3D-tulostus mahdollistaa yksilöllisen lääkehoidon

3D-tulostuksella on potentiaalia sellaisten lääkkeiden valmistamisessa, jotka tehdään potilaille yksilöllisesti. Pitkällä tähtäimellä uusi teknologia voi muuttaa ansaintalogiikkaa ja logistiikkaketjuja myös lääkealalla.

Professori Niklas Sandler Åbo Akademista on tutkinut 3D-tulostuksen mahdollisuuksia lääkealalla useita vuosia. Kun FDA (Food and Drug Administration) Yhdysvalloissa hyväksyi ensimmäisen 3D-tulostetun Spritam-lääkkeen epilepsiaan vuonna 2016, alkoi Sandlerin puhelin soida ja teknologiasta haluttiin tietää lisää.

Viime vuosina useat yritykset ovat testanneet eri tulostusteknologioita ja opetelleet uutta lähestymisstapaa. Myös lääkkeiden 3D-tulostukseen liittyvien julkaisujen määrä on lisääntynyt huomattavasti.

– On varmistunut, että tulostusteknologia on realistinen tapa valmistaa myös lääkkeitä. Innostusta on ilmassa ja tietyt yritykset näkevät teknologian yhtenä reittinä, joten varmasti lähivuosina tulee uusia konsepteja. Toisaalta alalla vielä nähdään uusi teknologia jonkinlaisena disruptiona, Sandler kuvaa.

Niklas Sandler on tutkinut ryhmänsä kanssa erilaisten 3D-teknologioiden soveltuvuutta lääkkeiden tulostamiseen. Hänen mukaansa ne antavat mahdollisuuden automatisoida yksilöllistä lääkehoitoa ja tuoda uudenlaisia muotoja markkinoilla oleviin lääkeaineisiin.

– Pitää löytää oikeat lääkeaineryhmät ja toimintamallit, että 3D-tulostus on kannattavaa, Sandler sanoo.

Pitkälle tulevaisuuteen katsottuna 3D-tulostus voi Sandlerin mielestä muuttaa ansaintalogiikkaa lääkealalla ja logistiikkaketjuja.

– Se ei kuitenkaan korvaa lääkevalmistajia, sillä harvoin 3D-tulostamalla tehdään uusi lääke, vaan käytetään jo markkinoilla olevia lääkeaineita.

Lääkkeitä voidaan yhdistää ja rakennetta muokata

Apteekeissa valmistetaan lääkeannoksia potilaille yksilöllisesti. Sairastunut voi tarvita yksilöllistä lääkehoitoa johtuen iästä, erikoisesta sairaudesta tai erilaisista aineenvaihdunnasta johtuvista syistä.

– Tärkein kysymys tässä on se, voiko 3D-tulostuksella optimoida näitä hoitoja ja tuoko se potilaalle parempaa lääkehoitoa, Sandler sanoo.

Monet iäkkäät tarvitsevat useita eri lääkkeitä ja heidän voi olla vaivalloista ottaa lääkkeitään. 3D-tulostus mahdollistaa, että lääkkeitä voidaan myös yhdistää.

– Se helpottaa monisairaan ikäihmisen lääkehoitoa, jos saadaan muutamakin lääke yhdistettyä. Tämä voi myös parantaa potilaan hoitomyöntyvyyttä, Sandler sanoo.

Digitaalisesti lääkeaineen rakennetta tai muotoa voidaan muokata loputtomiin ja tehdä kolmiulotteisia rakenteita, jos halutaan esimerkiksi säädellä lääkeaineen vapautumista.

– Esimerkiksi haavan geometriaan voidaan tulostaa sopiva lääke.

3D-tulostuksen merkitys voi kasvaa tulevaisuudessa entisestään: kun ihmisistä saatava geenitieto lisääntyy, löydetään potilaalle optimaalinen annos lääkettä tai saadaan tarkkaa tietoa hänen metaboliastaan.

– Tähän on kuitenkin vielä matkaa ja se vaatii regulatorista ohjausta siitä, minkälaisia lääkkeitä ja lääkevalmistusta hyväksytään, Sandler sanoo.

Tulostimissa pitää olla laadunvarmistus

Niklas Sandlerin tutkimusryhmä tutkii ja testaa erilaisia teknologioita, jotka soveltuisivat erilaisten lääkekonseptien valmistamiseen. Sandlerin mielestä printterit ovat jo hyviä ja niiden hinta on kohtuullisen alhainen.

– Kun on lääkeala kyseessä, pitää tulostimiin integroida laadunvarmistus. Lääkkeiden valmistus tulee aina olemaan ammattilaisten käsissä, enkä näe, että se tulisi kovin lähelle potilasta. Siinä mielessä en näe tässä turvallisuusriskejä, vaan se on yksi valmistusteknologia muiden joukossa, Sandler sanoo.

Sandler kertoo, että 3D-teknologoita on erilaisia.

– Teknologia valitaan sen mukaan, mitä haetaan tai niitä voi myös yhdistellä. Mahdollisuuksia on monia, hän sanoo.

Hänen tutkimusryhmänsä on pääasiassa tutkinut mustesuihkutulostusta, joissa käytetään nestemäistä lähtöainetta.

– Sen avulla pystyy annostelemaan lääkeainetta tarkasti ja kontrolloimaan portaattomasti aineen määrää. Minusta se on optimaalinen työkalu, jos halutaan räätälöidä lääkeannostelua ja tehdä personoituja valmisteita, Sandler sanoo.

Ryhmä on tutkinut myös ekstruusioon pohjautuvaa teknologiaa, jossa lääkeaine yhdistetään kantajamateriaaliin. Siitä voidaan valmistaa esimerkiksi erikokoisia tabletteja, yhdistellä materiaaleja ja erilaisia lääkkeitä. Lisäksi on tulostimia, joiden avulla voidaan tehdä geelimäistä rakennetta.

Perustulostimien hinnat ovat matalalla, ja tavalliset koneet soveltuvat myös lääkkeiden tutkimiseen.

– Jos teknologialla on potentiaalia, varmasti tulostimien valmistajat kehittävät jatkossa tulostimia apteekkien tarpeisiin. Uskoisin, että aluksi pienemmät yritykset tuovat markkinoille oman tulostimensa, joka on räätälöity siihen tarpeeseen, mitä tehdään.

Startup M3DPrint suunnittelee palvelukonsepteja apteekeille

Niklas Sandler on perustanut startup-yrityksen M3DPrint, joka tarjoaa apteekeille palvelukonsepteja niille lääkkeille, jotka räätälöidään potilaalle.

Tulevaisuudessa apteekeissa on todennäköisesti 3D-printteri, jolla voidaan tehdä yksilölliseen hoitoon tarkoitettuja lääkkeitä.

– Olemme määritelleet tiettyjä tuotteita, jotka pystyttäisiin valmistamaan 3D-tulostimella, mikä helpottaisi apteekkien arkea, Sandler sanoo.

– Ammattitaidon ylläpitäminen esimerkiksi harvoin valmistettavissa lääkkeissä on hankalaa, joten se olisi järkevää automatisoida, hän jatkaa.

Yrityksessä on mukana Sandlerin lisäksi kaksi apteekkaria.

Lähde: Sandler N., Preis M.: Printed Drug-Delivery Systems for Improved Patient Treatment, Trends in Pharmacological Sciences 37, 1070-1080, 2017