Personalização e precisão: as técnicas de impressão 3D utilizadas na produção de medicamentos

A impressão 3D tem revolucionado diversas indústrias, e a farmacêutica não é exceção. A capacidade de produzir medicamentos personalizados, ajustados às necessidades individuais dos pacientes, e com alta precisão de dosagem, tem sido um avanço significativo.

Neste artigo vamos apresentar as técnicas de impressão 3D mais utilizadas na produção de medicamentos: 

1. Técnicas de extrusão: 

As técnicas de extrusão são as mais utilizadas atualmente na produção de medicamentos e compartilham um princípio comum: a produção de formas farmacêuticas camada por camada através da extrusão de materiais por um bico/ponteira.

• Modelagem de deposição fundida (fused deposition modeling, FDM): a FDM é a técnica mais conhecida, onde um filamento termoplástico (que contém o fármaco) é aquecido e extrusado em finas camadas, construindo o objeto 3D. É uma técnica relativamente simples e acessível, possui uma alta precisão na produção do objeto 3D, entretanto, não é recomendada para fármacos termolábeis.

  
  

• Extrusão semissólida (semisolid extrusion, SSE): é a técnica mais utilizada na atualidade na produção de medicamentos por impressão 3D. Como seu nome indica, um material semissólido, geralmente um hidrogel, é adicionado a uma seringa que é acoplada à impressora onde se inicia o processo de extrusão. O fármaco é adicionado ao material semissólido e uma das vantagens dessa técnica é a possibilidade de impressão à temperatura ambiente.

  
  

• Extrusão direta de pós (direct powder extrusion, DPE): ao contrário das técnicas anteriores a DPE permite a extrusão direta de pós. Nestes pós estão inclusos excipientes de uso farmacêutico e o fármaco. Assim como a FDM, a DPE necessita de calor para a extrusão dos pós, então não é recomendada para fármacos termolábeis. Esta técnica se diferencia da FDM pois não necessita da etapa prévia de produção de um filamento e se destaca pela necessidade de apenas pequenas quantidades de pós para o preparo de formulações.

  
  

  

  Figura 1. Exemplos de imprimidos produzidos pelas técnicas de FDM, SSE e DLP.

  
  

2. Técnicas de polimerização em cuba:

As técnicas de polimerização em cuba envolvem a exposição seletiva de uma cuba cheia de resina líquida, onde o fármaco é incorporado, a um feixe de luz ultravioleta ou a um projetor digital, que polimeriza a resina nas áreas desejadas, criando formas altamente precisas e detalhadas.

•  Estereolitografia (stereolithography, SLA): técnica de polimerização em cuba que utiliza um feixe de luz ultravioleta (UV) para solidificar seletivamente camadas de resina líquida fotossensível. O processo começa com a imersão de uma plataforma de construção em uma cuba de resina líquida. A luz UV é então direcionada para áreas específicas da superfície da resina, polimerizando-a e formando uma camada sólida. A plataforma é movida para baixo, permitindo que uma nova camada de resina cubra a anterior, e o processo é repetido até que o objeto completo seja formado.

  
  

• Processamento de luz digital (digital light processing, DLP): é uma variação da polimerização em cuba que utiliza um projetor digital para solidificar a resina líquida camada por camada. Diferente da SLA, onde um único ponto de luz UV é utilizado, o DLP projeta uma imagem inteira de uma camada na resina, polimerizando todas as áreas necessárias simultaneamente. Isso torna o DLP geralmente mais rápido que a SLA, mantendo uma alta resolução e precisão na produção de formas farmacêuticas.

  
  

3. Técnica de fusão em leito de pós:

A fusão de leito de pó usa um laser para desenhar um padrão específico em um leito de pó, fundindo as partículas de pó para formar o objeto 3D.

• Sinterização seletiva à laser (selective laser sintering, SLS): nesta técnica um feixe de laser de alta precisão é direcionado para áreas específicas de uma camada de pó, onde está o fármaco, aquecendo e fundindo o material conforme o projeto é construído. Uma grande vantagem dessa técnica é a possibilidade de produzir imprimidos com alta porosidade, com desintegração e/ou dissolução acelerada, e também com alta concentração de fármaco incorporado.

  
  

Cada técnica apresentada oferece uma abordagem distinta para a criação de formas de dosagem que atendem às necessidades individuais dos pacientes.

Com o avanço contínuo da tecnologia, a impressão 3D desempenhará um papel cada vez mais fundamental na evolução da medicina, promovendo o desenvolvimento de soluções inovadoras e personalizadas.

Isso permitirá a adaptação dos tratamentos às demandas específicas de cada paciente, transformando significativamente a maneira como os medicamentos são projetados e administrados.

Referências:

1. dos Santos et al. 2021 https://doi.org/10.1002/adfm.202009691

2. Funk et al. 2023 https://doi.org/10.1007/978-981-99-2404-2_5

3. Funk et al. 2024 https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2024.124299

4. Seoane-Viaño et al. 2021 https://doi.org/10.1016/j.addr.2021.05.003