221 PREGLEDNI ZNANSTVENI ČLANEK Bolnikom prilagojene farmacevtske oblike, izdelane z metodo 2D tiskanja Avtorske pravice (c) 2023 Zdravniški Vestnik. To delo je licencirano pod Creative Commons Priznanje avtorstva-Nekomercialno 4.0 mednarodno licenco. Nanos zdravilnih učinkovin na biokompatibilne podlage z metodo 2D tiskanja za izdelavo farmacevtskih oblik, prilagojenih bolnikom Deposition of drugs on biocompatible substrates using the 2D printing method for the preparation of personalized dosage forms Barbara Sterle Zorec, Rok Dreu Izvleček Pomen personaliziranega načina zdravljenja se iz leta v leto povečuje, saj je zavedanje, da ljudje nismo popolnoma enaki in da vsak organizem potrebuje sebi lastno terapijo, vedno večje. Poznavanje genetike in njenega vpliva na izvor in po- tek nekaterih bolezni pomen personaliziranega zdravljenja še povečuje. Zato se trenutne raziskave v farmacevtski stroki vedno bolj nagibajo k razvoju in optimizaciji zdravil, ki bi omogočala tak način zdravljenja. V ta namen je dandanes vedno več raziskovalcev, usmerjenih v razvoj nanosa zdravilnih učinkovin (ZU) na podlage z metodo 2D tiskanja, ki zaradi svoje priročnosti, možnosti široke uporabe in enostavnega prilagajanja odmerkov iz dneva v dan pridobiva na vrednosti. Princip tiskanja poteka na enak način kot tiskanje besedilnih dokumentov, le da črnila zamenjamo z disperzijo ZU, medtem ko namesto listov papirja uporabimo različne biološko kompatibilne podlage, ki skupaj z natisnjeno zdravilno učinkovino služijo kot per oralna farmacevtska oblika. Pri tiskanju ZU lahko uporabimo različne vrste tiskalnikov, pri čemer pa vsak izmed njih za uspešno tiskanje zahteva izpolnitev določenih specifikacijskih zahtev. Prednosti, ki jih nanos ZU z metodo 2D tiskanja prinaša, so poleg hitre izdelave personalizirane farmacevtske oblike (FO) z natančnim odmerjanjem tudi hkratno tiskanje in s tem združevanje več ZU hkrati v eno samo FO. Kljub vsemu omenjenemu pa na tem področju še vedno obstaja veliko izzivov, s katerimi se bo potrebno spopasti, preden bo tak način izdelave in odmerjanja zdravil dosegel trg in bil na voljo pacientom. Abstract The importance of personalized treatment is drastically growing since the awareness of people’s diversity, especially of the diversity of their organisms, is increasing every year. Discoveries in genetics and their influence on the develop- ment of some diseases confirm the value of such treatment. Therefore, current research in pharmaceutical technology Zdravniški VestnikSlovenia Medical Journal Katedra za farmacevtsko tehnologijo, Fakulteta za farmacijo, Univerza v Ljubljani, Ljubljana, Slovenija Korespondenca / Correspondence: Barbara Sterle Zorec, e: barbara.sterle.zorec@ffa.uni-lj.si Ključne besede: personalizirano zdravljenje; brizgalni tiskalnik; črnila za tiskanje; disperzije nanodelcev; biokompatibilne podlage za tiskanje Key words: personalized therapy; inkjet printer; ink for 2D printing; nanoparticle dispersion; biocompatible printing substrates Prispelo / Received: 22. 3. 2022 | Sprejeto / Accepted: 23. 1. 2023 Citirajte kot/Cite as: Sterle Zorec B, Dreu R. Nanos zdravilnih učinkovin na biokompatibilne podlage z metodo 2D tiskanja za izdelavo farmacevtskih oblik, prilagojenih bolnikom. Zdrav Vestn. 