3D-utskrivna läkemedel kan omkullkasta nuvarande metoder för medicinering

Genombrott på marknaden för 3D-utskrivna läkemedel kan få en genomslagskraft på det globala sjukvårdssystemet under de kommande åren. Speciellt är 3D-läkemedelsutskrift mer populärt än någonsin på grund av de många fördelar det erbjuder. Nu har en grupp ingenjörer från NIST tagit steg för att skapa och integrera en quality-by-design (QbD)-struktur på marknaden. Här är vad du behöver veta.

3D-utskrivna läkemedel

När du tänker på 3D-skrivare föreställer du dig förmodligen en enhet som skapar någon form av plastverktyg eller föremål. Även om dessa är de mest populära typerna av 3D-skrivare har tekniken kommit långt under det senaste decenniet. Nu är det enkelt för tillverkare att skriva ut metaller, kompositer, mat och till och med läkemedel.

Källa – NIST

Dessa enheter fungerar som traditionella bläckstråleskrivare genom att det finns miniatyrbläckbehållare som fördelar sitt innehåll på ett fack eller kapslar när de styrs. Varje bläckbehållare kan fyllas med ett specifikt läkemedel, vilket gör att enheten kan skapa precisa och anpassade doser vid behov. Dessutom kan dessa enheter även skriva ut läkemedlet som tunna, lösliga munremsor.

Historia om 3D-utskrivna läkemedel

Historien om 3D-utskrivna mediciner är en intressant berättelse som sträcker sig över flera industrier och teknologier. Först nyligen har dessa enheter blivit tillräckligt precisa för att kunna hantera dessa kritiska uppgifter. År 2015 blev ett epilepsiläkemedel kallat Spritam (levetiracetam) det första 3D-utskrivna läkemedlet som fick godkännande från Food and Drug Administration.

Detta beslut markerade ett stort skifte i momentum, eftersom det visade att konceptet att skriva ut läkemedel på plats nu var en verklighet. Sedan dess har betydande ansträngningar lagts på att förbättra enheterna, logistiken och ramverket som behövs för att stödja en 3D-utskriven läkemedelsindustri. Därför syftar forskarnas studie om att förbättra kvaliteten och konsistensen hos dessa läkemedel till att skapa nya standarder som kan hjälpa till att förhindra felberäkningar i framtiden i realtid.

Statistik för 3D-utskrivna läkemedel

Det finns mycket spänning kring rörelsen för 3D-utskrivna läkemedel. Hälso- och sjukvårdspersonal samt patienter är ivriga att se dessa bekväma och mer tillgängliga alternativ införas i tjänster. Enligt forskare har branschen sett en årlig tillväxt på 7 % och förväntas fortsätta i samma takt fram till 2025, då den förutspås nå 437 miljoner dollar i intäkter.

Hinder för storskalig adoption av 3D-utskrivna läkemedel

Tillverkare av 3D-skrivare och användare måste övervinna vissa bekymmer om de vill göra dessa enheter till framtidens branschstandard. Det första bekymret är att säkerställa att skrivarna kan producera de nödvändiga läkemedlen exakt och konsekvent. Automatiserade strikta kvalitetskontrollåtgärder måste införas innan dessa enheter kan förlitas på för att skapa livsförändrande läkemedel.

Juridiska bekymmer

En annan stor oro för tillverkare och apotek är juridiska konsekvenser. Det finns redan många prejudikat när det gäller medicinsk vårdslöshet. Farmaceuter har ett stort ansvar eftersom de måste blanda och skapa de läkemedel som deras patienter kräver. När de gör fel på ett recept kan det få fruktansvärda resultat, inklusive dödsfall.

Tidigare har dessa fall granskats och den medicinska praktikerens handlingar utvärderats för vårdslöshet. När man hanterar en automatiserad utskriftsenhet blir idén om juridiska konsekvenser mer invecklad. Vem är ansvarig för skrivarfelen? Vad händer om felet ligger i det begärda receptet eller personen som farmaceuten ger det till? Alla dessa bekymmer har fått juridiska team att kämpa för att hitta olika lösningar.

Studie

Med förståelsen att kvalitetskontroll är en av de största hindren som måste övervinnas för att driva denna teknik framåt, har en grupp forskare från NIST tagit fram ett unikt sätt att förbättra 3D-utskriftsresultat. Deras orsak‑verkan‑analys möjliggör för utvecklare att förbättra sin kvalitetskontrollövervakning samtidigt som arbetsbelastningen minskar.

