Des chercheurs de l’Université de Saint-Jacques-de-Compostelle, du MERLN Institute University College London (UCL) et de l’UCL spin-out FabRx, ont mis au point un moyen d’imprimer des tablettes en 3D en sept secondes.

Contrairement au processus normal de photopolymérisation en cuve, qui peut être utilisé pour imprimer des pilules couche par couche, l’approche d’impression volumétrique de l’équipe est capable de durcir des cuves pleines de résine en un seul passage. Ce faisant, les scientifiques affirment que leur technologie a le potentiel d’accélérer la vitesse à laquelle les médicaments personnalisés sont produits, une USP qui pourrait s’avérer vitale pour rendre l’impression 3D clinique d’utilisation finale plus viable.

« Cela pourrait vraiment changer la donne pour l’industrie pharmaceutique », a déclaré au journal i Alvaro Goyanes, l’un des scientifiques de l’UCL à l’origine du projet. « Les médicaments personnalisés imprimés en 3D évoluent à un rythme rapide. Ils commencent à arriver à la clinique pour des essais et, dans le meilleur des cas, ils pourraient être utilisés dans les services de santé dans trois à cinq ans. »

Un diagramme illustrant la méthodologie derrière l’approche de l’équipe. Image via UCL.

Le lecteur de médicaments personnalisé de FabRx

Depuis 2016, date à laquelle Aprecia s’est imposée comme l’un des premiers leaders de la médecine additive avec le lancement du Spiritam à dissolution rapide, le premier médicament imprimé en 3D approuvé par la FDA, il serait juste de dire que la technologie a fait des pas de géant.

En 2020, par exemple, des chercheurs au Pakistan avaient prouvé qu’il était possible d’imprimer en 3D des antibiotiques avec des taux de libération de médicaments optimisés, via la technologie de modélisation par dépôt de fusion (FDM) et un contrôle précis du remplissage. Plus tôt cette année-là, une équipe basée à l’Université St. John’s a également adopté une approche similaire pour imprimer en 3D des capsules en forme d’œuf, conçues pour être difficiles à écraser par ceux qui tentent d’abuser des opioïdes prescrits.

Plus récemment, FabRx lui-même a également fait des progrès dans le domaine de la médecine sur mesure, en développant un moyen de frittage sélectif au laser (SLS) d’imprimés en braille pour les malvoyants, ainsi qu’en lançant son système M3DIMAKER.

Commercialisée comme la « première imprimante 3D pharmaceutique pour les médicaments personnalisés », la machine est dotée d’une configuration multi-buses qui permet aux utilisateurs de changer de tête et de passer de la production FDM à la production par extrusion directe de poudre. La start-up se vante également que le système est pris en charge par un logiciel qui lui permet de créer des pilules prescrites à la demande, mais ces progrès ne l’ont pas empêché d’itérer sur sa technologie.

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En fait, en collaboration avec des collègues de l’Université de Saint-Jacques-de-Compostelle et de l’UCL à la fin de l’année dernière, FabRx a réussi à développer sa propre imprimante 3D pour tablette alimentée par un smartphone. Construite autour d’un M3DIMAKER modifié, la configuration révisée de l’équipe s’est avérée capable de produire des capsules anticoagulantes personnalisées, et on pensait à l’époque qu’elle pourrait être utilisée pour améliorer l’accès aux médicaments prescrits.

L'imprimante 3D LCD alimentée par smartphone des chercheurs.  Image via UCL.
L’imprimante 3D LCD alimentée par un smartphone, développée précédemment par les chercheurs. Image via UCL.

Limite de vitesse de polymérisation en cuve

Ainsi, compte tenu des antécédents de FabRx en matière de succès relatif dans l’impression 3D de médicaments avec des profils de libération, des formes et des tailles personnalisés, pourquoi n’a-t-il pas réussi à obtenir une plus grande traction dans le secteur pharmaceutique ? Eh bien, mis à part des problèmes tels que l’obtention de l’approbation réglementaire et la réussite des procédures de test pertinentes, il existe également un inconvénient commercial à adopter l’impression 3D de cette manière : le débit.