2023;92(5–6):221–32. DOI: https://doi.org/10.6016/ZdravVestn.3347 eng slo element sl article-lang 10.6016/ZdravVestn.3347 doi 22.3.2022 date-received 23.1.2023 date-accepted Pharmaceuticals and related technologies Farmacevtska in sorodne tehnologije discipline Review article Pregledni znanstveni članek article-type Deposition of drugs on biocompatible sub- strates using the 2D printing method for the preparation of personalized dosage forms Nanos zdravilnih učinkovin na biokompatibilne podlage z metodo 2D tiskanja za izdelavo far- macevtskih oblik, prilagojenih bolnikom article-title Preparation of personalized dosage forms using 2D printing method Bolnikom prilagojene farmacevtske oblike, izdel- ane z metodo 2D tiskanja alt-title personalized therapy, inkjet printer, ink for 2D printing, nanoparticle dispersion, biocompati- ble printing substrates personalizirano zdravljenje, brizgalni tiskalnik, črnila za tiskanje, disperzije nanodelcev, biokom- patibilne podlage za tiskanje kwd-group The authors declare that there are no conflicts of interest present. Avtorji so izjavili, da ne obstajajo nobeni konkurenčni interesi. conflict year volume first month last month first page last page 2023 92 5 6 221 232 name surname aff email Barbara Sterle Zorec 1 barbara.sterle.zorec@ffa.uni-lj.si name surname aff Rok Dreu 1 eng slo aff-id Department of Pharmaceutical Technology, Faculty of Pharmacy, University of Ljubljana, Ljubljana, Slovenia Katedra za farmacevtsko tehnologijo, Fakulteta za farmacijo, Univerza v Ljubljani, Ljubljana, Slovenija 1 222 FARMACEVTSKA IN SORODNE TEHNOLOGIJE Zdrav Vestn | maj – junij 2023 | Letnik 92 | https://doi.org/10.6016/ZdravVestn.3347 1 Uvod Komercialno dostopna zdravila so v današnjem času še vedno na voljo le v nekaj različnih odmerkih, ki pa v večini primerov ne izpolnjujejo terapevtskih potreb vsa- kega posameznika. Zato še vedno ostaja nerešena velika potreba po prilagajanju odmerka zdravilnih učinkovin (ZU), kar je še posebej pomembno pri zdravljenju otrok, starostnikov, pri bolnikih z zmanjšano ledvično in jetrno funkcijo ter pri zdravilih z zelo močnim učinkom in/ali ozkim terapevtskim oknom (1,2). Za uvajanje individu- aliziranega pristopa zdravljenja so v zadnjih desetletjih namenili višja sredstva za razvoj in napredek klinične medicine (3). Ugotovili so namreč, da so pri terapiji bo- lezni poleg bolnikove starosti in fiziološkega stanja po- membne tudi njegove farmakogenomske lastnosti (Slika 1). Tako je vse bolj intenzivno raziskovanje človeškega genoma prineslo nova, še bolj specifična dognanja o nje- govem vplivu na razvoj in terapijo številnih bolezni, kar v praksi pomeni, da na tak način ne ugotavljajo samo vzrokov genetsko pogojenih bolezni, ampak tudi na- povedujejo optimalni odmerek zdravila, ustreznega za uspešno zdravljenje posameznika (4,5). Ta odkritja so is increasingly leaning towards developing and optimizing dosage forms suitable for it. In this regard, more and more re- searchers are focusing on the development of 2D printing technology. Its convenience, the possibility of its extensive use, and the possibility for simple drug concertation adjustment are bringing this technology to the forefront. The drug inject printing principle is the same as printing text documents, yet the ink is replaced by drug dispersion, while paper sheets are replaced by various biocompatible substrates that serve as oral dosage forms. For this purpose, different types of printers meeting different specifications can be used to print drugs successfully. The advantages of such technology are the rapid production of personalized medicine and the ability to combine several different drugs simultaneously in a single dosage form. Despite all the advantages of printing technology, there are still some challenges that must be addressed before such a drug delivery system will reach the market and be available to patients. spodbudila razvoj novih pristopov k oblikovanju zdra- vil, ki