Manapság már nem meglepő, ha egy táska vagy más kiegészítő 3D nyomtatással készül, hiszen az élet egyre több területére kezd begyűrűzni ez a korábban csupán sci-fi filmekbe illőnek tartott technika. Dr. Basa Bálint sem tanulmányaihoz kapcsolódóan találkozott vele először. A családjának ugyanis építőipari vállalkozása van, az utóbbi években pedig elterjedt trend lett, hogy a megrendelők 3D-s terveket kérnek. Hogy ezt az igényt ki tudják szolgálni, bele kellett ásnia magát a 3D tervező programok világába. "Negyedéves hallgatóként aztán, mikor eldöntöttem, hogy szeretnék TDK-s munkát végezni a gyógyszer- és gyártástechnológiai vonalon, Antal István professzor úr (aki módosított hatóanyagleadású gyógyszerformákkal és betegközpontú gyógyszerekkel foglalkozik) örömmel fogadott tanítványaként azzal az ötlettel, hogy a gyógyszerforma-tervezést 3D nyomtatási technológiákkal ötvözzük" - idézi fel a fiatal kutató, hogyan kezdtek bele az úttörő projektbe.
Díjat ért az ötlet
A Semmelweis Egyetem Gyógyszerészeti Intézetben 2018 decemberében indulhatott el a munka egy standard szálolvasztásos (FDM) 3D nyomtatóval, amelynek lényege, hogy a hagyományos eljárással ellentétben nem préselve lehet előállítani vele a tablettákat, hanem rétegről rétegre épül egymásra annak szerkezete. Ez a rétegezés pedig a gyógyszergyártás során nagyon előnyös lehet. "Képesek vagyunk 0,02-0,2 milliméteres, tehát nagyon vékony rétegeket is egymásra építeni ezzel a technológiával, de akár vastagabbat is, ha például azt szeretnénk, hogy a tabletta jobban ellenálljon a gyomor savas közegének, és csak a bélben szívódjon fel. A rétegek paramétereit külön-külön adhatjuk meg, ez sok lehetőséget rejt magában" - magyarázza dr. Basa Bálint.
Természetesen nem ők az egyetlen munkacsoport, akik a 3D gyógyszernyomtatással foglalkoznak, világszerte több kutatás zajlik a témában. Eddig egyetlen 3D nyomtatással előállított készítmény került forgalomba, a Spritam nevű, epilepszia kezelésére szánt tabletta az USA-ban. "Ezt azonban nem FDM technológiával és nem személyre szabottan nyomtatják, hanem rétegzett port és kötőanyagot alkalmaznak hozzá üzemi gyártásban. Mi egy, ettől eltérő vonalat kezdtünk el kutatni " - teszi hozzá. A projekt indulásakor prof. Antal István mellett dr. Jakab Géza PhD-hallgató, dr. Fülöp Viktor tanársegéd és laborvezető dr. Balogh Emese egyetemi adjunktus részvételével alakult meg a csoport. Ők segítettek abban, hogy egy kutatás során az eredményeket hogyan kell kiértékelni, milyen folyamatokra kell odafigyelni. A munkát dr. Basa Bálint a 2019-as TDK konferencián mutatta be, amit az országos TDK követett, ahonnan I. díjat, valamint a "Legjobb gyógyszeripari témájú gyógyszerész előadó" különdíjat is sikerült elhozni.
Miért lehet jobb a 3D nyomtatott gyógyszer?
5.-es biológiakvíz: hány veséje van egy embernek? – 10 kérdés az emberi testről
A technológia nem véletlenül keltette fel a szakma érdeklődését, ugyanis számos előnnyel jár. A rétegezett 3D nyomtatás során lehetőség van több fajta hatóanyagot egyetlen tablettába implementálni, úgynevezett polypillt létrehozni. Azáltal pedig, hogy adott esetben egy betegnek nem kell 6-8 különböző gyógyszert bevennie, hatékonyabbá tehető a terápia, természetesen a gyógyszerinterakciókra is körültekintéssel. "Szintén a 3D nyomtatás mellett szól, hogy lehet variálni a színeket, formákat, ezáltal a páciensek számára vonzóbbá tehető a tabletta. A védjegyzett Starmix® technológiát például a gyermekgyógyászati készítmények számára fejlesztették ki, például gumicukorka szerű formákban. Az egyéni gyógyszerelés, az együttműködés ezzel új szintre léphet" - magyarázza dr. Basa Bálint.
