Recientemente las tecnologías de impresión tridimensional (3D) han crecido como una herramienta potencialmente transformadora en campos multidisciplinarios, incluyendo la medicina, debido a su versatilidad, robustez y flexibilidad. Nos acerca a la medicina adaptada al paciente y que podría cambiar los tratamientos de manera radical.
La impresión tridimensional (impresión 3D) engloba a un grupo de tecnologías de fabricación por adición donde un objeto tridimensional es creado mediante la superposición de capas sucesivas de material. La impresión 3D incluye una amplia variedad de técnicas de fabricación que se basan en el depósito de materiales (capa por capa) creando geometrías controladas digitalmente. Es decir, es la producción capa por capa de objetos 3D a partir de diseños digitales. Esta tecnología, desarrollada hace más de 30 años, por la interacción de diversas disciplinas como química, óptica y robótica puede ser aplicada en diversas industrias incluidas las orientadas a la elaboración de productos médicos y especialidades medicinales, que nos acerca a la medicina adaptada al paciente y que podría cambiar los tratamientos de manera radical.
La impresión 3D incluye una amplia variedad de técnicas de fabricación que se basan en el depósito de materiales, capa por capa, creando geometrías controladas digitalmente.
Primeros desarrollos
En particular, la impresión 3D de medicamentos se refiere a la obtención de impresos, a partir de ingredientes farmacéuticos activos (IFAs), con o sin agregado de excipientes. En 2015 la FDA aprobó el primer medicamento impreso en 3D, generando el comienzo de un nuevo capítulo para la fabricación de productos farmacéuticos. Se trató de un impreso para el tratamiento de la epilepsia y presenta como principal ventaja la capacidad de disolverse en segundos y generar una rápida liberación del ingrediente farmacéutico activo. Este primer desarrollo abrió la puerta a la fabricación personalizada y aceptada de impresos de toma oral que permitían una dosis diferente e individualizada para cada paciente.
Medicina personalizada
A diferencia de los métodos tradicionales de fabricación de productos, la impresión 3D presenta potenciales ventajas en términos de complejidad, personalización y capacidad de realización “a pedido”. Este modo de producción puede permitir medicamentos o productos médicos realizados a gran escala, pero también diseños personalizados de acuerdo con las necesidades de un individuo en particular.
Actualmente son millones de personas las que utilizan medicamentos diariamente bajo prescripción médica para el tratamiento de diferentes enfermedades. Debido a la producción en masa de comprimidos, muchas veces consumimos dosis por encima de las recomendadas. Los medicamentos se desarrollan desde una visión de peso, estatura, edad y condiciones generales de respuesta metabólica promedios por lo cual algunas personas están expuestas a una prescripción excesiva para su cuerpo. Este hecho pone de manifiesto la importancia de la llegada de medicamentos personalizados, además de destacar la individualidad de cada paciente.
Una de las grandes posibilidades que ofrece la impresión 3D de medicamentos es generar una “polipíldora”, con más de un ingrediente farmacéutico activo, así como programar la liberación de los mismos a distintos tiempos y en distintas concentraciones.
Técnicas actuales de fabricación de medicamentos mediante impresión 3D
De las tecnologías de impresión 3D desarrolladas hasta la fecha, solo tres han demostrado resultados prometedores en el campo farmacéutico: sistemas de impresión basados en inyección de tinta, sistemas de deposición basados en extrusión y sistemas de escritura basados en láser.
Deposición fundida (FDM)
Esta técnica es una de la más extendidas en la impresión de medicamentos o dispositivos médicos en 3D puesto que permite utilizar filamentos cargados con medicamentos. Tiene la capacidad de fabricar combinaciones de múltiples medicamentos, así como impresos de liberación sostenida o retardada. Uno de los grandes retos al utilizar esta técnica es el ajuste de las temperaturas de extrusión para que esto no afecte los ingredientes farmacéuticos activos en el impreso.