bodo v prihodnosti predstavljala boljšo alternativo trenutni razpoložljivi proizvodnji zdravil. Natančnost odmerjanja klasičnih farmacevtskih ob- lik (FO), npr. tekočih FO s priloženim odmernikom in trdnih FO z deljenjem tablet v manjše podenote, ki še vedno veljajo za najbolj pogoste načine prilagajanja odmerka, je z vidika ustreznosti odmerjanja vprašljivo, predvsem pri samozdravljenju oz. oskrbi na domu (6,7). Eden od uspešnih formulacijskih pristopov za prila- gajanje odmerka ZU je mini tableta. Natančnost in ena- komernost vsebnosti v posamezno enoto vgrajene ZU sicer še vedno predstavlja tehnološki izziv, prav tako mi- ni tablete ne omogočajo zveznega prilagajanja odmerka, saj slednjega lahko spreminjamo le s spremembo števila predpisanih mini tablet (8). Nadaljnji razvoj v smeri bolj personaliziranega odmerjanja zdravil omogoča t.i. na- nomedicina, katere izdelki naj bi zaradi svoje majhnosti, specifičnih terapevtskih koristi in raznovrstnosti apli- kacij zagotavljali številne nove terapevtske in tudi di- agnostične možnosti (9,10). Nanodelci lahko namreč Slika 1: Načelo personaliziranega zdravljenja na osnovi genetskih razlik posameznih bolnikov. 223 PREGLEDNI ZNANSTVENI ČLANEK Bolnikom prilagojene farmacevtske oblike, izdelane z metodo 2D tiskanja omogočajo vgradnjo in zaščito tako majhnih kot tudi makromolekularnih ZU z različnimi fizikalno-kemijski- mi lastnostmi ter zagotavljajo tako njihovo nadzorovano sproščanje kot tudi ciljano dostavo in od odmerka odvis- no uporabo. Poleg tega se je z vgradnjo ZU v nanodelce možno izogniti slabostim določenih ZU, kot so nizka vodotopnost, kemijska nestabilnost in nizka biološka uporabnost (11). Kljub potencialu te tehnologije pa je do danes na trgu prisotnih zelo malo zdravil, ki temeljijo na nanodostavnih sistemih (12,13), saj se farmacevtska industrija še vedno osredinja na obstoječo velikoserijsko proizvodnjo zdravil. Poleg prej omenjenih poskusov uvedbe personalizi- ranega zdravljenja se raziskovalci pospešeno usmerjajo tudi v razvoj t.i. 3D in 2D tiskanja za izdelavo končnih FO. 3D tiskanje je v osnovi alternativna tehnologija iz- delave trdnih FO, a s to razliko, da lahko vsaki enoti (npr. tableti) posebej prilagajamo tako delež ZU kot tudi delež ostalih pomožnih snovi, ki so v izdelku prisotne. Ta tehnologija veliko obeta, kar je potrdila tudi ameri- ška Agencija za hrano in zdravila (angl. Food and Drug Administration, FDA), ki je avgusta 2015 odobrila prvi komercialni izdelek zdravila, izdelanega s 3D tiskanjem (14,15). Prav tako se pa razvija tudi tehnologija 2D ti- skanja, ki omogoča nanašanje natančne količine ZU iz disperzije osnovnega medija, t.i. črnila na različne bio- kompatibilne porozne podlage. Rezultat slednje je prav tako trdna farmacevtska oblika, primerna za peroralno jemanje (16). Zaradi sposobnosti enostavnega prilagaja- nja odmerkov in široke možnosti uporabe ima tehnolo- gija 2D tiskanja zelo velik potencial pri uvajanju perso- naliziranega zdravljenja. 2 2D tiskanje zdravilnih učinkovin Tehnologija 2D tiskanja, ki jo tradicionalno upora- bljajo za grafično tiskanje besedilnih dokumentov, je v zadnjem času pokazala potencial tudi kot sodoben pri- stop za izdelavo zdravil. Princip delovanja 2D tiskalni- kov je zasnovan na natančnem prenosu črnila na raz- lične podlage za tiskanje. Za razliko od tiskalnikov, ki se uporabljajo za tiskanje besedilnega črnila na papir, se v primeru tiskanja farmacevtskih izdelkov uporablja kartuša s polnilom, v katerem je ZU bodisi raztopljena ali drugače dispergirana (Slika 2) (17). Glavne prednosti te tehnike za izdelavo FO vključujejo: a) možnost hitre Slika 2: Shematski prikaz tehnologije 2D tiskanja in priprave končne peroralne farmacevtske oblike z natančno odmerjeno zdravilno učinkovino, prilagojeno posameznemu bolniku. 