FabRxは、圧力制御を通じて医薬品製造を最適化するために、圧力センサーを押出3Dプリントヘッドに統合します。

FabRxは、圧力制御を通じて医薬品製造を最適化するために、圧力センサーを押出3Dプリントヘッドに統合します。
2023年2月7日、Antarctic Bearは、英国を拠点とするバイオテクノロジー企業FabRxが、新しい圧力監視付き半固体押出機(SSE)プリントヘッドであるSSE Lagunaの正式発売を発表したことを知りました。

半固体材料を印刷する際の印刷の均一性を保証するために、この新しい特許取得済みの品質管理システムは、FabRx の M3DIMAKER STUDIO ソフトウェアと連携して動作する特別に設計された圧力フィードバック システムを使用します。

△Laguna SSEノズルを搭載したM3DIMAKER印刷プラットフォームの概略図。画像はFabRxより。
圧力感知プリントヘッド - SSE

SSE は、注射器ベースのプリントヘッドを使用してゲルまたはペースト状の材料を押し出し、目的のオブジェクトを生成する 3D 印刷方法です。 FabRx によれば、SSE 技術はすでに製薬業界で人間の臨床試験用の製剤を作成するために使用されている。臨床実装をさらに支援するために、研究者らは圧力センサーを使用して印刷品質を確保する実験を行っています。これにより、現場での印刷可能性と正確な印刷条件下での印刷可能性に関するデータが提供されます。

この研究の目的は、プロセス分析技術 (PAT) を使用して 3D 印刷プロセスを監視しながら、材料特性評価のために SSE 医薬品 3D プリンターに圧力センサーを組み込むことでした。この分析では、3 つの異なる材料 (軟質ワセリン、ペースト状物質、ゲル状物質) を、温度、流量、ノズル径を変えて 12 の異なる条件下で評価しました。温度依存性、塑性、粘弾性挙動を示すインクのレオロジー特性を特徴付けるために圧力センサーが使用されたのは今回が初めてです。主要な材料特性と 3D 印刷プロセス変数を管理することで、設計による品質 (QbD) アプローチが可能になり、将来の個別化医療にとって重要となる高忠実度の 3D 印刷プロセスが促進される可能性があります。

この研究では、3D プリンターの押し出しバレルに圧力センサーを接続し、印刷部品の製造中に小さなノズルを通る半固体材料の流動挙動をリアルタイムで記録しました。印刷プロセス全体を通じて注射器を使用し、3D 印刷プラットフォーム自体を使用することで、従来の方法でテストを行う場合、つまり、印刷前にテクスチャーメーター、レオメーター、またはその他のデバイスを使用して候補インクを検査する場合に監視する必要のある多くのパラメーターが排除されます。つまり、開発されたセットアップにより、印刷プラットフォーム自体で簡単な実験を実行できるようになります。これにより、正確な印刷条件をシミュレートできるだけでなく、最適なパラメータ値がマークされた状態で 3D 印刷をすぐに開始できるようになります。

圧力ガイド式 SSE モーター駆動プリントヘッド (Laguna SSE プリントヘッド) とその制御ソフトウェア システムは、印刷条件下で品質特性を実現します。同じ加熱チャンバー、シリンジ、ノズルを使用することで、印刷プロセス全体にわたって塊全体にわたるプランジャーの動きをシミュレートすることができ、塊の機械的特性をその場で判定できるようになりました。熱拡散やノズルおよびシリンジバレル壁を通る流れなど、他の多くの共変量も排除されます。

△ テストされた 2 つの押し出し速度を示す圧縮/収縮サイクル図。画像はFabRxより。
積層造形のための半固体押出技術

以前、日本の名古屋市立大学の研究チームは、魚ゼラチンを使用した新しい3Dバイオプリント薬物送達システムを開発しました。研究者らは、半固体押し出しバイオプリンターを使用して、円筒、トーラス(ドーナツ)、グリッド線の 3 つの異なるパッチ形状を印刷しました。使用されるハイドロゲルには半合成ポリマーが含まれており、その主成分は魚ゼラチンです。この動物が選ばれたのは、魚ゼラチンが比較的安価であり、個人的または宗教的信念に反しないからです。その後、パッチにDOX化合物が充填され、チームはその放出速度の評価を開始しました。

△3Dバイオプリントパッチ。写真提供:名古屋市立大学
さらに、ギリシャとイタリアの研究者チームは、特定の患者に合わせて薬剤の放出速度を調整するためのコーティング技術として 3D プリントの使用を調査しました。研究者らは、半固体押し出し3Dプリント技術を使用して、錠剤内の2つの有効医薬品成分(API)を部分的にコーティングし、その放出を調整した。チームは、実験計画法のアプローチを使用して、3D プリントコーティングプロセスのさまざまなパラメータを調整することにより、選択した API の放出プロファイルをカスタマイズすることができました。


半固体押し出し、バイオプリンティング、圧力センサー

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