Además de la técnica de cargar los filamentos con medicamentos, existe igualmente la posibilidad de utilizar filamentos farmacéuticos que no afectarían el medicamento contenido, tal es el caso de los compartimentos (tipo cáspula) que pueden, por ejemplo, proporcionar una pared muy delgada de modo de liberar un ingrediente, en unos 30 minutos, y luego agregar otra pared que pueda liberar otro medicamento en 2 horas.
Estereolitografía (SLA)
Esta técnica utiliza fotopolímeros para la solidificación de resinas o materiales líquidos. En el caso de esta tecnología se pueden incorporar medicamentos en la red de polímeros para producir píldoras cargadas con principios activos o desarrollar dispositivos médicos de liberación sostenida. Es la que mejor permite la combinación de diferentes medicamentos un mismo contenedor 3D.
Tecnología de sinterizado selectivo por láser (SLS)
Esta técnica permite la mezcla de ingredientes farmacéuticos activos con algunos copolímeros, consiguiendo la fusión de esos polvos a través de un láser. La utilización de esta técnica permite crear medicamentos con varias características: pueden ir desde formas de dosificación de liberación controlada hasta bucodispersables.
Impresión por inyección de tinta (Inkjet)
En el caso de la fabricación de medicamentos se rocían combinaciones de ingredientes activos y excipientes o tintas a través de la boquilla que deposita estructuras 3D. Se solidifican con ayuda de un sustrato de polvo que se rocía posteriormente.
Además de las técnicas mencionadas existen variaciones en algunas de ellas, y muchas farmacéuticas se encuentran desarrollando sus propias tecnologías o mejorando otras que ya existen.
¿Qué futuro le depara a la fabricación de medicamentos en 3D?
Aunque aún podemos considerar que estamos en una fase temprana del desarrollo de medicamentos y productos médicos en 3D, así como la instalación de la medicina personalizada, es indiscutible el crecimiento de este sector de modo firme y sostenido.
Si bien su inserción el mercado es compleja desde el punto de vista regulatorio, ya que las pautas de fabricación de aditivos siguen sin estar claras, el futuro de los medicamentos en 3D es sin duda algo prometedor y que posee el potencial de modificar el rumbo de la medicina actual hacia una medicina adaptada al individuo.
La impresión 3D puede ser la “solución única para todos” o el toque de Midas de la industria farmacéutica.
Patricia Gabriela Orrea es farmacéutica especialista en Desarrollo Galénico y Producción Farmacéutica. Se especializa en productos médicos. Es miembro del CIMATEC del Instituto de Tecnología Farmacéutica y Biofarmacia (INTECFyB).
Sofía Harriet es farmacéutica, tesista doctoral de la Universidad de Buenos Aires, investiga principalmente el desarrollo y la caracterización de biomateriales compuestos y multifuncionales aplicables a la medicina regenerativa. Es miembro del CIMATEC (INTECFyB).
Verónica Gerber es farmacéutica, especialista en productos médicos y tesista doctoral de la Universidad de Buenos Aires. Se especializa en el desarrollo de biomateriales aplicables a la generación de productos médicos mediante el empleo de impresión 3D. Es miembro de CIMATEC (INTECFyB).
Viviana Mouriño es farmacéutica, doctora por la UBA, investigadora del CONICET y profesora del Departamento de Tecnología Farmacéutica de la Facultad de Farmacia y Bioquímica de la Universidad de Buenos Aires. A cargo del Laboratorio de Ciencias de los Materiales y Tecnología Farmacéutica (CIMATEC) del INTECFyB. Desde hace más de 15 años se enfoca en el desarrollo de biomateriales compuestos y multifuncionales aplicables a la medicina regenerativa y desarrollo de medicamentos, mediante el empleo de técnicas aditivas y electrohilado entre otras, en colaboración con centros de investigación de primer nivel internacional (Imperial College London y FAU Erlangen-Nüremberg).
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