224 FARMACEVTSKA IN SORODNE TEHNOLOGIJE Zdrav Vestn | maj – junij 2023 | Letnik 92 | https://doi.org/10.6016/ZdravVestn.3347 izdelave personalizirane peroralne FO z bolniku prila- gojenim (natančnim) odmerkom ZU, b) natančno od- merjanje visoko potentnih ZU in/ali ZU z ozkim tera- pevtskim oknom, c) hkratno tiskanje in s tem sočasno odmerjanje več ZU na eno samo podlago (18) in d) v primeru 2D tehnologije ni potrebe po razvoju komple- ksnih formulacij (npr. večplastne tablete) (19). Poleg te- ga je naprava za 2D tiskanje majhna in zelo kompaktna, zato bi bila primerna tudi za izdelavo zdravil na zahtevo kar na samem mestu izdaje, kot so lekarne in bolnišnice (20,21). Poznamo dva načina za prenos črnila na podlago, ki temeljita na uporabi dveh različnih vrst tiskalnikov, in sicer brizgalne ter fleksografske tiskalnike. Fleksograf- ski tiskalniki so bolj znani kot tiskalniki industrijskega tipa z manjšo sposobnostjo prilagajanja odmerka po- sameznemu bolniku, medtem ko so brizgalni tiskalniki zaradi svoje enostavnosti in visoke natančnosti tiska- nja primernejši za tiskanje personaliziranih FO. Znot- raj slednjih lahko razlikujemo med kontinuiranimi ti- skalniki in tiskalniki, ki tiskajo po principu kapljice na zahtevo. Zaradi enostavnosti, nižjih stroškov in visoke natančnosti tiskanja je tiskalnik po principu kapljice na zahtevo primernejši in se najpogosteje uporablja za 2D tiskanje (22). Glede na pretvornik, ki ga uporabljajo za oblikovanje kapljic črnila na zahtevo, razlikujemo med a) termičnim (z uporabo termičnega elementa kot pre- tvornika) in b) piezoelektričnim brizgalnim tiskalnikom (z uporabo piezoelektričnega kristala kot pretvornika) (23). 2.1 Termični brizgalni tiskalnik Termični brizgalni tiskalnik je sestavljen iz rezer- voarja za tekoče črnilo in tiskalne glave, sestavljene iz številnih majhnih šob, ki so opremljene s tankoslojnim termičnim elementom, ki služi kot pretvornik. Z dova- janjem električnega toka skozi termični element se nje- gova temperatura hitro poviša in lahko doseže tudi do 350 °C – 400 °C. Tej temperaturi, ki jo element vzdržuje le nekaj milisekund, je izpostavljenega le približno 0,5 % prostornine črnila, ki naj običajno ne bi predstavljala te- žav za potencialno toplotno labilne komponente v črnilu (20,24). Kljub temu pa se tveganje za njihovo razgradnjo poveča ob ponavljanju tega cikla prav zaradi podaljšanja toplotne obremenitve črnila. Zaradi zvišanja temperature termičnega elementa se tanek sloj črnila nad njim upari, pri čemer nastane me- hurček, ki zaradi svoje ekspanzije povzroči iztis kaplji- ce črnila iz šobe. Vakuum, ki ob iztisu nastane v šobi, hkrati zagotovi tudi njeno ponovno polnjenje s črnilom iz rezervoarja (Slika 3A). Z dovajanjem in prekinjanjem električnega toka, katerega posledica je nastajanje in ko- labiranje mehurčka v črnilu, se oblikuje impulz tlaka, ki zagotovi ponovitev opisanega postopka in tako ustvarja kapljice na zahtevo. To ponavljanje poteka izjemno hit- ro, saj ekspanzija mehurčka traja le 3 do 10 μs, medtem ko hitrost izmeta kapljice na podlago lahko doseže tudi do 10 m/s. Izziv, ki pa pri termičnem načinu tiskanja še vedno ostaja, pa je, kako se izogniti zamašitvi šobe zara- di posušenega črnila, do česar lahko pride zaradi poviša- ne temperature med samim tiskanjem (25). 