Dược phẩm

Thuốc in 3D – Cuộc cách mạng của công nghệ in 3D

Sự khởi đầu của phong trào y học in ấn cá nhân, thuốc in 3D nói riêng và ngành y tế nói chung

hứa hẹn mang đến sự cá nhân hóa cao, giúp công tác chăm sóc y tế có những bước tiến vượt bậc.

Với ngành công nghiệp y tế, công nghệ in 3D đang có một tác động mang tính cách mạng vào chất lượng cuộc sống và cải thiện chi phí cho ngành không bao giờ có hai từ “trả giá”. In 3D chân tay giả, phẫu thuật cấy ghép, mô tế bào…công nghệ này dành cho cả bác sĩ và bệnh nhân một sự hiểu biết chưa từng có về cơ thể con người và khả năng sửa chữa, thay đổi và cải thiện tuyệt vời. Một trong những lĩnh vực phát triển y học với công nghệ in 3D đó là các loại thuốc in 3D có thể tùy chỉnh, chính xác hơn và hiệu quả hơn bao giờ hết.

Cho đến nay, các nhà nghiên cứu đã có thể in các hình dạng 3D cho các viên thuốc dạng bột và thậm chí là thuốc lỏng để làm cho chúng hấp dẫn hơn và dễ nuốt hơn với trẻ em. Một công ty dược phẩm có trụ sở tại New Jersey, Aprecia, cũng đã trở thành công ty đầu tiên nhận được sự chấp thuận của FDA cho một loại thuốc theo toa từ in 3D, được thiết kế để điều trị cơn co giật ở bệnh nhân động kinh (Spritam).

Nghiên cứu gần đây nhất về thuốc viên in 3D đến từ Đại học Wake Forest của North Carolina, nơi các nhà nghiên cứu đã phát triển một thuật toán máy tính để thiết kế và tính toán liều lượng theo các thông số sinh học và lâm sàng của bệnh nhân thay vì sử dụng liều lượng xác định trước đó. Thuật toán này sau đó có thể tạo các tệp 3D có thể in được, kết quả là các loại thuốc in 3D được chứng minh là chính xác cao, tăng hiệu quả đồng thời giảm các tác dụng phụ không mong muốn.

Các loại thuốc truyền thống trước đây không tính chính xác đến trọng lượng, chủng tộc, hoặc chức năng thận và gan của bệnh nhân, những điều này có thể ảnh hưởng đến hiệu quả của thuốc trên bệnh nhân. Một kích cỡ chung với tất cả các loại thuốc có thể gây hại hơn là giúp ích cho những bệnh nhân có nhu cầu riêng. Do đó, nghiên cứu của Wake Forest tập trung vào các thuật toán tính toán và công nghệ in 3D chính xác có thể được tận dụng để tạo ra các thuốc in 3D được cá nhân hóa hoàn toàn. Phương pháp này tìm cách kết hợp bệnh nhân với thuốc dựa trên thông tin DNA, chăm sóc, điều trị và các loại thuốc tùy theo nhu cầu cụ thể của từng bệnh nhân.

Một lợi thế rõ ràng của thuốc in 3D là do chất lượng hòa tan gần như tức thời của chúng. Với in 3D , các loại thuốc này được sản xuất bằng cách sử dụng máy in phun bột, nơi mà các yếu tố của thuốc được tạo ra theo từng lớp in.

Trong trường hợp của Spritam, điều này giúp cho những người bị chứng khó nuốt (một tình trạng khó nuốt thuốc, phổ biến ở bệnh nhân động kinh) dễ nuốt thuốc hơn. Thuốc tan chảy trong miệng, bệnh nhân sẽ không còn bị nghẹt thở vì thuốc quá to.

Spritam – Thuốc in 3D đầu tiên cho bệnh động kinh

Nhóm nghiên cứu, dẫn đầu bởi Min Pu, giáo sư về y học nội trú tại Wake Forest, đã phát triển một thuật toán máy tính nguyên mẫu, bao gồm phần mềm in 3D với thông tin điều chỉnh liều lượng. Các đặc tính y học và sinh học cá nhân của bệnh nhân được nhập vào hệ thống, sau đó phần mềm tính ra liều lượng tối ưu của thuốc đang đề cập và tạo ra dữ liệu in 3D.

Đối với thử nghiệm nghiên cứu, nhóm nghiên cứu Wake Forest đã kiểm tra tính chính xác và biến đổi của năm liều khác nhau-80 viên thuốc in 3D tổng cộng, với liều từ 124 mg đến 373 mg. Các nhà nghiên cứu cho thấy tỷ lệ tái sản xuất cao, với độ lệch chuẩn dao động từ 3 mg đến 5 mg, và sự biến thiên rất ít. Họ cũng nhận thấy sự khác biệt chỉ từ 0.5% đến 0.6% giữa các loại thuốc đã in và các lượng máy tính được tạo ra theo tiêu chuẩn, theo Tiến sĩ Pu, cho thấy việc sử dụng in 3D để sản xuất thuốc cá nhân hoá không chỉ có thể, mà còn có thể là một phương pháp mới Để xây dựng thuốc mạnh và điều trị bệnh nhân chính xác hơn.

