Tim znanstvenika sa Max Planck Instituta za informatiku u Saarbrückenu, Njemačka, i Sveučilišta u Kaliforniji, Davis, razvio je novi postupak za 3D printanje tableta koje mogu oslobađati farmaceutske lijekove pri unaprijed određenim brzinama.
U nedavno objavljenom istraživačkom radu kojim je rukovodio dr. Vahid Babaei s Max Planck Instituta i prof. Julian Panetta s UC Davisa, tim je pokazao kako se tablete mogu 3D printati s određenim oblicima kako bi se odredila brzina njihovog otapanja u ljudskom tijelu.
Geometrijske oblike je lakše kontrolirati u usporedbi s alternativnim metodama dostave lijekova s unaprijed određenim vremenom, poput intravenske infuzije. Stoga, s obzirom na važnost kontrole razine farmaceutskih lijekova kod pacijenata, tvrdi se da ova nova metoda ima značajan potencijal u farmaceutskoj industriji. Osim farmaceutike, također se ističe mogućnost primjene u proizvodnji katalitičkih tijela i grubih granuliranih gnojiva.
“Uvjeren sam da personalizirana medicina na licu mjesta nije daleko i da će 3D printanje odigrati veliku ulogu“, komentirao je dr. Babaei, voditelj istraživačke grupe “Umjetna inteligencija u potpori dizajnu i proizvodnji” na Max Planck Institutu za informatiku.
Prvo istraživanje u području inverznog dizajna strategije
Znanstvenici su kombinirali napredne računalne metode, matematičko modeliranje i tehnologiju 3D printanja temeljenu na FDM-u prilikom testiranja i evaluacije ovog novog postupka.
Istraživački tim je proveo simulacije razvijenih dizajna uz pomoć optimizacije topologije. Zatim su izvršene inverzne simulacije kako bi se pronašao određeni oblik koji pokazuje određene svojstva otapanja. Praktični eksperimenti su potom potvrdili ove predikcije u vezi s otapanjem. Istraživački tim tvrdi da su prvi koji su koristili inverznu dizajn strategiju kako bi pronašli željeni oblik na temelju ponašanja otpuštanja lijeka putem optimizacije topologije.
Pri provedbi eksperimenata, istraživači su prvo 3D printali željene komponente pomoću FDM 3D pisača Prusa i3 MK3s opremljenog s Kaika mlaznicom veličine 0,2 mm od tvrtke Tecdia Co. Također su koristili AquaSys 120 od Infinite Materials Solutions, vodotopivu filamentu koja se obično koristi za potporne strukture.
Nakon što su isprintani, dijelovi su stavljeni u destiliranu vodu. Zatim je korišten sustav kamera kako bi se mjerila brzina otapanja komponenata. Iako se često koristi alternativna oprema visokih troškova i specijalizirana za mjerenje brzine otapanja, ovdje je korišten sustav s bazom na slikama jer je bio brži i jednostavniji za postavljanje od strane znanstvenika.
Na kraju, izmjerene krivulje otpuštanja bile su vrlo blizu željenim vrijednostima. To je potvrdilo predviđanja inverzne dizajn strategije i potvrdilo da se specifični oblici mogu koristiti za određivanje specifičnih brzina otpuštanja lijekova.
Iako istraživački tim još nije kvantificirao ukupno dostupno tržište za ovu novu metodu proizvodnje tableta, patentirali su svoj rad. Dr. Babaei tvrdi: “Naša grupa snažno se brine o primjeni naših istraživanja.” Doista, tim je već pokrenuo odvojeni projekt za lasersku industriju pod nazivom Oraclase.