2.2 Piezoelektrični brizgalni tiskalnik Piezoelektrični brizgalni tiskalnik je prav tako sesta- vljen iz rezervoarja s tekočim črnilom, glave s šobami in pretvornika. V tem primeru je to piezoelektrični kristal, ki je tako kot pri termičnem tiskalniku nameščen v vsaki šobi. Ta kristal pod vplivom električnega toka spremeni velikost in obliko, zaradi česar nastanejo kapljice in se iz- ločijo. Po vrnitvi kristala v prvotno obliko v šobi nastane Slika 3: Mehanizem nastanka kapljic pri A) termičnem in B) piezoelektričnem brizgalnem tiskalniku. 225 PREGLEDNI ZNANSTVENI ČLANEK Bolnikom prilagojene farmacevtske oblike, izdelane z metodo 2D tiskanja vakuum, ki zagotavlja ponovno napolnitev šobe s črni- lom iz rezervoarja (Slika 3B). Enako kot pri termičnem brizgalnem tiskanju je tudi tukaj dovolj hitro in enostav- no mogoče doseči nastanek dovolj majhnih kapljic, ki ponujajo velik potencial za izjemno natančno nanašanje materiala na podlago (26). 3 Lastnosti črnil, primernih za 2D tiskanje zdravilnih učinkovin Disperzije, ki služijo kot mediji za črnila za 2D ti- skanje, morajo izkazovati določene fizikalno-kemijske lastnosti, ki zagotavljajo njihovo uspešno in predvsem nadzorovano tiskanje (Slika 4). Formulacije črnila so lahko različnih vrst. Tako lahko ZU tiskamo iz razto- pin, suspenzij ali tudi emulzij. Pri tem pa je pomemb- na predvsem enakomerna porazdelitev ZU v disperziji, kar kasneje zagotavlja tudi enakomerno porazdelitev ZU med posameznimi kapljicami (26). Pomembno vlogo pri zagotavljanju enakomerne porazdelitve ZU v črnilu in kasneje tudi v končni FO ima predvsem topilo, ki uravnava topnost ZU. Od nje- govih lastnosti pa je odvisno tudi izhlapevanje črnila in na sploh obnašanje kapljic med samim tiskanjem (26). Zaradi svoje univerzalnosti, netoksičnosti in možnos- ti široke uporabe je eno najbolj uporabljanih topil za pripravo črnila še vedno voda. Kot drugi najpogostej- ši se uporabljajo alkoholi (npr. etanol, metanol), ki pa večinoma služijo kot sotopila z namenom povečati to- pnosti manj hidrofilnih učinkovin (18,27-36). Avtorji citiranih raziskav poročajo tudi o uporabi nepolarnih topil, ki pa jih lahko uporabljamo kot samostojna topi- la ali v kombinaciji z vodo in alkoholi. Med manj zaže- lena pa sodijo topila, kot sta npr. diklorometan (37) in dimetil sulfoksid (18,38,39). Pri slednjih FDA zahteva previdnost in čim bolj omejeno uporabo predvsem za- radi njihovega toksičnega potenciala (40). Ob uporabi teh topil so zato potrebne temeljite študije, ali morebiti ti zaostajajo v končnem izdelku, saj se lahko le tako za- gotovi varnost izdelanih zdravil. Ker se tehnike tiskanja in uporabljeni tiskalniki med seboj razlikujejo, je tudi njihova občutljivost na reološke lastnosti črnil različna. S stališča uspešnega tiskanja so najpomembnejši predvsem fizikalno-ke- mijski parametri črnila, kot so viskoznost, gostota in površinska napetost (26). Sledi hitrost izparevanja to- pila, ki z vsemi prej omenjenimi parametri vpliva na mehanizem tvorbe padca curka pri tiskanju in na veli- kost tega padca pri določeni napetosti v tiskalniku. Vse te lastnosti skupaj pa so ključne za ustrezno brizganje kapljic na podlago za tiskanje, njihovo ustrezno strje- vanje in sposobnost, da tvorijo želeni dostavni sistem (22,41-43). Dinamična viskoznost črnil, ki jo avtorji različnih študij opredeljujejo kot ustrezno za uspešno 2D tiska- nje učinkovin, se giblje med 1 in 30 mPa.s, medtem ko Slika 4: Procesne in formulacijske spremenljivke, ki so pomembne za uspešen nanos zdravilnih učinkovin na podlago z metodo 2D tiskanja za pripravo končnih peroralnih farmacevtskih oblik. 