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Les médicaments imprimés en 3D sont-ils l’avenir de la médecine personnalisée ?

Publié le 14 mai 2020 par Mélanie R.
médicaments imprimés en 3D

L’approche de la médecine dite personnalisée avance chaque jour un peu plus et connaîtra son essor grâce aux technologies 3D. Actuellement, l’un des secteurs d’application de ces technologies est sans aucun doute le médical, qui les emploie pour le développement de prothèses, d’implants, voire même de possibles organes bio-imprimés en 3D. L’une des grandes évolutions dans ce domaine est également l’impression de médicaments en 3D, une autre grande avancée qui nous rapproche encore plus d’une médecine adaptée au patient et qui pourrait changer de manière radicale les traitements médicaux. Aujourd’hui, nous nous attacherons à résoudre certaines des principales questions relatives à la fabrication de médicaments imprimés en 3D 3D : quelles sont les techniques de production actuelles ? Quels sont les premiers développements ? Et, bien sûr, que signifiera leur mise sur le marché pour l’industrie pharmaceutique ?

Aujourd’hui, des millions de personnes utilisent quotidiennement des médicaments sur ordonnance pour traiter divers symptômes. En raison de la production de masse de gélules et pilules, nous consommons souvent des doses supérieures à celles recommandées.  Selon l’équipe de Multiply Labs, fabricant de filaments pharmaceutiques pour la création de gélules en 3D : « Actuellement, les médicaments sont développés spécialement pour les hommes adultes blancs, ce qui signifie que toutes les femmes et tous les enfants ont une prescription excessive pour leur corps« , nous a confié Fred Paretti, CEO de la startup. Une affirmation qui confirme l’importance de l’avènement des médicaments personnalisés, ainsi que la mise en évidence de l’individualité de chaque patient. En effet, l’erreur de dosage de certains principes actifs peut même entraîner le dysfonctionnement de certains traitements.

medicamentos impresos en 3D - Mercado

Depuis 2018, le marché des médicaments imprimés en 3D connaît un taux de croissance de 7 % (crédits photo : Industry Stats Report)

Si on regarde de plus près le développement de médicaments imprimés en 3D, nous y voyons un avenir encourageant. Au cours des deux dernières années, le marché des médicaments imprimés en 3D a connu une forte augmentation : depuis 2018 il a un taux de croissance annuel de 7 % en valeur, et devrait atteindre une valeur de 437,04 millions de dollars en 2025, selon l’étude Industry Stats Report. Le pays qui enregistre la croissance la plus importante est actuellement les États-Unis avec 39,75% du revenu total. Cela s’explique par le fait que les grandes entreprises pharmaceutiques du pays misent davantage sur la recherche et le développement de techniques 3D.

Les débuts des médicaments imprimés en 3D

C’est en 2015 qu’est arrivé le premier médicament imprimé en 3D : le Spritam, une pilule créée avec des technologies de lit de poudre, utilisée pour le traitement de l’épilepsie. Ce fut également le premier médicament approuvé par la FDA. Ce premier développement réalisé par Aprecia Pharmaceuticals a ouvert la porte à la fabrication de pilules personnalisées qui permettaient une dose différente et adaptée à chaque patient. Aujourd’hui, Aprecia est devenu l’un des principaux acteurs de cette industrie ; il continue à fabriquer ce médicament grâce à sa technologie brevetée ZipDose®, qui permet aux médicaments de se dissoudre en quelques secondes, un avantage pour les personnes qui ont des difficultés à avaler.

pastilla impresa en 3D

Spritam est le premier médicament imprimé en 3D du marché (crédits photo : Aprecia Pharmaceuticals)

La même année, le Dr Martin Burke du Howard Hughes Medical Institute et son équipe de chercheurs ont mis au point une imprimante 3D pour la fabrication de médicaments par blocs de molécules. Ils avaient en effet remarqué que dans le cas des petites molécules, certains motifs (groupes d’atomes) se répètent. Ils ont donc isolé des centaines de ces modèles et développé l’imprimante 3D capable de les assembler pour créer la molécule souhaitée, qui dans leur cas contenait des produits chimiques, permettant ainsi le développement de gélules personnalisées.

Une autre découverte majeure a été une étude réalisée par l’Université nationale de Singapour (NUS) montrant que plusieurs médicaments pouvaient être imprimés dans une seule pilule et que les substances libérées pouvaient être programmées. L’entreprise qui a concrétisé cette idée et qui a démarré son activité en 2016 est la startup Multiply Labs, qui fabrique actuellement des filaments pharmaceutiques permettant l’impression de pilules, à libération programmée : « Chez Multiply Labs, nous appliquons l’impression 3D à la fabrication de la capsule ou du contenant du médicament. Ce n’est pas une gélule normale : à l’intérieur de sa couverture imprimée en 3D, nous avons en fait des compartiments séparés. Et chaque partie de la capsule peut libérer un médicament à un moment différent« , nous dit Paretti. Bien que l’entreprise ne soit pas spécialisée dans l’impression de substances actives, ses médicaments imprimés en 3D peuvent être une solution pour les grandes entreprises pharmaceutiques, qui leur permettrait de ne prendre qu’une seule pilule par jour pour couvrir différents besoins.

médicaments imprimés en 3D

Les médicaments de Multiply Labs permettent une libération des substances programmée (crédits photo : Multiply Labs)

Les technologies d’impression 3D de médicaments

Depuis l’arrivée du premier médicament imprimé en 3D en 2015, le développement de techniques pour sa fabrication en 3D ne cesse de croître. Reprenant les bases des technologies d’impression 3D déjà bien connues, le secteur pharmaceutique a su les adapter pour les utiliser. Pour l’identification de ces techniques, nous avons compté sur la collaboration de FabRx, « Spin-out de biotechnologie pharmaceutique de l’University College of London (UCL), qui est spécialisée dans l’impression 3D de formes de dosage orales, c’est-à-dire la création de médicaments par le biais de la fabrication additive« , nous a dit Patricija Januskaite, scientifique de la société pharmaceutique.

