Medicamentos impresos en 3D: ¿por qué son el futuro de la medicina personalizada?
El enfoque de la llamada medicina personalizada avanza cada día un poco más y conocerá su auge gracias a las tecnologías 3D. Actualmente, uno de los sectores de aplicación de estas tecnologías es sin duda el médico, que las emplea para el desarrollo de prótesis, implantes e incluso posibles órganos bioimpresos en 3D. Uno de los grandes avances en este campo es también la impresión de medicamentos en 3D, otro gran desarrollo que nos acerca aún más a una medicina adaptada al paciente y que podría cambiar radicalmente los tratamientos médicos. Hoy nos centraremos en resolver algunas de las principales cuestiones relacionadas con la fabricación de medicamentos impresos en 3D: ¿Cuáles son las técnicas de producción actuales? ¿Cómo es la impresión de medicamentos hoy en día? Y, por supuesto, ¿Qué supondrá su introducción en el mercado para la industria farmacéutica?
Hoy en día millones de personas ingieren diariamente medicamentos recetados a para tratar síntomas diversos. Debido a la producción en masa de cápsulas y píldoras, a menudo consumimos dosis superiores a las recomendadas. Según el equipo de Multiply Labs, fabricante de filamentos farmacéuticos para la creación de cápsulas en 3D, son sobre todo los niños y las mujeres los que se ven afectados por estas dosis excesivas: «Actualmente, los medicamentos se desarrollan especialmente para los hombres adultos, blancos, lo que significa que a todas las mujeres y niños se les prescribe demasiado para sus cuerpos», nos confió Fred Paretti, CEO de la startup. Una afirmación que confirma la importancia del advenimiento de los medicamentos personalizados, así como la evidencia de la individualidad de cada paciente. De hecho, el error en la dosificación de algunos principios activos puede incluso conducir al mal funcionamiento de los tratamientos.
Estadísticas del mercado de medicamentos impresos en 3D en 2023. Se espera que el mercado crezca alrededor de un 8% anualmente hasta 2030 (Créditos: Maximize Market Research)
Si miramos más de cerca el desarrollo de medicamentos impresos en 3D, vemos un futuro alentador. Según un estudio de Maximize Market Research, el valor del mercado mundial de medicamentos impresos en 3D fue de 334,30 millones de dólares en 2023. Sin embargo, en los próximos años se espera una tasa de crecimiento anual del 8-9% y, por lo tanto, el tamaño del mercado se estima en 575,54 millones de dólares para 2030. Estas estimaciones muestran que hay mucho movimiento en este campo, impulsado por la investigación y el desarrollo de las técnicas 3D.
Los inicios de los medicamentos impresos en 3D
Fue en 2015 cuando llegó el primer medicamento impreso en 3D: Spritam, una píldora creada con tecnologías de lecho de polvo utilizada para el tratamiento de la epilepsia. Este fue igualmente el primer medicamento aprobado por el FDA (Administración de Alimentos y Medicamentos Estadounidense). Este primer desarrollo creado por Aprecia Pharmaceuticals abrió la puerta a la fabricación personalizada y aceptada de píldoras que permitían una dosis diferente y personalizada para cada paciente. Actualmente, Aprecia se ha convertido en uno de los actores clave de esta industria, sigue fabricando este medicamento con su tecnología patentada ZipDose®, que permite a los medicamentos disolverse en segundos, gran ventaja para las personas que sufren esta enfermedad o para los pacientes que tiene problemas para tragar.
En 2015 se dio a conocer el primer medicamento impreso en 3D: Spritam (Créditos: Aprecia Pharmaceuticals)
Basándose en estudios realizados en la Universidad Nacional de Singapur sobre la combinación de varios medicamentos en una misma cápsula, la startup Multiply Labs se lanzó en 2016 a la fabricación de filamentos farmacéuticos para la impresión 3D de píldoras de liberación programada. Aunque la startup inicialmente planeaba producir medicamentos personalizados para el tratamiento del cáncer, finalmente se centró en la fabricación de suplementos dietéticos impresos en 3D debido a los obstáculos planteados por la Agencia de Medicamentos.
Las empresas farmacéuticas tradicionales también recurren a las nuevas tecnologías. El grupo Merck de Darmstadt, una de las empresas farmacéuticas y químicas más antiguas del mundo, ha contratado a AMCM 2020, una filial de EOS, para fabricar medicamentos a medida utilizando la tecnología SLS. Merck ha visto en la impresión 3D un gran potencial para la personalización y la producción rápida y económica de tales medicamentos.