226 FARMACEVTSKA IN SORODNE TEHNOLOGIJE Zdrav Vestn | maj – junij 2023 | Letnik 92 | https://doi.org/10.6016/ZdravVestn.3347 je za njihovo površinsko napetost zaželeno, da je med 25 in 50 mN/m (44-48). Modifikacija obeh fizikalnih spremenljivk je pri vodnih medijih mogoča z dodatkom pomožnih snovi, kot so propilen glikol, glicerol, polivi- nilni alkohol ali karboksimetil celuloza (20,33). Možno je tudi dodajanje makrogolov (34) ali pa povečanje kon- centracije sestavin (ZU, ostale pomožne snovi), ki so že prisotne v črnilu (49). Površinsko napetost lahko modi- ficiramo tudi s površinsko aktivnimi snovmi, kot so npr. polisorbati, ali z dodatki sotopil (npr. alkoholov) (50). Z numeričnega vidika so za razvoj ustreznega črnila pomembna 3 števila, ki izražajo t.i. printabilnost črnila na podlagi njegove površinske napetosti, viskoznosti, gostote in premera šobe tiskalnika (26,51). Vrednosti teh parametrov variirajo glede na uporabljeni tiskalnik (termični, piezoelektrični) in proizvajalca le-tega, zato je v splošnem težko določiti mejne vrednosti teh 3 šte- vil, ki bi določale printabilnost črnil s širokim naborom tiskalnikov. So pa te vrednosti pomembne, saj nam za- gotavljajo informacije, ki so potrebne za ustrezen razvoj črnila, omogočajo nam pa tudi napovedi o sposobnosti tiskanja ter obnašanju tiskalnika na biokompatibilni podlagi (52,53). Prvo število je Reynoldsovo število (Re), ki je dolo- čeno kot razmerje, pri katerem v števcu nastopa zmno- žek značilne dolžine v prečnem prerezu l (npr. premer šobe, po kateri teče tekočina), gostota tekočine ρ in povprečna hitrost gibanja tekočine v, v imenovalcu pa (absolutna) dinamična viskoznost η: Re = lρv / η Naslednje je Webrovo število (We), ki v svoji enačbi namesto viskoznosti vključuje površinsko napetost: We = (ρv2 l) / γ ter tako imenovano število Z, ki je opredeljeno kot razmerje med Reynoldsovim številom in kvadratnim korenom Weberjevega števila. ___ Z = Re / √We 4 Izbira ustrezne podlage za tiskanje Odlaganje kapljic na ustrezno podlago za tiska- nje in njuno medsebojno učinkovanje sta naslednja pomembna dejavnika, ki ju je treba upoštevati pri zagotavljanju uspešnega tiskanja. Lastnosti, kot so različna velikost kapljic, njihovo obnašanje pri suše- nju in adsorpcija na površino podlage, lahko kasneje pomembno vplivajo tudi na farmakokinetične in far- makodinamske lastnosti ZU v človeškem organizmu. Izbira podlage za tiskanje tako ključno vpliva tudi na raztapljanje in absorpcijo ZU v prebavilih bolnika, kar je pogoj za učinkovito in kakovostno zdravljenje. Podlage za 2D tiskanje najpogosteje predstavljajo različni biokompatibilni polimeri, katerih molekulska masa, optimalna »delovna« temperatura, kristalinič- nost, prepustnost za vlago, dielektrične lastnosti ter ob- čutljivost na razgradnjo površine pred, med in po tiska- nju, se zelo razlikujejo in s tem tudi pomembno vplivajo na sam proces tiskanja (54). Poleg tega je možnost ti- skanja na podlage povezana tudi z njihovo poroznostjo in lastnostmi, kot sta hidrofilnost oz. hidrofobnost. Poroznost in druge lastnosti površine so pomembne za prepustnost in adsorpcijo črnila na površino, medtem ko je površinska prosta energija ključni dejavnik za op- timalno močenje in oprijem črnila na podlago, oprede- ljena pa je z Youngovo enačbo (Slika 5) (54-56). Zato je izbira ustrezne podlage za tiskanje izredno pomemben dejavnik, ki ga je treba optimizirati glede na lastnosti izbranega črnila in v njem dispergirane ZU. Slika 5: Shematska ponazoritev kapljice črnila na podlagi s površinsko prosto energijo in stičnim kotom, kot ga opisuje Youngova enačba. Povzeto po Soleimani-Gorgani A, 2016 (54). 