Le dépôt de matière fondue (FDM)

Le procédé FDM/FFF est l’un des plus répandus dans l’impression 3D de médicaments. Des filaments chargés en substances médicamenteuses peuvent être utilisés pour la fabrication des pilules. L’un des grands défis de cette technique est d’ajuster les températures d’extrusion de manière à ce que les ingrédients actifs de chaque pilule ne soient pas affectés. « Le procédé FDM permet de fabriquer des combinaisons de plusieurs médicaments (polypes), ainsi que des comprimés à libération prolongée ou retardée« , explique Patricija.

En plus de la technique de chargement des filaments avec des médicaments, il y a aussi la possibilité d’utiliser des filaments pharmaceutiques qui n’affecteraient pas le médicament contenu, tel est le cas des développements de Multiply Labs qui permettent aussi la création de capsules à libération contrôlée : « Nous pouvons imprimer en 3D un compartiment avec une paroi très fine pouvant libérer le produit, en environ 30 minutes, puis ajouter une autre paroi capable de libérer un autre médicament en 2 heures; le tout dans une seule gélule. Nous pouvons ajouter jusqu’à quatre ou cinq compartiments séparés dans la même capsule« , ajoute Fred.

 

L’extrusion directe de poudre

Il s’agit d’une technique similaire à celle utilisée pour le développement du premier médicament imprimé en 3D : la ZipDose®. Celle-ci est principalement utilisé pour créer des médicaments à forte charge médicamenteuse et à forte désintégration en raison de la porosité des matériaux. L’extrusion directe de poudre en tant que telle a été brevetée par FabRx. Il s’agit de l’extrusion d’une matière en poudre (un mélange de principes actifs et d’excipients) à travers une buse à l’aide d’un extrudeur à vis unique. Ce type de médicament permet un dosage à libération prolongée ou retardée, selon l’industrie pharmaceutique britannique.

La stéréolithographie (SLA)

La stéréolithographie ou SLA utilise une source de chaleur pour solidifier des photopolymères ou résines liquides. Dans le cas de cette technologie, les médicaments peuvent être incorporés dans le réseau de polymères pour produire des pilules chargées en principes actifs ou pour développer des dispositifs médicaux à libération prolongée. Cette technologie est celle qui permet le mieux la combinaison de différents médicaments dans une même capsule 3D.

La technologie de frittage sélectif par laser (SLS)

La fabrication d’une pilule 3D avec la technologie SLS, fait référence au mélange de principes actifs avec certains copolymères, fusionnés ensuite par le biais d’un laser. L’utilisation de cette technique permet de créer des médicaments présentant plusieurs caractéristiques : ils peuvent aller de formes de dosage à libération contrôlée à des formes orodispersibles.

pastillas impresas en 3D

Pastillas creadas con la tecnología SLS de Sintratec | Créditos: Sintratec

L’impression à jet d’encre (Inkjet)

Bien que cette technique rappelle les méthodes d’impression en 2D, elle se rapproche aussi de la technologie de liage de poudre. Dans le cas de la fabrication de médicaments, des combinaisons de principes actifs et d’excipients ou d’encres sont jetées sur le plateau d’impression par la buse. Elles sont alors solidifiés à l’aide d’un substrat en poudre qui est ensuite pulvérisé.

En plus des techniques susmentionnées, il existe des variantes de certaines d’entre elles, et de nombreuses entreprises pharmaceutiques développent leurs propres technologies ou améliorent les existantes.

Que réserve l’avenir pour les médicaments imprimés en 3D ?

Nous sommes encore à un stade précoce du développement des médicaments 3D et de l’arrivée officielle de la médecine personnalisée, mais nous ne pouvons pas nier que la croissance de ce secteur est réelle et avance vite. Les entreprises interrogées s’accordent à dire que nous verrons des changements dans notre consommation de médicaments dans moins d’une décennie si celle-ci continue à augmenter comme elle l’a fait jusqu’à présent.

Outre la rapidité du développement, il ne faut pas oublier l’importance de soumettre ces innovations aux réglementations qui encadrent le secteur médical. Comme avec l’arrivée de nombreuses nouvelles technologies, l’utilisation abusive de l’impression 3D pour la production de médicaments pourrait être préjudiciable à de nombreux patients, et même permettre l’adaptation de ces techniques pour l’inclusion d’autres substances nocives pour la santé.

Malgré tout, nous savons que l’avenir des médicaments 3D est prometteur et qu’il changera le cours de la médecine actuelle : « Dans dix ans, aucun patient n’acceptera de prendre la même chose qu’un autre million de personnes. Et aucun médecin ne prescrira la même chose à deux patients« , conclut Fred Paretti de Multiply Labs.

Que pensez-vous de la croissance des médicaments imprimés en 3D ? Sont-ils l’avenir d’une médecine sur-mesure ? Partagez votre avis dans les commentaires de l’article ou avec les membres du forum 3Dnatives. Retrouvez toutes nos vidéos sur notre chaîne YouTube ou suivez-nous sur Facebook ou Twitter !

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