Onderzoekers produceren medicijnen met behulp van 3D-printer

Onderzoekers van de University of Glasgow zijn erin geslaagd een 3D-printer te ontwikkelen waarmee medicijnen op kleine schaal op iedere gewenste locatie kunnen worden geproduceerd. De werkwijze kan volgens de onderzoekers niet alleen de productiekosten van medicijnen verlagen, maar het ook mogelijk maken medicijnen beter af te stemmen op de behoeften van gebruikers en medicijnen te produceren in grote productiefaciliteiten die niet winstgevend kunnen worden gemaakt.

De onderzoekers beschrijven in een paper gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Science hoe zij erin zijn geslaagd met behulp van een 3D-printer medicijnen te produceren. Hierbij wordt gebruik gemaakt van een digitale code, die de 3D-printer in staat stelt een soort ‘mini-fabriek’ te printen. Deze mini-fabriek bestaat uit verschillende met elkaar verbonden reactievaten ter grootte van waterflesjes. De code geeft vervolgens aan op welke momenten en in welke volgorde specifieke chemicaliën aan de reactorvaten moeten worden toegevoegd. Dit maakt het mogelijk op veilige wijze en kleine schaal medicijnen te produceren met behulp van de 3D-printer. De chemicaliën waarvan gebruik wordt gemaakt zijn breed verkrijgbaar. 

Een unieke code voor ieder medicijn

Voor de productie van ieder medicijn is een andere code nodig en moet een nieuwe ‘mini-fabriek’ worden geprint. De code vertelt de 3D-printer hoe de reactievaten exact moeten worden vormgegeven voor de productie van een specifiek medicijn én welke specifieke chemicaliën op welk moment, in welke volgorde en in welke hoeveelheid moeten worden toegevoegd. 

De digitale code wordt gecreëerd met wat de onderzoekers een ‘chemical-to-digital converter’ noemen. Deze converter digitaliseert het productieproces zodat dit kan worden gereproduceerd met behulp van een 3D-printer. De onderzoekers vergelijken de aanpak met het converteren van een CD naar een MP3-bestand, dat vervolgens op iedere computer of draagbare muziekspeler kan worden afgespeeld. Door bij de digitale code een eenvoudige handleiding mee te leveren, kunnen gebruikers een medicijn op elke gewenste locatie en ieder moment produceren. 

Traditioneel worden medicijnen geproduceerd in grote productiefaciliteiten. Sommige medicijnen worden echter maar weinig gebruikt, waardoor deze in dergelijke faciliteiten niet winstgevend kunnen worden geproduceerd. Ook is het in dergelijke faciliteiten niet mogelijk medicijnen te produceren die specifiek zijn toegespitst op de behoeften van een specifieke gebruiker. De onderzoekers stellen dat hun aanpak uitkomst kan bieden door de productie van dergelijke medicijnen op kleinere schaal mogelijk te maken en te decentraliseren. Doordat dure productiefaciliteiten niet meer nodig zijn kan dit de productiekosten van medicijnen verlagen, terwijl het ook mogelijk wordt medicijnen op maat af te stemmen op de behoeften van individuele gebruikers. 

Baclofen produceren

In de paper demonstreren de onderzoekers hoe zij aan de hand van een digitale code met behulp van een 3D-printer het medicijn Baclofen hebben geproduceerd. Dit is een spierverslapper die wordt ingezet om spiergerelateerde symptomen van multiple sclerosis (MS) te behandelen, waaronder spasmes, pijn en stijfheid. Daarnaast hebben de onderzoekers andere medicijnen geproduceerd, waaronder een anticonvulsant en een medicijn tegen maagzweren en reflux. 

De aanpak is ontwikkeld door een team onder leiding van hoogleraar Lee Cronin, van de Regius Chair of Chemistry van de University of Glasgow. Cronin: “Deze aanpak is een belangrijke stap in het digitaliseren van chemie en maakt on-demand productie mogelijk van chemicaliën en medicijnen waar een tekort aan is en moeilijk gemaakt kunnen worden in grote faciliteiten. Ook maakt dit het mogelijk medicijnen aan te passen aan de specifieke toepassing waarvoor zij worden gebruikt. We zullen deze aanpak gebruiken om een ‘Spotify voor chemie’ te ontwikkelen, wat wetenschappers in staat stelt betere code te ontwikkelen om belangrijke chemicaliën te maken.”

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Bron: Science Magazine
Bron: University of Glasgow
Bron foto: Pixabay / stevepb