227 PREGLEDNI ZNANSTVENI ČLANEK Bolnikom prilagojene farmacevtske oblike, izdelane z metodo 2D tiskanja 5 Uporaba tehnologije 2D tiskanja 5.1 Dosedanja uporaba 2D tiskanja zdravilnih učinkovin Med razvijanjem zamisli so raziskovalci izvedli številne študije na področju 2D tiskanja z namenom izdelati končne FO za peroralno jemanje. Razvijali so metode in načine 2D tiskanja, ki bi omogočili najbolj uspešno prilagajanje odmerka izbrane ZU bolnikom ter hkrati ohranili stabilnost same molekule v končnem izdelku. V začetni fazi razvoja so se ukvarjali predvsem z modificiranem raztopin ZU, vrednotenjem njihovih lastnosti in proučevanjem vpliva slednjih na uspešno printabilnost tako pripravljenih črnil. Za proučevanje le-tega so večinoma uporabljali modelne ZU, kot so paracetamol, kofein (48) in druge (16,29,32,34,45,57). Druge raziskave so se osredinjale na izdelavo produk- tov, namenjenih za natančno določeno dostavno pot (npr. pulmonalno) (49,58-60), mnogi raziskovalci pa so se usmerili tudi v izdelavo in proučevanje različ- nih biokompatibilnih podlag za tiskanje ter njihovega vpliva na lastnosti končnega produkta (31,42,61,62). Z 2D tiskanjem so Montenegro-Nicolini in sod. uspeli izdelati tudi FO s proteinskimi ZU, ne da bi se le-te že med samim procesom poškodovale ali denaturirale (63). Raziskovalcem je uspelo hkrati natisniti tudi več ZU na isto formulacijo, in sicer na način, da so tiska- li večkomponentno raztopino, ki je vsebovala več ZU (64), ali pa so uporabljali več različnih kartuš hkrati, pri čemer je vsaka vsebovala svojo raztopino ZU (18). Erdigner in sod. so šli še korak naprej, saj so učinkovi- no haloperidol natisnili v obliki QR kode, ki ob branju le-te s pametnimi napravami tako bolnikom kot tudi ostalemu zdravstvenemu osebju posreduje informacije o zdravilu, koncentraciji ZU in njenem delovanju ter morebitnih stranskih učinkih (30). Številne doslej omenjene raziskave so zajemale predvsem raztopine ZU kot medij črnil za 2D tiskanje, pri čemer pa se pojavi vprašanje uporabnosti te tehno- logije za slabo topne molekule in predvsem tiste, ki v raztopinah niso fizikalno in kemijsko stabilne. 5.2 Uporaba nanosuspenzij in disperzij polimernih nanodelcev kot črnil za 2D tiskanje Ker je večina na novo odkritih ZU v vodnih me- dijih slabo topnih, so Pardeike in sodelavci predlagali uporabo nanosuspenzij ZU kot formulacij za 2D ti- skanje (19). Tiskanje slabo topnih ZU v mediju črnila bi namreč pomenilo veliko težavo pri enakomernosti natisnjenega odmerka (11), hkrati pa je lahko nizka topnost ZU razlog tudi za njeno nizko biološko upo- rabnost in kasnejšo slabšo absorpcijo (65). Za ZU, ki so topne v organskih topilih, bi slednje lahko izbrali kot alternativni medij, vendar pa se to redko uporablja zaradi nevarnosti zaostanka teh topil v končnem pro- duktu kot tudi zaradi slabe topnosti nekaterih ZU v ve- čini organskih topil. Uporabo nanosuspeznij ZU kot črnil so raziskoval- ci predlagali predvsem zaradi majhne velikosti nano- delcev (manj kot 1000 nm) in njihove velike specifične površine, kar izboljša topnost ZU v mediju in hkrati preprečuje zamašitev šobe med samim tiskanjem. V tehnologiji 2D tiskanja pa se ne uporabljajo samo na- nosuspenzije ZU, ampak tudi disperzije polimernih (in drugih) nano- ali tudi mikrodelcev z vgrajeno ZU. V slednje lahko vgradimo in s tem zaščitimo tako majhne kot tudi makromolekularne ZU z različnimi fizikalni- mi in kemijskimi lastnostmi. Z vgradnjo v polimerne nanodelce lahko dosežemo prirejeno sproščanje ZU ter povečamo ciljano in od odmerka odvisno odmerja- nje zdravil (11). Izdelava črnil na osnovi nanosuspenzij ZU je doslej vključevala predvsem metode »top-down«, kot so vi- sokotlačna homogenizacija (19) in mokro