Lääkeainetta vapauttava 3D-tulostettu komposiitti-implantti
Nuottajärvi, Matilda (2025)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2025121938726
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2025121938726
Tiivistelmä
Opinnäytetyössä tutkittiin, miten 3D-tulostettujen lääkeimplanttien kuori-ydin-rakenne vaikuttaa lääkeaineen vapautumismäärään ja -nopeuteen.
Työssä suunniteltiin 3 erikokoista 3D-mallia lääkettä sisältävästä ytimestä ja tasapaksuisesta kuoresta koostuvalle implantille. Ytimille ja kuorille valmistettiin eri tulostusgeelit, joista ytimille tarkoitettuun geeliin sekoitettiin mukaan lisäksi deksametasonia toimimaan esimerkkilääkeaineena. Implantit 3D-tulostettiin käyttäen kahta tulostuspäätä, jotka tulostivat kuori- ja ydingeelejä vuorotellen.
Lääkeaineen vapautumista implanteista tutkittiin kuukauden pituisen dissoluutiokokeen avulla. Implantteja pidettiin kokeen ajan fosfaattipuskuria sisältävissä lasipulloissa, joita ravisteltiin 37°C-asteisessa inkubaattorissa ihmiskehon sisäisiä olosuhteita simuloiden. Ennalta päätetyissä aikapisteissä otettiin talteen lasipullojen sisältämät puskurinesteet, joihin lääkeaine oli implanteista ajan mittaan vapautunut. Puskurinesteiden sisältämät lääkeainemäärät mitattiin HPLC-menetelmän avulla.
HPLC-analyyseistä saatujen tulosten perusteella luotiin kaaviot kuvaamaan deksametasonin kumulatiivista vapautumista implanteista. Kaavioista kävi ilmi, että suurin osa lääkeaineesta vapautui jo ensimmäisten päivien aikana, ja kokonaan lääkeaine oli vapautunut yhden viikon sisällä. Mitä paksumpi implantin kuori oli, sitä hitaammin lääke vapautui. This thesis researched how the core-shell structure of 3D-printed drug implants affects the amount and rate of drug release.
3 different-sized 3D models were designed for implants consisting of a drug-loaded core and a shell with uniform thickness. Separate printing gels were prepared for the cores and shells, and dexamethasone was mixed into the core gel as a model drug. The implants were 3D printed using a dual-extrusion system, in which the print heads alternated between depositing the core and shell gels.
Drug release from the implants was examined using a month-long dissolution test. Throughout the experiment, the implants were stored in glass vials containing phosphate buffer and agitated in a 37°C incubator to simulate physiological conditions. At predetermined time points, buffer samples – into which the drug had gradually diffused – were collected. The drug concentrations in these samples were measured using the HPLC method.
Based on the HPLC analysis results, cumulative release profiles for dexamethasone were generated. The data showed that most of the drug was released within the first few days, and complete release occurred within one week. A thicker shell resulted in a slower release rate.
Työssä suunniteltiin 3 erikokoista 3D-mallia lääkettä sisältävästä ytimestä ja tasapaksuisesta kuoresta koostuvalle implantille. Ytimille ja kuorille valmistettiin eri tulostusgeelit, joista ytimille tarkoitettuun geeliin sekoitettiin mukaan lisäksi deksametasonia toimimaan esimerkkilääkeaineena. Implantit 3D-tulostettiin käyttäen kahta tulostuspäätä, jotka tulostivat kuori- ja ydingeelejä vuorotellen.
Lääkeaineen vapautumista implanteista tutkittiin kuukauden pituisen dissoluutiokokeen avulla. Implantteja pidettiin kokeen ajan fosfaattipuskuria sisältävissä lasipulloissa, joita ravisteltiin 37°C-asteisessa inkubaattorissa ihmiskehon sisäisiä olosuhteita simuloiden. Ennalta päätetyissä aikapisteissä otettiin talteen lasipullojen sisältämät puskurinesteet, joihin lääkeaine oli implanteista ajan mittaan vapautunut. Puskurinesteiden sisältämät lääkeainemäärät mitattiin HPLC-menetelmän avulla.
HPLC-analyyseistä saatujen tulosten perusteella luotiin kaaviot kuvaamaan deksametasonin kumulatiivista vapautumista implanteista. Kaavioista kävi ilmi, että suurin osa lääkeaineesta vapautui jo ensimmäisten päivien aikana, ja kokonaan lääkeaine oli vapautunut yhden viikon sisällä. Mitä paksumpi implantin kuori oli, sitä hitaammin lääke vapautui.
3 different-sized 3D models were designed for implants consisting of a drug-loaded core and a shell with uniform thickness. Separate printing gels were prepared for the cores and shells, and dexamethasone was mixed into the core gel as a model drug. The implants were 3D printed using a dual-extrusion system, in which the print heads alternated between depositing the core and shell gels.
Drug release from the implants was examined using a month-long dissolution test. Throughout the experiment, the implants were stored in glass vials containing phosphate buffer and agitated in a 37°C incubator to simulate physiological conditions. At predetermined time points, buffer samples – into which the drug had gradually diffused – were collected. The drug concentrations in these samples were measured using the HPLC method.
Based on the HPLC analysis results, cumulative release profiles for dexamethasone were generated. The data showed that most of the drug was released within the first few days, and complete release occurred within one week. A thicker shell resulted in a slower release rate.