3D-printing : een stand van zaken vanuit de Universiteit van Luik

Foto:©Aurelie Gouverneur

Een van de 3D-printtechnieken is de Fused Deposition Modeling (FDM), die gebruikmaakt van filament (een polymeer waaraan een actieve molecule wordt toegevoegd door heet extruderen). Anna Lechanteur: “Het idee is om deze technologie te gebruiken voor personalised medicine om de actieve molecule, de dosis of de vorm aan te passen, in functie van de patiënt. Dit is bijvoorbeeld nuttig bij kinderen, omdat op dit moment de dosering van veel geneesmiddelen op de markt niet aangepast is aan hen en ze vaak ook moeite hebben met het slikken van tabletten of gelules. Andere belangrijke toepassingen betreffen het printen van vormen met zeer lage of afnemende doseringen (afbouw medicatie).”

Kindvriendelijk

“Momenteel hebben we in het kader van een research project ‘mini-wafels’ ontwikkeld met behulp van 3D-printing voor kinderen die aan de ziekte van Addison (slecht werkende bijnieren) lijden en die driemaal per dag gelules moeten innemen. Omdat deze gelules een lage dosis hydrocortisone (2 tot 5mg) bevatten, kan dit leiden tot kwaliteitsproblemen bij de magistrale bereiding. Met 3D-printing kunnen we de kwaliteit verbeteren en bovendien kunnen deze 3D-geprinte mini-vormen gemakkelijk in voedsel worden verwerkt, zodat kinderen ze probleemloos kunnen inslikken. We hopen binnenkort samen met het CHU-ziekenhuis in Grenoble een klinische studie uit te voeren met deze mini-vormen.”

Samenwerking APB

“Voor het project waaraan we hebben samengewerkt met de APB (zie blog xx), hebben we een filament ontwikkeld dat fludrocortisone acetaat bevat en dat als alternatief kan dienen voor de magistrale bereiding waarbij de dosering per capsule extreem laag is (0,1mg) en variabel. Door gebruik te maken van een homogeen filament kunnen we uiterst nauwkeurige doseringen produceren, specifiek aangepast aan een patiënt. De uniformiteit van de massa – en dus het gehalte aan corticoïde in de geprinte vorm – is consistent. De oplosbaarheids-snelheid van het actieve bestanddeel is vergelijkbaar met die van capsules die het poeder met deze werkzame stof bevatten.”

(Foto: FABRx)

Kwaliteitsproblemen tackelen

"Toch stuiten we nog wel op kwaliteitsproblemen met de filamenten, vooral door de hoge temperaturen die nodig zijn voor de extrusie en het printen. Er zijn echter drie mogelijke oplossingen: door polymeren met een lagere smelttemperatuur te gebruiken; door te printen op een lagere temperatuur, dit blijkt mogelijk met onze speciale printer voor geneesmiddelen (zie foto); en ten slotte door de printsnelheid te verhogen, waardoor we de tijd dat de actieve molecule aan hitte wordt blootgesteld verkorten, en de kwaliteit verhogen."

Complementair

Anna wil even stilstaan bij een andere techniek, meer bepaald de semi-solide extrusie (SSE). Deze techniek vereist geen warmte en is daarmee geschikt voor thermosensitieve stoffen, maar heeft ook enkele nadelen. Anna licht toe: ” De formulering is semi-vast (pasta) en moet nauwkeurig worden voorbereid en in een cartridge (spuit) worden gebracht, hetgeen een goede opleiding van de apotheker vereist. Bovendien kan de stabiliteit van de werkzame stof afnemen door het watergehalte in de pasta, en de productietijd is langer. Deze techniek heeft wel als voordeel een snellere afgifte van de werkzame stof. Echter, voor langzame afgifte en hogere precisie is de FMD geschikter. Beide technieken zijn dus complementair en zouden in de toekomst gecombineerd kunnen worden om op maat gemaakte vaste orale vormen te produceren.       

Betaalbare printer voor apothekers

"Een groot struikelblok voor apothekers is dat de beschikbare 3D-printers ofwel te duur zijn of niet voldoen aan de farmaceutische kwaliteitsnormen. Er zou een betaalbare printer moeten ontwikkeld worden die toch de vereiste kwaliteit levert. Dit zou dan voor (ziekenhuis)apothekers een waardevolle investering kunnen zijn."

Reglementering

"Op vlak van regelgeving zijn er ook nog vele vragen, vooral wat betreft de status van de filamenten. Worden ze gezien als een actieve stof of een tussenproduct? De Europese Farmacopee buigt zich intussen over hoe de kwaliteit van het eindproduct evalueren, de printers dienen ook nog verder te evolueren, we moeten meer proof of concepts hebben enz. Daarnaast dienen we natuurlijk ook de patiënten en de artsen goed te informeren."

Anna besluit dat 3D-printing een revolutie teweeg kan brengen op vlak van personalised medicine, ook al zijn er nog obstakels te overwinnen qua regelgeving en technologische ontwikkeling. Het is momenteel koffiedik kijken hoe lang het nog zal duren voordat 3D-printing op grote schaal in de apotheek kan worden toegepast en als een nieuwe productiemethode gezien worden.