Modelo Micropartículas de transportadora para medicamentos inalados desenvolvidos com impressão a laser 3D de alta precisão

Eles são pouco mais espessos que os cabelos humanos – mas podem melhorar significativamente a eficácia dos medicamentos inalados: partículas transportadoras nos inaladores de pó seco transportam o ingrediente ativo e garantem que ele possa ser inalado com eficiência nos pulmões. O quão bem isso funciona depende fortemente de sua forma.

Uma equipe liderada pela professora Regina Scherließ na Universidade de Kiel (CAU) agora, pela primeira vez, produziu pequenas partículas de portadoras com geometrias definidas com precisão e as usou para investigar o papel da forma de partícula no processo de inalação – em funcionamento de um 3D altamente preciso Técnica de impressão.

Os pesquisadores descobriram que forma de partícula tem um impacto acentuado na quantidade de ingrediente ativo isso pode ser inalado. Dos quatro projetos testados, uma variante teve um desempenho significativamente melhor que os outros. Os resultados foram publicado em Materiais de comunicação.

Milhões de mini-partículas idênticas

Um 3D inovador Método de impressão possibilitou produzir milhões de partículas de formato com precisão em série. A polimerização de dois fótons é um processo que opera com resolução de nanômetros. Um laser ativa seletivamente pequenos pontos no materials, que endurecem imediatamente. Graças a uma nova tecnologia de impressão recentemente avançada no Instituto de Tecnologia Karlsruhe (KIT), 49 estruturas agora podem ser produzidas simultaneamente – um grande passo para acelerar esse processo.

Para cada um dos quatro projetos testados, a equipe produziu mais de 2 milhões de partículas idênticas. Além disso, eles criaram três variantes de uma forma específica com diferentes níveis de rugosidade da superfície – de bom a grosso. Eles então combinaram as partículas com um medicamento modelo, como em formulações reais de inalação.

“Para que a droga seja eficaz, ela deve se destacar da transportadora quando inalada e alcançar os pulmões com o fluxo de ar”, explica o primeiro autor Melvin Wostry. “Se permanecer, é simplesmente engolido e nunca atinge seu alvo”.

Os testes mostraram que a geometria do operadora As partículas tiveram uma influência decisiva sobre quanto do ingrediente ativo foi liberado durante a inalação. “Uma forma que chamamos de ‘farmacone’ foi o vencedor claro. Sua geometria semelhante a estrelas apresenta várias dicas salientes na superfície”, diz Scherließ.

“A fração de partícula fina-que significa a parte do medicamento na faixa respirável abaixo de 5 micrômetros-foi quatro vezes maior com essa geometria do que com o próximo melhor design”.

Os pesquisadores assumem que as pontas distintas do projeto do farmacone aumentam as colisões e as rotações entre as partículas, facilitando o desapego do medicamento. Por outro lado, a rugosidade da superfície não teve efeito mensurável na liberação.

Perspectivas para o desenvolvimento de medicamentos

Por enquanto, esses pequenos portadores são partículas de modelo para pesquisas básicas – elas não são adequadas para a inalação. Ainda assim, os pesquisadores veem um grande potencial para aplicações futuras. A longo prazo, essas estruturas impressas com precisão podem servir como portadores de medicamentos biodegradáveis ​​diretamente integrados aos inaladores de pó seco.

“Nossos resultados mostram que tecnologias modernas, como a impressão 3D de alta resolução, estão abrindo avenidas inteiramente novas no desenvolvimento farmacêutico”, diz Scherließ. “Agora podemos influenciar deliberadamente o comportamento dos medicamentos através do design-um tipo de ajuste fino na escala de micrômetros”.