A 3D nyomtatással készült gyógyszerek előállítása pedig nem drágább, mint a hagyományos technikával készülteké. Sőt! Mivel nem kell hozzá nagy eszközpark, alacsony darabszám esetén is gazdaságos lehet 3D nyomtatót alkalmazni. A személyre szabott terápia, egyénre szabott dózisok mellett például a ritka betegségek kezelésére szolgáló úgynevezett árva ("orphan") gyógyszerek gyártására is remek megoldás lehet. Az árva gyógyszerek általában meglehetősen drágák , a fejlesztésük kihívásainak a 3D nyomtatás jobban megfelelhet
Másik lehetséges alkalmazási terület lehet katasztrófa körülmények esetén a gyógyszerellátás biztosítása. Ilyenkor egy orvos-gyógyszerész csapat egy 3D nyomtatóval felszerelkezve a helyszínen gyorsan tudná elkészíteni a lakosság kezeléséhez szükséges tablettákat. "Jelenleg egy gyógyszerésznek egy receptre felírt kúp elkészítése legalább 30-60 percet vesz igénybe. A 3D nyomtatóval viszont jól ellenőrzött eljárási paraméterek mellett az előállítási idő jelentősen csökkenhet."
A nagy megoldandó probléma
A kutatócsoport a TDK konferencián egy tabletta vázszerkezetét (más néven hordozószerkezetét) állította elő polivinil-alkoholból (PVA-ból), ami egy biodegradábilis és vízben könnyen oldódó anyag. "A nyomtatás utolsó fázisában, vagyis mielőtt a záróréteg felkerül, ebbe tudjuk tölteni a diszpergált vagy por alapú hatóanyagot. Az így kapott kapszula 1-2 órán belül teljesen feloldódik a beteg gyomor- és bélrendszerében" - fejti ki a szakember. Kezdetben B12-vitamin modell hatóanyaggal tanulmányozták az eljárást, mert az könnyen detektálható, ezért jól el tudták vele végezni a megfelelő méréseket a célzott és időzített hatóanyag leadáshoz. További hatóanyagok vizsgálata során céljuk, hogy képesek legyenek hatóanyagszálakat előállítani, tehát ne megtölteni kelljen a nyomtatott kapszulát vagy tablettát, hanem a hatóanyagot és hordozót együtt is nyomtatni tudják.
A szálolvasztásos 3D nyomtató készülékeknek azonban van egy hátrányuk: 180-350 fokos hőmérsékleten dolgoznak, ez pedig a legtöbb hatóanyagot roncsolja. Ezért fontos lenne alacsonyabb nyomtatási hőmérsékletet elérni. Dr. Basa Bálinték többek között ezen fáradoznak most, sorra végzik a különböző kísérleteket, számításokat. "A nyomtatás során rendkívül sok módosítható tényező van, ilyen a nyomtatás hőfoka, az asztal hőfoka, a rétegek vastagsága. Ezek mind befolyásolják a hatóanyagleadást. Jelenleg igyekszünk a lehető legtöbb adatot gyűjteni, majd kiértékelünk és módosítunk a paramétereken, hogy az összes elérhető hatóanyagra és segédanyagra megtaláljuk a megfelelőt."
10 év múlva a kórházakban, 15 év múlva a patikákban
A munkájuk azonban még azzal sem ér véget, ha megoldást találnak a magas nyomtatási hőmérséklet problémájára, és képesek lesznek hatóanyagszálakkal dolgozni. Ahhoz, hogy alkalmazni lehessen ezt a technológiát, biztonsági és minőségbiztosítási vizsgálatokat is kell végezni, valamint összetett kérdés a forgalomba hozatal engedélyezése. Dr. Basa Bálint reményei szerint 10-15 éven belül már megvalósulhat mindez: "Mikor a TDK-n ezt mondtam, volt, aki nevetett, volt, aki pedig bólogatott. Természetesen lépcsőzetesen várható az új technológia bevezetése, először inkább a kórházi gyógyszertárakban, 15 éven belül pedig a gyógyszertárakban is várhatóan elterjed."
Ez is érdekelhet
A nem is olyan távoli jövőben tehát könnyen elképzelhető, hogy az orvos személyre szabott gyógyszert ír fel a betegének, mint ahogy ma teszi egy magiszrális kenőccsel. A páciens pedig akár azt is meghatározhatja, hogy milyen ízű, formájú, színű gyógyszerre vágyik leginkább - mintha csak étlapról rendelne. A megfelelő segédanyagokkal végül a gyógyszerész 3D nyomtatóval állítja elő az adagolási formát. Ezáltal erősödne a gyógyszerészek "terápiás kapuőr" szerepe is, hiszen a készítés előtt mindenképp ellenőrizniük kell a hatóanyagokat és az adagolást. Természetesen mindez plusz oktatást igényel, de dr. Basa Bálint úgy véli, a gyógyszerész szakma nyitott az összetett tudást igénylő innovációra, és a számítástechnika már most egyre jobban beépül az orvos-beteg-gyógyszerész kapcsolatba. A 3D nyomtatásos gyógyszertechnológia tehát már nem sci-fi, hanem az elérhető jövő, Magyarország pedig ezen az új kutatási területen az élvonalban lehet.
