3D-printet pille med en topologi som gjør at utvikleren har kontroll på mengden virkestoffer som frigjøres under smelteprosessen. Foto: Max Planck Institute.

Forskere utvikler en ny metode for å bedre kontrollere frigjøring av legemidler gjennom kompleks 3D-printet geometri.

Piller er noe de fleste av oss har behov for fra tid til annen, og utformingen av piller har ikke endret seg mye på mange tiår. Man pakker sammen kjemikalier i en tablettform. Når pillen er svelget, løses den opp fra utsiden og inn, og frigjør kjemikaliet etter hvert som den fortsetter å løse seg opp. Når den først har havnet i tarmen har man null kontroll på hastigheten av virkestoffenes frigjøring.

Selv om denne tilnærmingen definitivt får medikamentet inn i kroppens systemer, er ikke dette den mest optimale tilnærmingen. Overflaten av pillen krymper jo når pillen oppløses sakte. Dette betyr at den faktiske hastigheten på medikamentets frigjøring avtar over tid. Dette er kanskje ikke den optimale profilen for å frigjøre stoffet i pasientens system.

Mange medikamenter brukes best ved at man har kontroll på absorbsjonen. Kanskje kreves en konsistent utsondring, eller kanskje den må bygges opp sakte over tid. Eller redusere. Uansett hvilken profil du ønsker, er det virkelig ingen måte å implementere den med konvensjonelle måten å lage piller på.

Den nye forskningen bruker optimalisering av pillenes topologi for å bestemme unike geometrier som kan gi bedre kontroll over frigjøringen av medikamentene. Dette oppnås ved å håndtere mengden av overflatearealet som blir eksponert mens pillen krymper.

Forskerne utviklet simuleringer for å generere uvanlige pilletopologier som ville være i stand til å løses opp mens de frigjør medisiner med forutsigbare hastigheter. De bekreftet simuleringene sine ved fysisk å printe ut pilleprøver og observere oppløsningsprosessen med kameraer. Under denne observasjonen var de i stand til å måle mengden av stoffet som ble frigjort nøyaktig, og dermed verifisere simuleringens nøyaktighet.

Eksempler på flere geometrier som gir forskjellige resultater. Foto: Max Planck Institute

Mens mange av de uvanlige pillegeometriene må 3D-printes, tillater noen tilfeller mer enkle strukturer som kan ekstruderes og dermed være umiddelbart nyttige for masseproduksjon.

Dette er en svært uvanlig tilnærming som lover mye. Det fungerer helt klart bra, og for visse medisiner som virkelig krever uvanlige frigjøringsprofiler kan det være ideelt.

På den annen side kan 3D-printing piller gjøre medisinene dyrere. Dette ville være økonomisk umulig for lavkostmedisiner, men kan kanskje rettferdiggjøres med dyrere legemidler – og gjøre dem mer effektive.

Forskerne foreslår at selv om teknikken fungerer for frigjøring av medikamenter, kan den også brukes i andre bransjer. For eksempel er det mulig å frigjøre katalysatorer med en forutsigbar hastighet i en industriell prosess, eller å holde kjemiske tilsetningsstoffer på et jevnt nivå i en tank.

Kilde: Max Planck Institute