3D‑geprinte medicijnen kunnen de huidige benaderingen van medicatie verstoren

Doorbraken in de markt voor 3D‑geprinte medicijnen kunnen de komende jaren een weerklank hebben op het wereldwijde zorgsysteem. Met name 3D‑medicijnprinten is populairder dan ooit dankzij de talrijke voordelen die het biedt. Nu heeft een groep ingenieurs van NIST stappen ondernomen om een quality‑by‑design (QbD) structuur in de markt te creëren en te integreren. Dit is wat je moet weten.

3D‑geprinte medicijnen

Als je aan 3D‑printers denkt, stel je je waarschijnlijk een apparaat voor dat een soort plastic gereedschap of voorwerp maakt. Hoewel dit de meest populaire types 3D‑printers zijn, is de technologie de afgelopen decennium sterk geëvolueerd. Tegenwoordig kunnen fabrikanten gemakkelijk metalen, composieten, voedsel en zelfs medicijnen printen.

Source – NIST

Deze apparaten werken als traditionele inkjet‑printers: er zijn miniatuur‑inktschachten die hun inhoud op een bakje of capsules distribueren wanneer ze worden aangestuurd. Elke inkt­schacht kan worden voorzien van een specifiek medicijn, waardoor het apparaat nauwkeurige en gepersonaliseerde doses kan maken wanneer dat nodig is. Bovendien kunnen deze apparaten het medicijn ook printen als dunne, oplosbare mondstrips.

Geschiedenis van 3D‑geprinte medicijnen

De geschiedenis van 3D‑geprinte medicatie is een interessant verhaal dat zich uitstrekt over meerdere industrieën en technologieën. Pas recent zijn deze apparaten nauwkeurig genoeg geworden om kritieke taken aan te kunnen. In 2015 werd een epilepsiemedicijn genaamd Spritam (levetiracetam) het eerste 3D‑geprinte medicijn dat goedkeuring kreeg van de Food and Drug Administration.

Deze beslissing markeerde een enorme verschuiving in momentum, omdat het aantoonde dat het concept van het ter plaatse printen van medicijnen nu een realiteit was. Sindsdien is er veel inspanning geleverd om de apparaten, logistiek en het kader te verbeteren dat nodig is om een 3D‑geprinte medicijnindustrie te ondersteunen. Daarom streeft de studie van de onderzoekers naar het verbeteren van de kwaliteit en consistentie van deze medicijnen en wil ze nieuwe normen creëren die toekomstige fouten in realtime kunnen voorkomen.

Statistieken van 3D‑geprinte medicijnen

Er heerst veel enthousiasme rond de beweging van 3D‑geprinte medicijnen. Zorgverleners en patiënten staan te popelen om deze handige en toegankelijkere opties in de praktijk te zien. Volgens onderzoekers groeit de sector jaarlijks met 7 % en wordt verwacht dat deze groei doorzet tot 2025, wanneer een omzet van $437 M wordt voorspeld.

Obstakels voor grootschalige adoptie van 3D‑geprinte medicijnen

Fabrikanten en gebruikers van 3D‑printers zullen enkele zorgen moeten overwinnen als ze deze apparaten tot de toekomstige industriestandaard willen maken. De eerste zorg is ervoor te zorgen dat de printers nauwkeurig en consistent de vereiste medicijnen kunnen produceren. Er moeten geautomatiseerde, strenge kwaliteitscontrolemaatregelen worden ingevoerd voordat deze apparaten kunnen worden vertrouwd om levensveranderende medicijnen te maken.

Juridische zorgen

Een andere grote zorg voor fabrikanten en apotheken zijn de juridische gevolgen. Er bestaan al veel precedenten op het gebied van medische nalatigheid. Apothekers dragen veel verantwoordelijkheid omdat ze de medicijnen moeten mengen en maken die hun patiënten nodig hebben. Wanneer ze een recept verkeerd uitvoeren, kan dat verschrikkelijke gevolgen hebben, inclusief de dood.

In het verleden werden deze gevallen onderzocht en werd het handelen van de medische professional beoordeeld op nalatigheid. Bij een geautomatiseerd printapparaat wordt het idee van juridische consequenties ingewikkelder. Wie is er verantwoordelijk voor printerfouten? Wat als de fout in het aangevraagde recept zit of bij de persoon aan wie de apotheker het geeft? Al deze zorgen hebben juridische teams doen zoeken naar variabele oplossingen.

Studie

Omdat kwaliteitscontrole verreweg een van de grootste obstakels is die overwonnen moeten worden om deze technologie vooruit te helpen, heeft een groep onderzoekers van NIST een unieke manier ontwikkeld om de resultaten van 3D‑printen te verbeteren. Hun oorzaak‑en‑gevolg‑analyse stelt ontwikkelaars in staat hun kwaliteitscontrolemonitoring te verhogen terwijl de werklast wordt verminderd.