Det nya protokollet kan mäta mängden tillsatta läkemedel, munstyckets diameter, systemets tryckkanaler och antalet droppar som dispenseras (CPPs) för varje utskrivet läkemedel. Denna detaljerade rapport gör det möjligt för vårdpersonal som använder skrivare att utvärdera sina metoder och minska ineffektivitet. Den hjälper också till att skapa säkerhetsstandarder samtidigt som bästa praxis för att säkerställa korrekt dosering utvärderas.

Studien integrerade LED-lampor och fotodioder i munstyckena på 3D-skrivaren. Dessa ljus är utformade för att mäta konsistens, ingredienser och andra nyckelparametrar i läkemedelstillverkningsprocessen i realtid och på plats. Det är viktigt att förstå att kvalitetskontroll på plats är ett avgörande steg för att förbättra sektorns kvalitetsprocedurer.

Forskare

Ett team av ingenjörer från NIST:s forskningsanläggning, lett av forskaren Thomas P. Forbes, genomförde studien. Deras mål att införa ett quality-by-design-protokoll i branschen har visat sig framgångsrikt för att fastställa de kritiska materialattributen (CMAs) och kritiska processparametrarna (CPPs) som behövs för att förbättra det farmaceutiska tillverkningsparadigmet.

Ramverk

Forskarteamets arbete slutade inte med kvalitetskontroll på plats. De fortsätter att arbeta med att utveckla, implementera och hantera den nödvändiga infrastrukturen som behövs för att stödja en ekonomi för 3D-utskrivna läkemedel. Dessa uppgifter inkluderar att skapa tillverkare av farmaceutiska ingredienser och förbättra de befintliga distributionsmetoderna där det är möjligt.

Test

Forskarna påbörjade sitt test genom att granska ingredienserna. Läkemedel kan försämras av många orsaker, så alla ingredienser måste genomgå ett kvalitetskontrolltest innan de används. För att utföra detta test använde teamet ultraviolett‑synlig (UV‑Vis) spektroskopi.

Denna kvalitetskontrollmetod utnyttjar ultraviolett ljus som riktas mot dropparna av medicinen. Det reflekterade ljuset kan sedan användas för att bestämma den kemiska sammansättningen av medicinen. Noterbart är att varje munstycke har ett av dessa kvalitetslampor fäst vid spetsen.

Varje droppe måste passera genom det ultravioletta ljuset, vilket säkerställer att det finns kvalitetskontrolldata för varje använd droppe. Denna metod gör det möjligt för forskare att säkerställa att munstyckena fungerar och är fria från partiklar som damm, smuts eller andra föroreningar.

Resultat

Studiernas slutresultat visade att belysningssystemet avsevärt förbättrade kvalitetskontrollen. Forskarna kunde konsekvent spåra enhetlighet med den låga kostnadsmetoden på plats. Noterbart användes levotyroxin natrium enkel‑dos flytande flaskor av glycerin/vatten för testet eftersom de snabbt kan kontrolleras för kvalitet. Specifikt mätte teamet den inline droppräkningen under dispensering med exakt precision, volymen av varje tillsatt läkemedel och andra viktiga datapunkter.

Fördelar som 3D-utskrivna läkemedel ger till marknaden

Det är lätt att se att 3D-utskrivna läkemedel kan vara framtiden. De har fördelen att de kan skapas på plats. Föreställ dig att gå in i ditt lokala apotek, lämna in ditt recept, och en automatiserad skrivare skapar de exakta doserna du behöver.

Denna strategi skulle innebära en betydande uppgradering av de nuvarande distributionsmetoderna som kräver mänskliga interaktioner längs vägen. Varje mänsklig interaktion ökar risken för ett fel. Om forskarnas arbete kan slutföras framgångsrikt, kommer dessa 3D-utskrivna läkemedel att bli mer effektiva och tillgängliga för alla.

Individualiserad vård

En annan stor fördel med detta tillvägagångssätt är att läkemedel kan anpassas för att passa patientens specifika behov. Till exempel kan 3D-utskrivna läkemedel ta hänsyn till en persons nyckelparametrar inklusive ålder, hälsa, immunsystem och till och med deras genetiska profil. Detta tillvägagångssätt kommer att göra behandlingar mer effektiva och mindre farliga för användarna.