Triastek, fundada en 2015, es una empresa que también ha hecho de la explotación de estos potenciales su caballo de batalla. A partir de 2022, el medicamento cardiovascular T20 impreso en 3D entró en fase de prueba para estudios clínicos, tras la aprobación de la FDA. Más recientemente (2024), el producto de retención gástrica T22 también recibió la autorización de comercialización, convirtiéndose en el primero de su tipo.
Desde los inicios de los medicamentos impresos en 3D, cada vez son más las instituciones y empresas farmacéuticas que se interesan por ellos y hoy en día encontramos un gran número de startups y empresas innovadoras que utilizan la impresión 3D para el desarrollo de medicamentos personalizados. Esto también se explica por los avances en la tecnología. ¡Echemos un vistazo a cómo se imprimen esos medicamentos!
Los medicamentos de Multiply Labs permiten una liberación de sustancias programada (Créditos: Multiply Labs)
Las tecnologías de impresión 3D que se utilizan
Desde la llegada del primer medicamento impreso en 3D en 2015 el desarrollo de técnicas para su fabricación en 3D han ido en aumento. Retomando las bases de las ya conocidas tecnologías de impresión 3D, el sector farmacéutico ha sabido adaptarlas para su utilización. En la identificación de estas técnicas hemos contado con la colaboración de FabRx, «Spin-out de biotecnología farmacéutica del University College of London (UCL), que se especializa en la impresión 3D de formas de dosificación oral, es decir, creación de medicamentos mediante fabricación aditiva», nos contó Patricija Januskaite Científica Sénior de la farmacéutica.
Deposición Fundida (FDM)
La técnica FDM/FFF es una de la más extendidas en la impresión de medicamentos en 3D. Para la fabricación de las píldoras se pueden utilizar filamentos cargados con medicamentos. Uno de los grandes retos al utilizar esta técnica es el ajuste de las temperaturas de la extrusión para que esto no afecte los principios activos de los ingredientes de cada píldora. «El modelado por deposición fundida tiene la capacidad de fabricar combinaciones de múltiples medicamentos (pólipos), así como tabletas de liberación sostenida o retardada», nos cuenta Patricija.
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 desarrollo de Multiply Labs que además permiten la creación de cápsulas con liberación controlada: «Nosotros podemos imprimir en 3D un compartimento/píldora con una pared muy delgada que pueda liberar el producto, en unos 30 minutos, y luego agregar otra pared que pueda liberar otro medicamento en 2 horas; todo en una cápsula única con dos compartimentos que permiten un liberación programada», comenta Fred.
Ahora es posible desarrollar formulaciones complejas, de modo que los materiales del medicamento se disuelven rápidamente. El proyecto Deglumed de 2023 utilizó el método de extrusión para desarrollar medicamentos destinados a las personas con dificultades para tragar. Los filamentos utilizados se disuelven rápidamente en la boca y los comprimidos son fáciles de tragar.
Extrusión directa de polvo
Esta es una técnica similar a la utilizada para el desarrollo del primero medicamento impreso en 3D: ZipDose®, en el caso de esta última, su desarrollo se utiliza principalmente para crear medicamentos con alta carga de medicación y con alta desintegración debido a la porosidad de los materiales. La extrusión directa de polvo como tal ha sido patentada por FabRx. Se trata de la extrusión de material en polvo (una mezcla de principios activos y excipientes) a través de una boquilla utilizando un extrusor de tornillo único. Este tipo de medicamentos permiten dosificación de liberación sostenida o retardada, de acuerdo a la farmacéutica británica.
Estereolitografía (SLA)
La estereolitografía o SLA al igual que en las técnica que ya conocemos utiliza fotopolímeros para la solidificación de resinas o materiales líquidos. En el caso de esta tecnología, los medicamentos pueden incorporarse a la red de polímeros para producir píldoras cargadas de principios activos o para desarrollar dispositivos médicos de liberación prolongada. Esta tecnología es la que mejor permite la combinación de diferentes fármacos en una misma cápsula 3D.
Tecnología de Sinterizado Selectivo por Láser (SLS)
La fabricación de una píldora 3D con tecnología SLS, se refiere a la mezcla de principios activos con determinados copolímeros, posteriormente fusionados a través de un láser. El uso de esta técnica permite crear medicamentos con varias características: pueden ir desde formas de dosificación de liberación controlada hasta formas bucodispersables. El profesor Simon Gaisford, jefe del departamento farmacéutico de la University College de Londres y cofundador de FabRx, explica: «El sinterizado selectivo por láser tiene un gran potencial en la industria farmacéutica. Permite fabricar comprimidos sin aglutinante (como los utilizados en el proceso de «binder jetting»)».
