Impresión 3D de comprimidos y reciclaje de polvo

impresora 3D SLS Snowwhite2

En esta entrega de nuestra serie que muestra el impacto de la impresora 3D SLS Snowwhite2 en el avance científico, nos centramos en el artículo «The effects of recycling pharmaceutical formulations in laser powder bed fusion 3D printing – the influence of physical phenomena on printing performance». Comenzaremos explicando de forma sencilla el propósito del estudio y sus resultados clave, para que todos puedan comprender la importancia de la investigación. Luego, para aquellos interesados en los detalles técnicos, presentaremos el resumen original y las referencias asociadas.

Resumen: Impresión 3D de comprimidos y reciclaje de polvo
La fusión por láser en lecho de polvo (LPBF) es una tecnología de impresión 3D que utiliza un láser para convertir el polvo en objetos sólidos, como comprimidos medicinales. Para que este proceso sea más económico y sostenible, los científicos quieren reutilizar el polvo sobrante.

En este estudio, los investigadores compararon dos máquinas diferentes: el Sharebot SnowWhite2 y el Sintratec Kit SLS. Probaron tres mezclas químicas diferentes para ver si podían reciclarse hasta 10 veces.

La comparación de impresoras
El estudio encontró una gran diferencia entre las dos impresoras:

Sharebot SnowWhite2: Los comprimidos producidos son consistentes y de alta calidad, lo que permite a los científicos recopilar datos claros y fiables.

Sintratec Kit: Los comprimidos producidos con esta máquina tenían «grandes variaciones inconsistentes». Los resultados cambiaron tanto entre impresiones que los científicos ni siquiera pudieron utilizar los datos para su análisis.

Los resultados del reciclaje (usando SnowWhite2)
Utilizando los datos, los investigadores encontraron que:

La primera mezcla (a base de PVA) se mantuvo perfecta durante 5 ciclos.

La segunda mezcla (a base de ácido) fue muy estable y duró 9 ciclos.

La tercera mezcla (copovidona) falló. Las partículas se volvieron demasiado grandes y los comprimidos demasiado ligeros para ser utilizados.

Fig. 1
La fila superior muestra imágenes de la parte superior de los comprimidos impresos por SnowWhite2 de izquierda a derecha PVA, PVPVA y MAEA. La fila inferior muestra imágenes MEB de la sección transversal de esos comprimidos en el mismo orden de materiales, destacando la morfología con mayor detalle.

Resultado principal
El descubrimiento principal es doble. Primero, prueba que el «envejecimiento» del polvo es un desafío real en la impresión 3D farmacéutica; reutilizar el polvo puede cambiar sus propiedades físicas (como el tamaño de partícula), lo que eventualmente puede arruinar la calidad del medicamento.

En segundo lugar, el estudio destaca que la elección del hardware es crítica. El descubrimiento muestra que una impresora de grado profesional como la Sharebot SnowWhite2 proporciona la estabilidad y precisión necesarias para aplicaciones farmacéuticas, mientras que las impresoras «de kit» más básicas pueden producir resultados inconsistentes que no son adecuados para uso científico o médico.

Finalmente, confirmaron que incluso cuando el tamaño físico del polvo cambiaba, la integridad química del fármaco permanecía segura (sin degradación), lo que es una gran noticia para el futuro de la medicina impresa en 3D.

The effects of recycling pharmaceutical formulations in laser powder bed fusion 3D printing – the influence of physical phenomena on printing performance
Wessel Kooijman (a), Valerie R. Levine (b), Robbert J. Kok (a), Jonas Lindh (b), Julian Quodbach (a)
a) Division of Pharmaceutics, Utrecht Institute for Pharmaceutical Sciences (UIPS), Utrecht University, Universiteitsweg, 99 3584, CG, Utrecht, the Netherlands
b) Division of Nanotechnology and Functional Materials, Department of Material Science and Engineering, Uppsala University, Uppsala SE-751 03, Box 35, Sweden

Ref.: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590156725000684

Resumen
La fusión por láser en lecho de polvo es una tecnología atractiva para la impresión 3D de objetos en un lecho de polvo y se ha explorado para la impresión de formas farmacéuticas, como comprimidos. El reciclaje del polvo residual no sinterizado no se comprende bien, pero es fundamental para evitar pérdidas económicas y mejorar la sostenibilidad de esta técnica. Investigamos la reciclabilidad de tres formulaciones farmacéuticas en el contexto de la fusión por láser en lecho de polvo de comprimidos. Se investigaron tres formulaciones que consisten en polímeros farmacéuticos comunes y el fármaco modelo indometacina durante hasta diez ciclos de impresión. Para cada ciclo de impresión, se recolectaron muestras de polvo y comprimidos y se analizaron para detectar fenómenos de envejecimiento. Los resultados mostraron que las formulaciones a base de alcohol polivinílico y copolímero de ácido metacrílico y acrilato de etilo eran reciclables sin cambios en los atributos de calidad crítica de las formas farmacéuticas impresas durante 5 y 9 ciclos, respectivamente. Una formulación a base de copovidona mostró un aumento gradual en el tamaño de partícula durante 10 ciclos, resultando en una disminución gradual del peso del comprimido. Esta formulación se consideró no reciclable bajo las condiciones evaluadas en este trabajo. Los fenómenos de envejecimiento observados se relacionaron principalmente con cambios en el tamaño de partícula, la cohesión del polvo y la temperatura de transición vítrea. Se demuestra que considerar el envejecimiento del polvo durante el desarrollo de la formulación es fundamental para un rendimiento de impresión óptimo y el desarrollo posterior de la fusión por láser en lecho de polvo para aplicaciones farmacéuticas.