هسته­ اصلی این مفهوم، در نظر گرفتن تفاوت ­های فردی بین بیماران در هر دو فرایند تشخیص بیماری و تعیین نوع و دوز مناسب دارو است، که این امر در افزایش میزان بازدهی دارو و نیز افزایش پذیرش و سازگاری بیمار با داروی تجویز شده بسیار مؤثر است.

شکل1: نیازها برای دارورسانی شخصی­ سازی­ شده [1]. 

در این راستا، در علوم پایه و ژنتیک پیشرفت ­های بسیاری تا به امروز صورت گرفته­ است؛ از جمله پی ­بردن به نقش تفاوت­ های ژنتیکی در ابتلای افراد به بیماری، استفاده از اطلاعات ژنتیکی بیمار در پیش ­بینی چگونگی پاسخ او به یک داروی مشخص و نیز ساخت داروهای بیولوژیکی و نوترکیب جدید. با وجود پتانسیل بالای بسیاری از این تکنولوژی ­ها برای متحول ساختن نظام دارو درمانی، ورود بسیاری از آن ­ها به این عرصه، منوط به توسعه و پیشرفت روش­ های نوین در طراحی و ساخت سیستم­ های دارورسانی، به شیوه­ ای هوشمند و با قابلیت شخصی­ سازی، می­ باشد.

اخیراً تکنولوژی چاپ سه­ بعدی به دلیل انعطاف­ پذیری بالا نسبت به روش­ های مرسوم در صنعت داروسازی و نیز قابلیت ساخت سیستم ­هایی با هندسه و ساختار پیچیده، به عنوان راهکاری برای حل این چالش و عملیاتی ساختن دیدگاه دارورسانی شخصی­ سازی شده توجه زیادی را به خود جلب کرده است­. به­ ویژه پس از سال 2015 و با پذیرش اولین داروی ساخته شده بر اساس این تکنولوژی توسط FDA، امیدها برای حضور پررنگ ­تر این تکنولوژی در حوزه­ دارورسانی به ­شدت افزایش یافته­ است [2].

انعطاف پذیری بالای این روش قابلیت­ های زیادی را در حوزه دارورسانی شخصی ­سازی شده فراهم می ­آورد. از جمله، امکان ساخت داروهایی با دوزهای مختلف از عنصر درمانی براساس تفاوت ­های سنی، جنسیتی، توان متابولیکی و غیره، ساخت پلی ­پیل­ هایی (polypill)  برای قرار دادن تمامی داروهای مصرفی یک شخص در طول روز در یک قرص، طراحی و ساخت ایمپلنت ­های حاوی دارو با سازگاری بالا با آناتومی بیمار و یا حتی ساخت داروهایی با شکل­ های جذاب برای افزایش پذیرش دارو در کودکان.

شکل 2: نمونه­ هایی از داروهای ساخته شده با تکنولوژی چاپ سه­ بعدی. A) قرص تئوفیلین در دوزهای مختلف [3].

 B) داروهایی با شکل های مختلف برای کودکان [4]. C) یک پلی­ پیل حاوی پنج دارو با پروفایل رهایش مختلف [5].

چالش دیگری در زمینه­ دارورسانی که چاپ سه­ بعدی می­ تواند در آن مؤثر واقع شود دستیابی به پروفایل رهایش مطلوب برای عنصر درمانی مورد نظر است. ورود پلیمرها به صنعت داروسازی در اوایل قرن بیستم با هدف ساخت سیستم­ هایی با نرخ رهایش و نیز زمان عملکرد قابل کنترل در بدن بیمار، یکی از تحولات بزرگ این عرصه به­ شمار می ­رود. اضافه­ شدن تکنولوژی چاپ سه­ بعدی به این عرصه در قرن بیست و یکم می­ تواند زمینه­ ساز تحول بزرگی دیگر در آن باشد.  این تکنولوژی امکان کنترل دقیق­ تر بر نحوه­ رهایش دارو را با استفاده از قابلیت ساخت آرایش­ های مختلف از دارو و پلیمر فراهم می­ آورد. طراحی و ساخت سیستم­ هایی با پروفایل رهایش خطی از طریق ثابت نگه­ داشتن سطح رهایش دارو، سیستم­ هایی با تخلخل بالا برای هضم و جذب آسان ­تر عنصر درمانی و یا سیستم­ هایی حاوی چند دارو با پروفایل­ های رهایش مختلف برای هر یک از آن­ ها از جمله این موارد هستند.

در این راستا گروهی از محققان در دانشگاه  MIT با استفاده از روشی نوین در تکنولوژی چاپ سه ­بعدی و با بهره­ گیری از کوپلیمرهای اصلاح­ شده­  PLGA با نرخ تخریب قابل کنترل، سیستمی را برای تزریق یکباره­ چندین واکسن ساخته و مورد بررسی قرار ­دادند. در این سیستم، عنصر درمانی که همان واکسن مورد نظر است در مرکز میکروذراتی با ابعاد 400 میکرومتر قرار گرفته و پس از تخریب کامل پوشش پلیمری، کل دارو به صورت آنی آزاد می­ شود؛ زمان این رهایش آنی به ساختار پلیمر بستگی دارد، با این حال ساختار منحصر به فرد آن است که از نشت دارو تا زمان مقرر جلوگیری می­ کند. این سیستم دارورسانی این امکان را فراهم می­کند که چندین واکسن با زمان تزریق مشخص به یکباره به بیمار تزریق شود و از عوارض و دردهای پس از هر تزریق جلوگیری به عمل آید. در تست­ های حیوانی انجام ­شده در این تحقیق به اثبات رسیده­ است که عملکرد این سیستم از نظر غلظت مناسب دارو در جریان خون، و نیز عملکرد بیولوژیکی مورد انتظار واکسن­ های استفاده­ شده، با تزریق مجزای واکسن­ ها در مقاطع زمانی مشخص برابری می­ کند.

شکل 3:A) شماتیک فرایند ساخت میکروذرات PLGA حاوی آنتی­ ژن با استفاده از قالب­ های PDMS روی سطح تفلون. B) شماتیک سرنگ حاوی میکروذرات با رهایش آنی آنتی­ ژن­ های

مختلف در مقاطع زمانی مشخص. C) پروفایل رهایش برون ­تنی (بالا) و درون ­تنی (پایین) دکستران کپسوله شده داخل سه میکروذره از جنس PLGA با گروه­ های عاملی مختلف.

در انتها باید گفت با وجود پتانسیل بالای تکنولوژی چاپ سه­ بعدی برای به­ کارگیری در دارورسانی، در حال حاضر چالش ­هایی بر سر راه آن وجود دارد. از جمله زمان بر بودن فرایند، هزینه­ بالای دستگاه­ ها، محدودیت مواد قابل استفاده و نیز چالش­ های افزایش ظرفیت تولید.

مراجع: 

[1] A new chapter in pharmaceutical manufacturing: 3D-printed drug products

[2] https://www.spritam.com

[3] A flexible-dose dispenser for immediate and extended release 3D printed tablets

[4] ?3D-Printed Drugs for Children—Are We Ready Yet

[5] 3D printing of five-in-one dose combination polypill with defined immediate and sustained release profiles

[6] Fabrication of fillable microparticles and other complex 3D microstructures

نویسنده: مریم اسدی کورایم- دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی پزشکی