Nghiên cứu của chúng tôi sử dụng phương pháp tập trung khối lượng để tạo các viên thuốc in 3D. Khác với các ngành công nghiệp dược phẩm hiện nay là chúng tôi sử dụng một thuật toán máy tính để thiết kế và tính toán liều lượng theo các thông số sinh học và lâm sàng của bệnh nhân thay vì sử dụng các liều được xác định trước. Vì vậy, chúng tôi ngay lập tức có thể tạo ra các viên thuốc cá nhân. Những viên thuốc được cá nhân hóa này sau đó sẽ được chuyển đổi thành các tệp in 3D và các viên thuốc có thể được in chính xác bằng máy in 3D “, Tiến sĩ Pu trình bày trong Hội nghị khoa học Hiệp hội Tim mạch Mỹ (AHASS) vào tháng 11.

Mặc dù những phát hiện này vẫn còn sơ bộ và sẽ cần nhiều thử nghiệm hơn nữa – bao gồm nghiên cứu về công thức điều chỉnh tiêu chuẩn cho thuốc cá nhân cũng như hiệu quả về chi phí – tuy nhiên chúng rất có triển vọng. “Nó sẽ thay đổi cách mà y học được giảng dạy, thực hành và cách thức chăm sóc sức khoẻ người bệnh. Nó sẽ thay đổi cách nghiên cứu và phát triển được quy định, “Tiến sĩ Pu nói. Ông nói thêm rằng phương pháp mới này không nhằm mục đích thay thế thực tiễn dược phẩm hiện tại, mà là một lựa chọn tiềm năng cho các bác sĩ điều trị các bệnh cụ thể hoặc cho bệnh nhân có những vấn đề cụ thể như nuốt khó khăn, hoặc cần một số thuốc mà trên thực tế được kết hợp thành một.

Một số ưu điểm chính:

– Bằng cách liên kết thuốc bột giữa các chất lỏng ở mức độ vi mô, thuốc viên in 3D có thể được tạo ra cực kỳ xốp, nghĩa là chúng tan nhanh khi tiếp xúc với chất lỏng và dễ nuốt hơn cho trẻ em, người khiếm khuyết về thể chất hoặc những người gặp cơn động kinh dễ dàng hơn.
– Bằng cách thay đổi diện tích bề mặt viên bằng các hình dạng phức tạp của in 3D, các bác sĩ có thể kiểm soát cường độ của liều phóng thích cũng như thời gian mà nó được giải phóng.
– Các thuật toán tính toán có thể tính đến các yếu tố sinh học, bao gồm trọng lượng, tuổi, chủng tộc, chức năng thận và gan để tối ưu hóa liều lượng và thành phần thuốc, tăng hiệu quả đồng thời giảm các tác dụng phụ.
– Các lô nhỏ có thể được sản xuất dựa trên sở thích cá nhân, kích cỡ viên, hương vị và màu sắc.
– Các nhà sản xuất có thể thay đổi sản xuất và phân phối gần hơn với người tiêu dùng. Các bệnh viện thậm chí có thể sản xuất thuốc theo nhu cầu, loại bỏ sự cần thiết phải trữ một số lượng lớn các công thức chung.
-Thuốc đặc hiệu cho bệnh nhân có thể được sản xuất tại nhà, giảm thời gian chờ đợi và có khả năng cứu sống người trong những tình huống nhạy cảm với thời gian.
– Về lâu dài, bệnh nhân thậm chí có thể tải về thuốc theo toa và 3D in tại nhà.

Mặt khác, thuốc in 3D mở ra cánh cửa cho một số khả năng liên quan. Ví dụ: máy in 3D hoặc phần mềm in 3D đã bị giả mạo để sản xuất thuốc giả mạo hoặc máy in 3D được sử dụng để sản xuất và che dấu các loại thuốc bất hợp pháp trên quy mô lớn. Về khía cạnh pháp lý, các cơ quan quản lý thuốc như FDA sẽ cần phải đưa ra các hướng dẫn nghiêm ngặt và đảm bảo để đảm bảo việc tiếp thị hàng loạt các loại thuốc in 3D là an toàn, đáng tin cậy và được bảo vệ chống lại lỗi của con người. Trong trường hợp lỗi kỹ thuật hoặc trục trặc dẫn đến tổn hại về thể chất cho bệnh nhân, các cơ quan pháp luật sẽ cần phải xác định xem nhà sản xuất máy in 3D, công ty dược phẩm hay bên thứ ba có lỗi hay không. Cũng như với rất nhiều câu hỏi liên quan đến in ấn 3D và luật pháp , có thể mất nhiều năm thử thách và sai sót

Thuốc in 3D và tập trung chăm sóc tình trạng cụ thể của từng bệnh nhân thông qua các thuật toán tính toán và dữ liệu in 3D là một điều rất tuyệt vời và được mong đợi. Việc tung ra thành công thuốc trên thị trường đang mở ra cánh cửa để nghiên cứu và phát triển thành các loại thuốc dạng 3D khác, là một tương lai của các loại thuốc theo yêu cầu cụ thể.