como objetivo productos como parches adhesivos para la cicatrización de heridas , implantes de hidrogel y no hidrogel , en lugar de comprimidos o cápsulas. Como tal, este campo es distinto de la impresión 3D de fármacos analizada anteriormente.
Las técnicas utilizadas para imprimir medicamentos generalmente implican varios métodos de fabricación aditiva , entre ellos:
Estas técnicas ofrecen diversas ventajas y pueden adaptarse a formulaciones de medicamentos y requisitos de fabricación específicos.
El método de chorro de aglutinante comienza esparciendo una fina capa de polvo sobre la plataforma usando un rodillo. [9] Posteriormente, un cabezal de impresión extraíble rocía gotitas, uniendo selectivamente el polvo para crear la estructura deseada. Luego se baja la plataforma y se extiende una nueva capa de polvo mientras el cabezal de impresión continúa depositando gotitas. Este método de impresión capa por capa se repite hasta que se forma todo el objeto. Finalmente, se extraen los productos terminados, se elimina el exceso de polvo y se realiza cualquier posprocesamiento necesario. [10] Las tintas de impresión generalmente contienen solo el aglutinante, mientras que el lecho de polvo contiene el ingrediente farmacéutico activo (API) y otros ingredientes complementarios. En algunos casos, el API se puede introducir en el lecho de polvo como una solución o en forma de suspensión de nanopartículas. Vale la pena señalar que la tecnología BJ-3DP no se limita a los API con alta solubilidad en agua. Para los API que son poco solubles en agua, su solubilidad se puede mejorar mediante métodos de pretratamiento, aunque existe una investigación relativamente limitada en esta área. [11]
La tecnología de modelado por deposición fundida [12] se puso a disposición del público en 2009 y actualmente es un método de uso común para la impresión 3D de fármacos. El proceso comienza con un filamento de polímero que incorpora el fármaco. Este filamento se introduce a través de una boquilla de alta temperatura mediante dos rodillos, controlados por un software informático para imprimir. Una vez que se completa una capa, la plataforma de impresión inicia la siguiente capa. Esta secuencia continúa hasta que finaliza todo el proceso de impresión. [13]
La impresión 3D por deposición de múltiples extrusiones aprovecha una combinación de tecnologías de modelado por deposición fundida y extrusión de material termofusible. El proceso se inicia introduciendo ingredientes farmacéuticos activos (API) y varios excipientes en dispositivos de alimentación separados. Luego, estos materiales se someten a calor y cizallamiento intenso dentro del sistema de extrusión de material termofusible, lo que da como resultado un estado fundido uniforme. [14] Posteriormente, este material fundido se entrega al módulo de extrusión de material termofusible. Las estaciones de impresión coordinan sus acciones, lo que permite la amalgama de diversos materiales fundidos, que luego se depositan capa por capa sobre la plataforma de impresión. El control preciso de la presión y la temperatura da como resultado la creación de preparaciones impresas en 3D que replican fielmente la estructura deseada.
La sinterización selectiva por láser (SLS) utiliza polvo como materia prima y un láser como entrada de energía para fusionar las partículas. Esta técnica se ha investigado para la producción de medicamentos en varios estudios, pero hasta ahora no se ha introducido en el mercado. Dado que la mayoría de las sustancias farmacéuticas son polvos a temperatura ambiente, la SLS no requiere pasos de preparación del material. Además, básicamente no se necesita posprocesamiento debido a las condiciones de impresión en seco y la falta de estructuras de soporte. Las desventajas son la alta probabilidad de contaminación cruzada al imprimir diferentes sustancias en la misma impresora, así como la alta tasa de fallas de impresión con sustancias que no están optimizadas para la impresión SLS. [15]
La extrusión de sólidos semisólidos es una técnica de fabricación aditiva que construye objetos capa por capa. En la extrusión de sólidos semisólidos, un cabezal de extrusión sigue una trayectoria predefinida, depositando material semisólido para crear cada capa y apilándolas gradualmente para formar el producto final. [16] La extrusión de sólidos semisólidos es conceptualmente similar al modelado por deposición fundida (FDM), con una distinción clave: el material utilizado en la extrusión de sólidos semisólidos es semisólido a temperatura ambiente. Esto significa que el control preciso de la temperatura es esencial durante el proceso de impresión para evitar el ablandamiento excesivo del material debido a las altas temperaturas, asegurando que mantenga su forma deseada.
Para facilitar este proceso, una jeringa especial contiene el material de impresión semisólido. La extrusión del material se puede lograr utilizando varios métodos, como presión neumática, energía mecánica o un sistema electromagnético. Esta tecnología permite la creación de estructuras complejas y objetos personalizados mediante el control preciso de la deposición de material semisólido capa por capa. [17]
La tecnología de estereolitografía funciona según el principio de la fotopolimerización, utilizando el escaneo láser para solidificar la resina líquida y construir objetos impresos en 3D capa por capa. [18] El proceso de impresión se puede configurar para que funcione de arriba a abajo o viceversa, según la configuración de la impresora. Para iniciar la impresión, la resina fotopolimérica líquida se vierte en un depósito y un espejo de escaneo enfoca un rayo láser sobre la superficie de la resina, creando un punto de luz enfocado. Este punto de luz solidifica la resina dentro de su área barrida. Una vez que se completa una capa de escaneo, la plataforma de impresión desciende la altura de una capa y una escobilla de goma nivela la superficie de la resina para la siguiente capa de impresión. Este proceso continúa hasta que el objeto está completamente formado. Después, se extrae el producto terminado y se elimina cualquier exceso de resina y estructuras de soporte. La SLA es particularmente útil para medicamentos termolábiles. [19]
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