Первый пошел!
В 2015 году Управление по контролю за лекарствами и продуктами США (FDA) утвердило первый и пока единственный препарат, изготовленный при помощи технологии 3D-печати. Это Спритам, представленный компанией Aprecia Pharmaceuticals, расположенной в Цинциннати (США). Он представляет собой новую лекарственную форму противоэпилептического средства леветирацетама. В отличие от традиционных таблеток, производимых методом прессования, Спритам имеет высокопористую решетчатую структуру, благодаря чему очень быстро впитывает влагу. Достаточно одного глотка воды, чтобы таблетка Спритама за несколько секунд растворилась во рту до состояния суспензии. Это свойство препарата значительно облегчает его прием пациентами, которые испытывают трудности при глотании таблеток.
Создать такую уникальную структуру таблетки позволила запатентованная технология порошковой подложки и струйной 3D-печати ZipDose. Сначала тонкий слой порошка, содержащий действующее вещество лекарственного препарата, укладывается полоской вдоль специальной конвейерной ленты. Она проходит под струйной печатающей головкой принтера, которая наносит на порошок связывающую жидкость. Затем наносится второй слой порошка, который снова пропечатывается в тех же самых местах, из-за чего структура препарата начинает походить на решетку. Такая процедура может повторяться десятки раз, в зависимости от размера таблетки и дозировки лекарственного средства. Это позволяет включать большие дозы действующего вещества в одну маленькую таблетку, практически не меняя ее свойств, что является большим преимуществом в сравнении с традиционными методами производства.
Технология 3D-печати и ее ограничения
Впрочем, технология 3D-печати ZipDose, разработанная специалистами Массачусетского технологического института (США), – далеко не единственная возможность напечатать лекарства. При желании это можно сделать на самых простых, а точнее, самых распространенных сегодня 3D-принтерах, использующих технологию моделирования методом послойного наплавления (FDM). В этих устройствах в качестве чернил используется термопластичная нить. Она подается в принтер, наплавляется тонкими слоями в соответствии с заданной формой и быстро затвердевает. Для печати таблеток в таких устройствах может использоваться биосовместимый термопластик, который при помощи экструзии горячего расплава (технологии смешивания молекул под механическим давлением) соединен с действующим веществом лекарственного препарата. Однако эта технология подойдет только для термически стабильных лекарств, поскольку печать на FDM-принтерах производится при температуре около 100 градусов Цельсия.
Для препаратов, которые разрушаются при высокой температуре, больше подходит лазерная стереолитография (SLA). Принтеры, работающие по этой технологии, печатают с помощью фотополимерной смолы, которая заливается в специальный резервуар. Над ним расположен лазер, луч которого, попадая на смолу, запускает процесс ее полимеризации, т.е. затвердевания в строго определенном месте. По мере продвижения лазерного луча слой за слоем из поддона с жидкой смолой поднимается твердая таблетка. Для окончательной полимеризации ее помещают под УФ-лампу, а избыток смолы сливают для повторного использования. Теоретически, если смешать активное вещество лекарства со смолой, SLA-принтер также можно использовать для печати таблеток. Однако на практике современные акрилатные смолы, используемые для 3D-печати, токсичны, поэтому химикам и фармацевтам еще предстоит поработать над созданием их биосовместимых аналогов.
Преимущества 3D и 4D
Свои главные достоинства – быстрое растворение и лучшее всасывание – препарат Спритам получил именно благодаря нестандартной технологии производства. Однако использованы далеко не все возможности технологии трехмерной печати. Например, специалисты фармацевтической школы при Университете Ноттингема (Великобритания) изучают ее перспективы для создания комбинированных препаратов.
Известно, что таблетки, содержащие несколько активных компонентов, повышают комфорт пациента, улучшают комплайенс и снижают стоимость лечения. Однако из-за проблем совместимости, особенностей фармакокинетики отдельных лекарств их зачастую трудно соединить в одной таблетке, произведенной традиционным способом. Предполагается, что 3D-печать сможет решить эти проблемы. Так, в 2015 году фармацевты из Университета Ноттингема продемонстрировали две экспериментальные таблетки. Одна содержала три действующих вещества, высвобождающиеся с разной скоростью, а вторая – пять активных компонентов, два из которых начинали действовать немедленно, остальные же размещались в отдельных «отсеках» для замедленного высвобождения.
Специалисты из Лондонской фармацевтической школы при Университетском колледже (Великобритания) также исследуют замедление скорости высвобождения препаратов, но используют для этого другой подход. Они разрабатывают таблетки, которые физически изменяют форму, быстро расширяясь при контакте с содержимым желудка. Наружная капсула таблетки растворяется, а внутренняя раздувается до размеров шарика для игры в пинг-понг. Поскольку таблетка очень велика, она остается в желудке и, медленно растворяясь, высвобождает лекарство в течение семи дней. Концепция печати трехмерных объектов, которые затем изменяют свою форму, известна под названием 4D-печать.
Технология 3D-печати способна изменить не только скорость высвобождения лекарств, но и геометрию распределения активных компонентов. Например, с ее помощью можно поместить большее количество лекарственного средства в центр таблетки, за счет чего концентрация действующего вещества будет постепенно увеличиваться по мере ее растворения.
На пороге эры 3D-печати
Конечно, технология 3D-печати пока не может составить серьезной конкуренции фармацевтическим предприятиям, которые занимаются массовым производством лекарственных препаратов. Однако вскоре она найдет свое место в определенных нишах, например, в производстве орфанных или персонализированных лекарств. Так, в декабре 2017 года компании Aprecia и Cycle Pharmaceuticals (Великобритания) объявили о партнерстве в разработке препаратов для лечения заболеваний-сирот. Эти лекарства будут напечатаны при помощи технологии 3D-печати ZipDose. Крупным фармкомпаниям просто невыгодно содержать дорогостоящую специализированную инфраструктуру для производства лекарств, которые продаются в очень небольших количествах, а 3D-принтер может печатать различные таблетки минимальными партиями. Для этого нужно просто заменить порошок, используемый в технологии ZipDose, что ничуть не сложнее замены картриджей в обычных принтерах.
Простота работы 3D-принтера дает возможность децентрализовать производство лекарств, например, перенести, а точнее говоря, вернуть его в аптеку. Если эта технология будет отработана, фармацевты смогут печатать персонализированные лекарственные средства для клиентов аптеки, подбирая нужные дозы, профили высвобождения препарата и комбинации действующих веществ, что, безусловно, станет началом новой эры экстемпорального производства.
