Vývoj biopolymerních filamentů pro aplikaci FDM 3D tisku v přípravě perorálně podávaných lékových forem

Abstract

Cílem této práce bylo rozšířit škálu materiálů vhodných pro přípravu pevných lékových forem technikou Fused Deposition Modeling (FDM) 3D tisku. Práce popisuje a diskutuje zejména podmínky přípravy filamentů z vybraných biopolymerů, které jsou v jejím rámci také charakterizovány a využity k přípravě tvrdých 3D tištěných tobolek. Zabývá se též vlastnostmi tištěných produktů, a to zejména v souvislosti s možnostmi aplikace techniky FDM v oblasti přípravy lékových forem s řízeným uvolňováním. Text práce je koncipován do dvou hlavních bloků. První blok zahrnuje představení 3D tisku v kontextu farmaceutických aplikací a diskutuje vybrané aspekty výběru a zpracování materiálů pro jeho realizaci. Pozornost je věnována především procesu přípravy tiskových vláken (filamentů) pro FDM 3D tisk a vlastnostem surovin, které je vhodné či dokonce výhodné do tohoto procesu zahrnout. Druhý blok je věnován experimentální přípravě 3D tiskových vláken odvozených od hydroxypropylmethylcelulózy (HPMC) a demonstraci jejich funkčních vlastností. Ve studii jsou zahrnuta vlákna 27 formulací, která byla připravena procesem hot-melt extruze převážně z biopolymerů přírodního původu. Pro jednotlivé formulace byla provedena termická analýza vstupních surovin i vyhotovených filamentů a stanoveny vhodné extruzní parametry pro jejich zpracování. Vybrané filamenty byly následně použity k 3D tisku tvrdých tobolek. Vlastnosti těchto tobolek byly analyzovány v kontextu materiálového složení. Zároveň byl posuzován vliv dílčích procesních operací (od přípravy surovin až po odběr tištěného produktu) na kvalitu a vlastnosti produktů. Pomocí nástrojů termické analýzy byl sledován vliv opakovaného tepelného zatížení materiálu na stabilitu jednotlivých formulačních složek a byly také hodnoceny vlastnosti tobolek z hlediska výrobní reprodukovatelnosti. Tištěné struktury splňující nastavená kritéria byly podrobeny in vitro disolučnímu testování, jehož cílem bylo posouzení jejich předpokladů pro řízené uvolňování účinných látek v gastrointestinálním traktu.