Dissoluutiokokeet 3D-tulostetuille lääkeimplanteille
Uusitalo, Sauli (2023)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2023060722497
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2023060722497
Tiivistelmä
Opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää, pystytäänkö 3D-tulostamalla valmistamaan homogeenisia lääkeimplantteja. Työssä jatkettiin AMBioPharma-hankketta varten tehtyä projektia 3D-tulostetuista implanteista.
Työ aloitettiin valmistamalla lääkeainemassa, josta valmistettiin muottiin 3D-tulostamalla implantteja. 3D-tulostusvaiheessa prosessia muokattiin tekemällä implanteille oma makro-ohjelma Brinter ONE-tulostimella. Samalla kehitettiin prosessin muita osioita, jotta työstä voitaisiin poistaa turhia aikaa vieviä kohtia. Seuraavassa osiossa tehtiin dissoluutiokoe, jonka avulla selvitettiin, kuinka paljon lääkeainetta vapautuu implanteissa. Näytteitä pidettiin 36 päivän ajan ihmiskehoa mukailevassa tilassa ja samalla ylläpitäen In sink-olosuhteita. Dissoluutiokokeen näytteet analysoitiin käyttäen HPLC-analyysilaitteistoa.
Tuloksista selvisi, että tulostinpään muokkaus olisi tarpeellinen, jotta prosessissa saataisiin varmuudella toistettava. Prosessia saatiin optimoitua tekemällä muotille tuki, lisäämällä erillinen tyhjäsyöttö vaihe tulostukseen sekä löytämällä korrelaatio ruuvin pyörimisnopeuden ja tulostuspään liikenopeuden välillä. Dissoluutiokokeessa saatiin tuloksena, että 36 päivässä vapautuu keskiarvolta 1136 µg (9,2 %) vaikuttavaa ainetta. Vapautumisesta laadittiin päiväkohtainen ja kumulatiiviset käyrät. HPLC-menetelmän jatkokehitys ja implantin muodon vaikutus lääkeaineen vapautumiseen ovat suurimpia kehityskohteita. The goal of this thesis was to find out whether homogeneous medical implants can be manufactured with 3D printing. The thesis continued work done within the AMBioPharma project regarding 3D printed implants.
The thesis was started by making of the pharmaceutical batch mix, from which 3D printed implants were moulded. The 3D printing process was modified by making a specific macro for the implants on the Brinter ONE printer. The other parts of the process were developed at the same time so that unnecessary time-consuming parts could be identified and removed. Next, a dissolution test was performed to find out how much API is released from the implants. The samples were kept under conditions which resemble the human body while maintaining in sink conditions for 36 days. The dissolution test samples were analyzed with HPLC analysis equipment.
The results indicated that the adaptation of the used printer head would be necessary for the process to be reliably repeatable. The process was optimized with the addition of a support for the mould as well as by adding a blank feeding phase to the printing process and finding a good correlation between the screw rotation speed and the printer heads movement speed. Results from the dissolution test showed that around 1136 µg (9.2 %) of the API was released from the implants in 36 days. Daily and cumulative release graphs were made for the implants. The further development of the method used for the HPLC as well as the implant shape’s effect on the release of the API constitute the biggest targets for development.
Työ aloitettiin valmistamalla lääkeainemassa, josta valmistettiin muottiin 3D-tulostamalla implantteja. 3D-tulostusvaiheessa prosessia muokattiin tekemällä implanteille oma makro-ohjelma Brinter ONE-tulostimella. Samalla kehitettiin prosessin muita osioita, jotta työstä voitaisiin poistaa turhia aikaa vieviä kohtia. Seuraavassa osiossa tehtiin dissoluutiokoe, jonka avulla selvitettiin, kuinka paljon lääkeainetta vapautuu implanteissa. Näytteitä pidettiin 36 päivän ajan ihmiskehoa mukailevassa tilassa ja samalla ylläpitäen In sink-olosuhteita. Dissoluutiokokeen näytteet analysoitiin käyttäen HPLC-analyysilaitteistoa.
Tuloksista selvisi, että tulostinpään muokkaus olisi tarpeellinen, jotta prosessissa saataisiin varmuudella toistettava. Prosessia saatiin optimoitua tekemällä muotille tuki, lisäämällä erillinen tyhjäsyöttö vaihe tulostukseen sekä löytämällä korrelaatio ruuvin pyörimisnopeuden ja tulostuspään liikenopeuden välillä. Dissoluutiokokeessa saatiin tuloksena, että 36 päivässä vapautuu keskiarvolta 1136 µg (9,2 %) vaikuttavaa ainetta. Vapautumisesta laadittiin päiväkohtainen ja kumulatiiviset käyrät. HPLC-menetelmän jatkokehitys ja implantin muodon vaikutus lääkeaineen vapautumiseen ovat suurimpia kehityskohteita.
The thesis was started by making of the pharmaceutical batch mix, from which 3D printed implants were moulded. The 3D printing process was modified by making a specific macro for the implants on the Brinter ONE printer. The other parts of the process were developed at the same time so that unnecessary time-consuming parts could be identified and removed. Next, a dissolution test was performed to find out how much API is released from the implants. The samples were kept under conditions which resemble the human body while maintaining in sink conditions for 36 days. The dissolution test samples were analyzed with HPLC analysis equipment.
The results indicated that the adaptation of the used printer head would be necessary for the process to be reliably repeatable. The process was optimized with the addition of a support for the mould as well as by adding a blank feeding phase to the printing process and finding a good correlation between the screw rotation speed and the printer heads movement speed. Results from the dissolution test showed that around 1136 µg (9.2 %) of the API was released from the implants in 36 days. Daily and cumulative release graphs were made for the implants. The further development of the method used for the HPLC as well as the implant shape’s effect on the release of the API constitute the biggest targets for development.