Selon l’équipe dirigée par l’UCL, « les technologies d’impression 3D existantes ne permettent pas les vitesses requises pour la production à la demande de médicaments dans des environnements cliniques au rythme rapide ». Cependant, les scientifiques ajoutent que l’impression volumétrique « exploite le comportement de seuil » qui se produit lors de la polymérisation pour durcir des masses de résine, elle peut donc offrir une solution à cela.

Maintenant, en s’appuyant sur les travaux menés dans leur étude précédente, les chercheurs ont trouvé un moyen de mettre cette approche en pratique, en manipulant la lumière de manière si contrôlée qu’elle peut solidifier simultanément des cuves de résine. On dit que cela a été réalisé en ajustant l’intensité des rayons émis et en les appliquant à différents angles, jusqu’à ce que toute la masse de matériau puisse être polymérisée en une seule fois.

Les prototypes de pilules imprimées en 3D de l'équipe UCL.  Photo via UCL.
Les prototypes de pilules imprimées en 3D de l’équipe UCL. Photo via UCL.

L’impression 3D volumétrique en action

Au cours de leur étude, les chercheurs ont déployé une imprimante 3D modifiée pour évaluer l’efficacité de leur approche révisée et produire des comprimés à partir de six résines différentes chargées de photoinitiateurs, le paracétamol étant utilisé comme médicament modèle. Les premiers résultats de ces tests ont montré que l’équipe était capable de produire des comprimés avec des profils de libération de médicament réglables, à un rythme de 7 à 17 secondes par comprimé.

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Avec un développement plus poussé, les scientifiques disent que leur approche pourrait être utilisée pour créer des « polypilules » au rythme, qui intègrent des doses personnalisées ou plusieurs médicaments, mais ont tendance à avoir des délais de livraison plus longs. Une application dans laquelle la technologie serait actuellement testée consiste à imprimer en 3D une thérapie contre le cancer et des médicaments anti-effets secondaires à l’intérieur d’une même pilule dans un hôpital français.

« Pour réduire le risque de récidive, de nombreuses femmes atteintes d’un cancer du sein à un stade précoce sont traitées par hormonothérapie pendant cinq ans, souvent avec des traitements supplémentaires pour gérer les effets secondaires », a expliqué à l’i un journal. « Prendre tous ces traitements dans un seul comprimé imprimé en 3D avec une dose personnalisée devrait faciliter l’achèvement du traitement. »

Une autre application potentielle de la technologie réside dans la production de médicaments plus appétissants pour les enfants malades, d’autant plus que le Great Ormond Street Children’s Hospital de Londres envisagerait d’installer une imprimante 3D dans sa pharmacie, son équipe de spécialistes estimant que le la technologie pourrait, à l’avenir, devenir un élément essentiel du kit.

« Je cherche déjà à installer une imprimante 3D dans la pharmacie du GOSH pour soutenir les essais d’utilisation de médicaments 3D », a également déclaré au journal i Steve Tomlin, pharmacien en chef du Great Ormond Street Children’s Hospital. « La connaissance des différences génétiques dans les réponses des gens aux médicaments (pharmacogénomique) signifie que nous savons que pour de nombreux médicaments, une taille unique ne convient pas à tous. »

Les découvertes des chercheurs sont détaillées dans leur article intitulé « Impression 3D volumétrique pour une production rapide de médicaments.L’étude a été co-écrite par Lucía Rodríguez-Pombo, Xiaoyan Xu, Alejandro Seijo-Rabina, Jun Jie Ong, Carmen Alvarez-Lorenzo, Carlos Rial, Daniel Nieto, Simon Gaisford, Abdul W. Basit et Alvaro Goyanes.

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L’image en vedette montre un diagramme illustrant la méthodologie derrière l’approche de l’équipe. Image via UCL.