Kombinerade läkemedel

För dem som måste ta många mediciner dagligen är utsikten att en 3D-skrivare kombinerar piller till ett dagligt alternativ en stor fördel. Äldre som glömmer sina dagliga piller eller andra som lider av omfattande medicinska behov kommer att få en bättre livskvalitet genom att använda dessa maskiner.

Vaccindistribution

Ett annat nyckelområde där 3D-utskrivna mediciner kan förbättra det nuvarande systemet är vaccindistribution. Under COVID-19-pandemin fick världen se svårigheten att distribuera vacciner till befolkningen. Avlägsna områden och andra avlägsna platser var de sista att få vaccinerna.

I framtiden kommer distribuerade och punkt‑för‑vård (POC) tillverkningsanläggningar att dominera marknaden. Dessa platser kommer att utnyttja 3D-skrivare för att erbjuda sina patienter avancerade vårdalternativ inklusive personligt anpassade mediciner som är specifikt designade för att möta patientens behov, vilket sparar sjukhusen besväret med att ta fram en pålitlig distributionsstrategi.

Bättre smakande läkemedel

Det kanske inte verkar vara ett stort problem, men smaken på läkemedel är en oro för utvecklare. Barn, i synnerhet, är mer benägna att ta sina recept om de inte smakar hemskt. Det gamla talesättet, “En sked socker hjälper medicinen att gå ner” kommer snart att bli föråldrat eftersom 3D-skrivare kommer att kunna skapa nästan vilken smak av medicin som helst när så önskas.

Företag som kan dra nytta av studiens resultat

Flera hälso- och läkemedelsleverantörer kan utnyttja denna forskning och driva sina verksamheter framåt. Rörelsen för 3D-utskrift inom vården är i full gång, och några stora aktörer har varit pionjärer i dessa insatser i åratal. Här är några företag som kan se betydande intäktsökningar från dessa upptäckter.

Aprecia Pharmaceuticals

Aprecia Pharmaceuticals är en amerikansk tillverkare av läkemedel i kommersiell skala som fortsätter att vara pionjär inom 3D-utskriftssektorn. Företaget har uppnått några anmärkningsvärda milstolpar, inklusive att vara den första leverantören som fick ett 3D-utskrivet läkemedel (levetiracetam) godkänt av FDA. Dessa utvecklingar placerar Aprecia Pharmaceuticals i framkant av 3D-utskrift i den medicinska revolutionen.

Stratasys Ltd.

(SSYS )

En annan banbrytande tillverkare som har potential att kapitalisera på denna forskning är Stratasys Ltd. Detta företag inom hälso‑ och medicinteknik erbjuder många produkter som är utformade för att förbättra kirurgisk planering, läkarutbildning och patientspecifika modeller. Därför har företaget en stark position på marknaden som en pionjärkraft.

Stratasys aktie anses vara en stark “hold” på grund av företagets positionering och forskning. Tillverkaren har också gjort några interna förändringar som har hjälpt till att locka fler investerare till dess sak. Specifikt såg detta år utnämningen av Amir Kleiner till Chief Operating Officer. Detta drag förbättrade företagets verksamhet och aktiekurser.

Framtiden för 3D-utskrivna läkemedel

Framtiden för 3D-utskrivna läkemedel kommer att vara spännande att följa. Dessa enheter kommer att fortsätta bli mindre och mer pålitliga. Dessutom kommer deras stödnätverk att förbättras. Snart kan du se en läkare skicka hem en patient med en skrivare som automatiskt producerar de behövda läkemedlen beroende på deras åkomma.

3D-utskrivna läkemedel förbättrar vården

Det är lätt att se att 3D-utskrivna läkemedel är framtiden för sjukvårdsindustrin. Frakt och transport är två av de största riskerna för läkemedel, och de kan snabbt försämras vid fel temperaturer, platser, tryck och miljöfaktorer. De kvalitetskontrollåtgärder som införts av NIST:s forskningsteam har potential att höja ribban och skapa pålitliga standarder som hjälper hela marknaden för 3D-utskrivna läkemedel att utvecklas konsekvent och transparent.

Läs om andra spännande tillverkningsprojekt nu.