Het nieuwe protocol kan de hoeveelheid toegevoegde medicijnen, de nozzle‑diameter, systeem‑drukkanalen en het aantal gedropte druppels (CPP’s) voor elk geprint medicijn meten. Dit gedetailleerde rapport stelt printer‑zorgprofessionals in staat hun aanpak te evalueren en inefficiënties te reduceren. Het helpt ook bij het creëren van veiligheidsnormen en bij het evalueren van best practices met betrekking tot het waarborgen van de juiste dosering.

De studie integreerde LED’s en fotodiodes in de nozzles van de 3D‑printer. Deze lichten zijn ontworpen om consistentie, ingrediënten en andere belangrijke meetwaarden van het medicijnproductieproces in realtime en ter plaatse te meten. Het is cruciaal te begrijpen dat kwaliteitscontrole ter plaatse een essentiële stap is om de kwaliteitsprocedures in de sector te verbeteren.

Onderzoekers

Een team van ingenieurs van de NIST‑onderzoeksfaciliteit, onder leiding van wetenschapper Thomas P. Forbes, voerde de studie uit. Hun doel om een quality‑by‑design‑protocol in de industrie te introduceren, is succesvol gebleken in het bepalen van de kritieke materiaaleigenschappen (CMA’s) en kritieke procesparameters (CPP’s) die nodig zijn om het farmaceutische productieparadigma te verbeteren.

Kader

Het werk van het onderzoeksteam eindigde niet bij kwaliteitscontrole ter plaatse. Ze blijven inspanningen leveren om de benodigde infrastructuur te ontwikkelen, uitrollen en beheren die een 3D‑geprinte medicijneconomie ondersteunt. Deze taken omvatten het creëren van fabrikanten van farmaceutische ingrediënten en het verbeteren van de distributiemethoden waar mogelijk.

Test

De onderzoekers begonnen hun test met het beoordelen van de ingrediënten. Geneesmiddelen kunnen om diverse redenen degraderen, dus moeten alle ingrediënten een kwaliteitscontroletest ondergaan voordat ze worden gebruikt. Om deze test uit te voeren, gebruikte het team ultraviolet‑zichtbare (UV‑Vis) spectroscopie.

Deze kwaliteitscontrolemethode maakt gebruik van ultraviolet licht dat op de druppels van het medicijn wordt gericht. Het gereflecteerde licht kan vervolgens worden gebruikt om de chemische samenstelling van het medicijn te bepalen. Opmerkelijk is dat elke nozzle één van deze kwaliteitslampen aan de punt heeft bevestigd.

Elke druppel moet door de ultravioletverlichting gaan, zodat er kwaliteitscontrolegegevens over elke gebruikte druppel beschikbaar zijn. Deze methode stelt onderzoekers in staat te verifiëren dat de nozzles correct werken en vrij zijn van stof, vuil of andere verontreinigingen.

Resultaten

De uiteindelijke resultaten van de studie toonden aan dat het verlichtingssysteem de kwaliteitscontrole aanzienlijk verbeterde. De onderzoekers konden consistent uniformiteit volgen met de goedkope, ter plaatse uitgevoerde methode. Specifiek werden levothyroxine‑natrium enkel‑dosis vloeibare ampullen van glycerine/water gebruikt voor de test omdat ze snel konden worden gecontroleerd op kwaliteit. Het team meette onder andere het inline tellen van druppels tijdens het doseren met exacte nauwkeurigheid, het volume van elk toegevoegd medicijn en andere cruciale gegevenspunten.

Voordelen die 3D‑geprinte medicijnen de markt bieden

Het is duidelijk dat 3D‑geprinte medicijnen de toekomst kunnen vormen. Ze bieden het voordeel dat ze ter plaatse kunnen worden vervaardigd. Stel je voor dat je je lokale apotheek binnenloopt, je recept overhandigt en een geautomatiseerde printer de precieze doses maakt die je nodig hebt.

Deze strategie zou een grote upgrade betekenen ten opzichte van de huidige distributiemethoden die menselijke interacties langs de hele keten vereisen. Elke menselijke interactie vergroot het risico op een fout. Als het werk van de onderzoekers succesvol wordt afgerond, zullen deze 3D‑geprinte medicijnen effectiever en toegankelijker worden voor iedereen.

Gepersonaliseerde gezondheidszorg

Een ander groot voordeel van deze aanpak is dat medicijnen kunnen worden aangepast aan de specifieke behoeften van de patiënt. Bijvoorbeeld, 3D‑geprinte medicijnen kunnen rekening houden met belangrijke metrics van een persoon, zoals leeftijd, gezondheid, immuunsysteem en zelfs het genetisch profiel. Deze benadering maakt behandelingen effectiever en minder riskant voor gebruikers.

