3D Printing of a Multi-Layered Polypill Containing Six Drugs Using a Novel Stereolithographic Method

Abstract

Three-dimensional printing (3DP) has demonstrated great potential for multi-material fabrication because of its capability for printing bespoke and spatially separated material conformations. Such a concept could revolutionise the pharmaceutical industry, enabling the production of personalised, multi-layered drug products on demand. Here, we developed a novel stereolithographic (SLA) 3D printing method that, for the first time, can be used to fabricate multi-layer constructs (polypills) with variable drug content and/or shape. Using this technique, six drugs, including paracetamol, caffeine, naproxen, chloramphenicol, prednisolone and aspirin, were printed with different geometries and material compositions. Drug distribution was visualised using Raman microscopy, which showed that whilst separate layers were successfully printed, several of the drugs diffused across the layers depending on their amorphous or crystalline phase. The printed constructs demonstrated excellent physical properties and the different material inclusions enabled distinct drug release profiles of the six actives within dissolution tests. For the first time, this paper demonstrates the feasibility of SLA printing as an innovative platform for multi-drug therapy production, facilitating a new era of personalised polypills.

3D Printing of Pharmaceuticals and Drug Delivery Devices

“…Dissolution tests showed that the polypill geometry and the type of excipient affected the drug release allowing distinct release profiles for each of the six drugs. This study showed the possibility to use SLA 3DP for fabricating multi-drugs tablets to improve personalisation for patients [14].…”

Current formulation approaches in design and development of solid oral dosage forms through three-dimensional printing

“…An important consideration when developing polypills regards the allocation of the APIs in the different layers; the top and the bottom layers will expose a larger area to the media and, therefore, drugs in those layers will be released faster. An effective strategy can be to include the less soluble APIs in the external layer, and the more soluble in the inner ones [34].…”

Printing technologies in pharmaceutical compounding as a new perspective for hospital pharmacy

“…Główne korzyści wynikające z wprowadzenia metod druku 2D i 3D do wytwarzania postaci leku stanowią: -wysoka wydajność i powtarzalność procesu, minimalizacja strat oraz możliwość wytwarzania niewielkich partii produktów leczniczych, -sporządzanie preparatów o ściśle określonej zawartości substancji leczniczej, łatwa modyfikacja dawki, -nadanie drukowanemu obiektowi złożonych kształtów niemożliwych lub bardzo trudnych do otrzymania tradycyjnymi metodami [36], -wytwarzanie preparatów kilkuskładnikowych o modyfikowanym uwalnianiu substancji leczniczych [27,30], -dostosowanie składu preparatu pod względem rodzaju i ilości substancji pomocniczych dla określonej grupy wiekowej pacjentów lub w przypadku ryzyka wystąpienia alergii i nietolerancji [32], -możliwość modyfikacji smaku, koloru, rozmiaru i kształtu postaci leku zależnie od preferencji i zdolności pacjenta do jej przyjęcia [37]. W piśmiennictwie coraz częściej zwraca się uwagę na możliwość wytwarzania tą metodą nie tylko leków produkowanych przez przemysł, Tabela 4.…”

“…Duża możliwość modyfikacji składu formulacji [25] i szybkości uwalniania substancji czynnej [26] Niższa wytrzymałość mechaniczna drukowanych tabletek w porównaniu produktami otrzymanymi przez kompresję proszków [26]. Konieczność uzyskania gładkiej i homogennej pasty [27]. Ryzyko obecności resztek rozpuszczalników w wydrukowanym produkcie [36].…”