Impressão 3D de hidrogéis zwitteriônicos contendo um ingrediente farmacêutico ativo por fotopolimerização em cuba

Abstract

A impressão 3D tem provocado uma mudança de paradigma, afastando-se do modelo tradicional de produção em massa de medicamentos para a personalização de terapias. Dentre as tecnologias de impressão 3D, a fotopolimerização em cuba destaca-se como promissora para a manufatura de produtos farmacêuticos, devido à alta precisão e resolução de suas formas impressas. Contudo, a escassez de matérias-primas biocompatíveis limita as aplicações das técnicas de fotopolimerização em cuba no desenvolvimento de medicamentos. Neste contexto, esta dissertação objetivou avaliar um material alternativo para a manufatura de sistemas de liberação de ingredientes ativos utilizando uma das técnicas de fotopolimerização em cuba. O Capítulo I apresenta o relatório de invenção sobre a impressão 3D de hidrogéis zwitteriônicos e suas aplicações farmacêuticas. No Capítulo II, as discussões sobre a impressão 3D dos hidrogéis zwitteriônicos contendo um fármaco e sua aplicação como sistema de liberação são detalhadas. A partir de uma formulação fotopolimerizável, caracterizada pela presença de um metacrilato zwitteriônico, um ingrediente farmacêutico ativo hidrofílico (fosfato dissódico de dexametasona) e um fotoiniciador não tóxico (riboflavina), os hidrogéis zwitteriônicos contendo o ingrediente farmacêutico ativo foram impressos em 3D pela técnica de fotopolimerização em cuba de projeção por LCD. Além disso, formas farmacêuticas sólidas foram obtidas por meio da secagem dos hidrogéis. Diferentes doses do ingrediente farmacêutico ativo foram alcançadas alterando-se as dimensões dos modelos impressos em 3D, demonstrando a possibilidade de customização da dose a partir da formulação fotopolimerizável proposta. Os imprimidos apresentaram um perfil de liberação controlado, independente do tamanho e da forma farmacêutica, embora os hidrogéis tenham demonstrado maior eficiência de dissolução em relação às formas sólidas. Em resumo, esta dissertação representa o primeiro estudo a demonstrar a impressão 3D de hidrogéis zwitteriônicos contendo um ingrediente ativo, visando o desenvolvimento de medicamentos personalizados.

3D printing has led to a paradigm shift in the way medicines are designed and manufactured, moving away from the traditional mass production approach towards the customization of therapies. Among the 3D printing technologies, vat photopolymerization is one of the most promising technologies for the fabrication of pharmaceutics due to its high precision and resolution. However, the lack of biocompatible materials hinders the applications of vat photopolymerization techniques in the pharmaceutical field. In this context, the present dissertation aimed to evaluate an alternative material for manufacturing drug delivery systems using a vat photopolymerization technique. Chapter I presents the invention report on the 3D printing of zwitterionic hydrogels and their pharmaceutical applications. Chapter II details the discussions on the 3D printing of drug-loaded zwitterionic hydrogels and their application as a drug delivery system. Using a developed photopolymerizable formulation characterised by the presence of a zwitterionic methacrylate, a hydrophilic active pharmaceutical ingredient (dexamethasone sodium phosphate), and a non-toxic photoinitiator (riboflavin), the drug-loaded zwitterionic hydrogels were 3D-printed using the LCD vat photopolymerization technique. Also, solid pharmaceutical forms were obtained by drying the hydrogels. Different drug doses were achieved by altering the dimensions of the 3D-printed models, demonstrating the possibility of dose customization from the proposed photopolymerizable formulation. The prints exhibited a controlled release profile, independent of size and pharmaceutical form, although the hydrogels demonstrated higher dissolution efficiency than the solid forms. In summary, this dissertation represents the first study to demonstrate the 3D printing of zwitterionic hydrogels containing a drug, aiming at the development of personalised medicines.