Švedska in grška raziskovalna skupina sta ustvarili algoritem, ki omogoča prilagojene 3D-natisnjene tablete CBD (kanabidiola).
Dognanja znanstvenikov omogočajo ustvarjanje “orodisperzibilnih filmov” ali talilnih kapsul optimalnih dimenzij, odmerkov in lastnosti, za bolnika. Pristop se je že izkazal kot idealen za 3D-tisk CBD tablet, v prihodnosti pa skupina verjame, da bi lahko omogočili lokalno proizvodnjo prilagojenih zdravil v bolnišnicah, lekarnah ali celo na domovih pacientov.
“Vsak sedmi ameriški državljan uporablja CBD,” pišejo raziskovalci, “Ti izdelki se prosto prodajajo v ameriških ambulantah, nenadzorovana distribucija pa olajša zlorabe. Prilagoditev zdravila je potencialni ukrep za zaviranje zlorabe CBD, saj bo odmerek in predvideni način dajanja prilagojen vsakemu bolniku. “
Algoritem znanstvene skupine bi sčasoma omogočil uporabnikom namiznih 3D-tiskalnikov, da doma tiskajo prilagojene tablete CBD.
3D-tisk doma narejenih zdravil
Namizni 3D-tiskalniki so čedalje bolj dostopni, število izdelkov, ki jih je mogoče ustvariti z njimi pa eksponentno narašča. Ti sistemi, ki temeljijo predvsem na FFF, imajo poseben potencial pri izdelavi zdravil po meri, ki jih lahko programiramo tako, da ciljajo na pacientovo edinstveno starost, velikost, prehrano ali življenjske potrebe.
Glede na resnost posameznikovega stanja so lahko prilagojena zdravila celo ključnega pomena za njihove možnosti preživetja, zaradi česar je prilagodljiva proizvodnja na zahtevo zelo zaželena. Medtem pa v drugih, manj hudih primerih, bolniki v Združenem kraljestvu in ZDA vse pogosteje uporabljajo izdelke CBD, ki se v nizkih koncentracijah tržijo, kot sprostitvena zdravila.
Vendar pa, življenjskega pomena ali ne, te tablete so množično izdelane, kar omejuje njihovo prilagajanje, cena CBD-ja v Združenem kraljestvu pa lahko doseže več kot 100 funtov, odvisno od moči. Da bi distribuirana medicinska proizvodnja postala bolj izvedljiva za vsakodnevne uporabnike, so znanstveniki zato razvili algoritem, ki ga poganja umetna inteligenca, in samodejno ustvari zasnovo zdravila, pripravljeno za tisk zdravil za paciente.
Razčlenitev algoritma CBD za 3D-tisk raziskovalcev. Vir: International Journal of Pharmaceuticals.
Avtomatizirana proizvodnja CBD
V osnovi raziskovalni algoritem za dokazovanje zasnove uporablja preproste matematične funkcije za pretvorbo posameznikove teže in odmerka v 3D model za prilagojeno tableto. Programska oprema, kot dodano vrednost, uporabnikom ponuja tudi optimalen nabor parametrov za vsak material in ustvari “scad” datoteko, ki je združljiva z večino naprav.
Glede na naraščajočo priljubljenost CBD-ja so se znanstveniki odločili, da bodo svoj algoritem preizkusili z ustvarjanjem tablet s konopljo, s 3D-tiskalnikom MakerBot Replicator 2X. Vzorci, visoki 0,1 mm, ki vsebujejo 2 %, 4 % ali 6 % CBD, so se izkazali za dimenzijsko natančne, kar dokazuje natančnost modela AI ekipe.
Zanimivo je, da so raziskovalci kasneje ugotovili, da je širina tablet, sestavljenih iz »palic”, nihala vsakič, ko je šoba tiskalnika prešla čez neenakomerno napolnjene plasti. Čeprav je ta pojav privedel do kopičenja odvečne surovine, ni vplival na sestavo CBD-ja vsake tablete, vendar pa potencialno potrebuje nadaljnje preiskave.
V prvih desetih minutah testiranja je bilo raztopljenih več kot 90 % tablet CBD (na sliki). Vir: International Journal of Pharmaceuticals.
V kasnejših testih so znanstveniki »in vitro« ocenili delovanje tabletk iz konoplje. Rezultati so pokazali, da strukturne značilnosti in koncentracija vsake kapsule vplivajo na njen čas razgradnje in da je v desetih minutah vsaka posamezna tableta sprostila več kot 90% navedenega odmerka.
Navkljub uspešnim začetnim testom so raziskovalci priznali tudi potrebo po natančnejšem algoritmu, ki vključuje nadaljnje parametre o bolnikovem stanju. Podobno predstavlja obdelava takšnih osebnih podatkov v svetu, ki je vse bolj nagnjen k kraji na spletu, še en potencialni zaplet za prihodnji model distribuirane proizvodnje.
Glede na te morebitnemu nazadovanju, znanstveniki menijo, da je njihov pristop le prvi korak k personaliziranim CBD zdravilom, vendar bi sčasoma lahko pomagal zmanjšati zlorabe in zdraviti bolezni, kot sta tesnoba ali Parkinsonova bolezen.
“Ta pristop je alternativna pot za spodbujanje avtomatizacije v proizvodnji zelo personaliziranih zdravil,” so zaključili raziskovalci. “Predvidevamo, da bodo nadaljnje farmacevtske raziskave in inženirske rešitve postopoma oblikovale in uresničile predvideno digitalno zdravstveno okolje.”
AM napredek v klinični proizvodnji
Raziskave 3D-natisnjenih tablet so v zadnjih letih poskočile in prinesle pripomočke za doziranje zdravljenja različnih bolezni.
Raziskovalci z University College London imajo na primer 3D-natisnjene opioidne tablete z alkoholno odpornimi lastnostmi. S svojim projektom se želi ekipa boriti proti naraščajoči zdravstveni krizi zaradi zlorabe opioidov, ki jo povzroča pretirano predpisovanje močnih protibolečinskih tablet.
Podobno so pakistanski znanstveniki razvili antibiotike pridobljene z aditivno proizvodnjo, ki so namenjeni izboljšanju kliničnih rezultatov za težko bolne paciente. S spreminjanjem parametrov svojega 3D-tiskalnika so raziskovalci lahko natančno nadzorovali nivo doziranja za dovajanje zdravil.
Na komercialni ravni farmacevtski proizvajalec FabRx trži svoj 3D-tiskalnik M3DIMAKER, ki je posebej zasnovan za izdelavo prilagojenih tablet. Naprava ni sposobna ustvariti le posebnih profilov odmerjanja za posameznega pacienta, temveč proizvaja “polipile”, ki združujejo več zdravil v en model.
Ugotovitve znanstvenikov so podrobno opisane v prispevku z naslovom »Avtomatizirano digitalno oblikovanje za 3D-natisnjene individualizirane terapije. ” Soavtorji študije so bili Georgios K. Eleftheriadis, Efthymios Kantarelis, Paraskevi Kyriaki Monou, Eleftherios G. Andriotis, Nikolaos Bouropoulos, Emmanouil K. Tzimtzimis, Dimitrios Tzetzis, Jukka Rantanen in Dimitrios G. Fatouros.
Med projektom je imela ekipa sedež na več lokacijah, vključno z Univerzo Aristotel v Solunu, Mednarodno helensko univerzo, Kraljevskim tehnološkim inštitutom KTH, Univerzo v Patrasu, Univerzo v Københavnu in ICEHT.
Predstavljena slika prikazuje nekaj semen konoplje skupaj s stekleničko CBD olja. Vir: Pixabay.