Gecombineerde medicijnen

Voor mensen die dagelijks veel medicijnen moeten innemen, is het vooruitzicht van een 3D‑printer die pillen combineert tot één dagelijkse optie een enorme plus. Senioren die hun dagelijkse pillen vergeten of anderen met uitgebreide medische behoeften zullen een betere levenskwaliteit ervaren met deze machines.

Vaccin distributie

Een ander belangrijk gebied waar 3D‑geprinte medicijnen het huidige systeem kunnen verbeteren, is de distributie van vaccins. Tijdens de COVID‑19‑pandemie zag de wereld hoe moeilijk het was vaccins naar de bevolking te distribueren. Afgelegen gebieden en andere moeilijk bereikbare locaties kregen de vaccins het laatst.

In de toekomst zullen gedistribueerde en point‑of‑care (POC) productiefaciliteiten de markt domineren. Deze locaties zullen 3D‑printers inzetten om hun patiënten geavanceerde zorgopties te bieden, waaronder gepersonaliseerde medicijnen die specifiek zijn ontworpen om aan de behoeften van de patiënt te voldoen, waardoor ziekenhuizen worden ontlast van het vinden van een betrouwbare distributiestrategie.

Betere smaak van medicijnen

Het lijkt misschien geen groot probleem, maar de smaak van medicijnen is een zorg voor ontwikkelaars. Kinderen, in het bijzonder, zijn eerder geneigd hun voorschriften in te nemen als ze niet vreselijk smaken. Het oude gezegde “Just a spoonful of sugar helps the medicine go down” zal spoedig verouderd zijn, omdat 3D‑printers bijna elke gewenste smaak van een medicijn kunnen produceren wanneer dat nodig is.

Bedrijven die kunnen profiteren van de resultaten van deze studie

Verschillende zorg- en medicijnleveranciers zouden dit onderzoek kunnen benutten en hun bedrijven vooruit kunnen helpen. De 3D‑print‑zorgbeweging is in volle gang, en enkele grote spelers pionieren al jaren met deze inspanningen. Hieronder staan enkele bedrijven die serieuze omzetstijgingen kunnen zien dankzij deze ontdekkingen.

Aprecia Pharmaceuticals

Aprecia Pharmaceuticals is een in de VS gevestigde farmaceutische fabrikant op commerciële schaal die blijft pionieren in de 3D‑printsector. Het bedrijf heeft enkele opmerkelijke mijlpalen bereikt, waaronder het als eerste leveren van een 3D‑geprint medicijn (levetiracetam) dat door de FDA is goedgekeurd. Deze ontwikkelingen plaatsen Aprecia Pharmaceuticals in de voorhoede van de 3D‑printrevolutie in de medische sector.

Stratasys Ltd.

SSYS Prijsgrafiek

Een andere pionierende fabrikant die kan profiteren van dit onderzoek is Stratasys Ltd. (SSYS ) Dit gezondheids‑ en medische‑technologiebedrijf levert tal van producten die zijn ontworpen om chirurgische planning, artsentraining en patiënt‑specifieke modellen te verbeteren. Hierdoor heeft het bedrijf een sterke positie in de markt als een voortrekkende kracht.

De aandelen van Stratasys worden beschouwd als een sterke “hold” vanwege de positionering en het onderzoek van het bedrijf. De fabrikant heeft ook enkele interne veranderingen doorgevoerd die meer investeerders hebben aangetrokken. Specifiek zag dit jaar de benoeming van Amir Kleiner tot Chief Operating Officer. Deze zet verbeterde de bedrijfsvoering en de aandelenkoersen.

Toekomst van 3D‑geprinte medicijnen

De toekomst van 3D‑geprinte medicijnen belooft spannend te worden. Deze apparaten zullen steeds kleiner en betrouwbaarder worden. Bovendien zal hun ondersteuningsnetwerk verbeteren. Binnenkort zou je een arts kunnen zien die een patiënt naar huis stuurt met een printer die automatisch de benodigde medicijnen produceert op basis van de aandoening.

3D‑geprinte medicijnen verbeteren de gezondheidszorg

Het is duidelijk dat 3D‑geprinte medicijnen de toekomst van de zorgindustrie zijn. Verzending en transport zijn twee van de grootste risico’s voor medicijnen, en ze kunnen snel degraderen bij verkeerde temperaturen, locaties, druk en omgevingsfactoren. De kwaliteitscontrolemaatregelen die door het NIST‑onderzoeksteam zijn geïntroduceerd, hebben het potentieel om de lat hoger te leggen en betrouwbare normen te creëren die de gehele markt voor 3D‑geprinte medicijnen consistent en transparant laten ontwikkelen.

Leer over andere coole productieprojecten nu.