Pastillas creadas con la tecnología SLS de Sintratec (Créditos: Sintratec)
Impresión por inyección de tinta (Inkjet)
Aunque esta técnica se parezca a los métodos de impresión 2D, al analizarla podría incluso acercarse más a la tecnología Binder Jetting. En el caso de la fabricación de medicamentos, la boquilla arroja al plato de impresión combinaciones de principios activos y excipientes o tintas. A continuación, se solidifican con la ayuda de un sustrato en polvo que se rocía. En 2019, investigadores de la Universidad de East Anglia se basaron en la inyección de tinta para desarrollar el proceso de impresión 3D por gotitas hotmelt, en el que las gotas son depositadas por un extrusor con un obturador de boquilla pulsado y controlado por un sistema piezoeléctrico. Este año (2024) ha llamado la atención otra tecnología basada en la proyección de materiales, la impresión 3D por inyección de tinta multimaterial (MM-IJ3DP), desarrollada en el Centre for Additive Manufacturing de la Universidad de Nottingham. Una tinta polimérica soluble – poly-ACMO – se solidifica cuando se expone a la luz ultravioleta y forma una estructura de sustancia activa dentro de la tableta que es soluble en agua.
Además de las técnicas mencionadas existen variaciones en algunas de ellas, y muchas farmacéuticas se encuentran desarrollando sus propias tecnologías o mejorando algunas de las que ya existen. Cada vez son más las empresas jóvenes que se embarcan en esta aventura, como la startup francesa MB Therapeutics.
Muchas empresas, como Craft Health, por ejemplo, están desarrollando no solo su propia tecnología de impresión de medicamentos, sino también su propia impresora 3D (Créditos: Craft Health)
Ventajas y desafíos
Las ventajas de los medicamentos impresos en 3D son numerosas y tienen como objetivo principal obtener una atención médica personalizada. Por un lado, el color, el sabor y la textura de las píldoras impresas en 3D se pueden adaptar para que su ingesta ya no se asocie con experiencias negativas. Algo que afecta sobre todo a los niños y a las personas con dificultad para tragar. Al diseñar las tabletas mediante impresión 3D y los materiales utilizados para que sean fáciles de tragar, se puede mejorar positivamente la ingesta de medicamentos. Por otro lado, la ventaja también radica en la flexibilidad del perfil de acción y la liberación del principio activo. A menudo, las tabletas impresas en 3D tienen como objetivo que el ingrediente activo se libere en un momento específico, o incluso varias veces, para mantener un nivel constante de principio activo. Las personas reciben un suministro constante, incluso si solo tragan un comprimido al día. Además, un mismo medicamento puede combinar distintos principios activos. Esto ayuda a combatir la polifarmacia, un problema relacionado con la necesidad de tomar un comprimido por sustancia activa.
Sin embargo, todavía hay muchos desafíos y los proyectos fracasan en consecuencia. A veces, esos desafíos tienen que ver con la tecnología, por ejemplo, algunas sustancias activas no se pueden liberar durante la impresión. La regulación es un obstáculo mucho más importante. En general, los medicamentos están sujetos a la Ley de Medicamentos y sus estrictas normas. Cada píldora impresa individualmente plantea un problema a la Agencia de Medicamentos, ya que es un medicamento individual que también debe someterse a pruebas. Esto se traduce en ensayos interminables y ralentiza la investigación.
Los medicamentos impresos en 3D permiten luchar contra la polifarmacia combinando varias sustancias activas en una sola tableta, sin que esta sea excesivamente grande (Créditos: Grupo Merck)
¿Qué futuro le depara a la fabricación de medicamentos en 3D?
Los medicamentos impresos en 3D ya no son una novedad en el mercado y en los últimos diez años se han sentado muchas bases en este campo para futuras innovaciones. Las cifras mencionadas sobre el mercado de medicamentos impresos en 3D ilustran esta tendencia. En los próximos años, cada vez más medicamentos impresos en 3D conquistarán el mercado farmacéutico y serán autorizados para ensayos clínicos. Aunque la investigación se esfuerza por desarrollar cada vez más métodos de producción de medicamentos personalizados y las tecnologías 3D mejoran en este sentido, el reto ahora es acelerar la introducción de los medicamentos impresos en 3D. Esto podría hacer realidad el sueño de la medicina personalizada. «Dentro de diez años, ningún paciente estará dispuesto a tomar lo mismo que otro millón de personas. Y ningún médico prescribirá lo mismo a dos pacientes», concluye Fred Paretti de Multiply Labs.
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