mletje (66), medtem ko se za izdelavo polimernih nanodelcev z vgrajeno ZU uporabljajo predvsem metoda nano- percipitacije z uporabo sotopil, emulzijsko-difuzijska metoda (tudi v kombinaciji s postopkom liofolizacije) ter metoda kompleksiranja ZU s polisaharidi. Seznam učinkovin, ki so jih uspešno vgradili v polimerne na- nodelce in natisnili na biokompatibilno podlago, ob- sega ZU, kot so ciprofloksacin, furosemid, naproksen, paklitaksel in tudi biološke molekule, kot sta insulin in rodamin (Tabela 1) (47,65,67-69). Pomemben parameter pri uporabi disperzije nano- delcev kot medija črnila je tudi velikost nanodelcev v povezavi z velikostjo odprtine šobe tiskalnika. Vsak ti- skalnik ima namreč lastno specifikacijo in s tem tudi zahteve za velikost delcev, ki je še sprejemljiva in ne povzroča neželenega mašenja šob. Zato je pri načr- tovanju in izdelavi delcev potrebna tudi previdnost z vidika velikosti nastalih nanodelcev. Hkrati pa je pri oblikovanju črnil potrebno zavedanje, da je pri disper- zijah nanodelcev mogoča tudi določena fizikalna ne- stabilnost sistema, ki lahko z vidika tiskanja in neena- komernega odlaganja ZU pomeni pomemben dodaten izziv. 228 FARMACEVTSKA IN SORODNE TEHNOLOGIJE Zdrav Vestn | maj – junij 2023 | Letnik 92 | https://doi.org/10.6016/ZdravVestn.3347 Legenda: * – hidroksipropilmetil celuloza; ** – hidroksipropil celuloza; Ref. – referenca. Zdravilna učinkovina Vrsta nanosistema Vrsta tiskalnika Črnilo Podlaga za tiskanje Ref. Folna kislina nanosupenzija piezoelektrični brizgalni tiskalnik Polisorbat 20 3% (m/m) ni podatka 19 Ciprofloksacin nanopleks (ZU-polisaharid kompleks) piezoelektrični brizgalni tiskalnik Polietilen glikol 8000 5 % (m/m) HPMC* film 65 Furosemid anorganski nanodelci piezoelektrični brizgalni tiskalnik 50 % Propilen glikol v vodi HPMC film 64 Cidofovir, palcitaksel polimerni nanodelci piezoelektrični brizgalni tiskalnik 60 % Propilen glikol v vodi HPC** film 69 Oktenidin polimerni nanodelci piezoelektrični brizgalni tiskalnik Voda polietilen tereftalat in polipropilen 77 Naproksen nanosuspenzija piezoelektrični brizgalni tiskalnik Voda, 30 % (m/m) PVP in 0,5 % (m/m) polisorbat 20 karbonski trak 78 Inzuiln lipidni miceli termični brizgalni tiksalnik Glicerol:voda (30:70) HPMC film 79 Rodamin 123 lipidni miceli termični brizgalni tiskalnik Glicerol:voda (30:70) HPMC film 79 Ovalbumin polimerni nanodelci piezoelektrični brizgalni tiskalnik Voda polilaktid 80 Tabela 1: Pregled uporabe suspenzij nanodelcev z vgrajenimi zdravilnimi učinkovinami za 2D tiskanje. 6 Obstoječi izzivi na področju tehnologije 2D tiskanja zdravilnih učinkovin Za uporabo FO, pripravljenih s tehnologijo 2D ti- skanja, je še kar nekaj izzivov, ki jih je treba rešiti pred povečanjem merila njihove proizvodnje na industrijsko raven in kasnejšo uspešno uporabo. 6.1 Koncentracija zdravilnih učinkovin v končnem produktu in doseganje terapevtskega odmerka Eden od izzivov, ki se je izkazal za izredno pomemb- nega pri 2D tiskanju, je doseganje zadostne koncentra- cije ZU v končnem produktu in s tem povezan cilj dose- či terapevtske odmerke. Natisnjeni odmerki, o katerih poročajo v objavljenih študijah, trenutno še ne dose- gajo terapevtskih odmerkov (razen v nekaterih redkih primerih (42,61) in pri zdravljenju otrok do 50 kg (29), saj so koncentracije ZU v končnih izdelkih prenizke. Raziskovalci si zato prizadevajo, da bi z optimiziranjem različnih procesnih in formulacijskih parametrov lah- ko dosegali višjo končno vsebnost ZU (20). Če želimo izdelati dostavni sistem z višjo koncen- tracijo ZU, moramo koncentracijo ZU povečati tudi v črnilu, s katerim tiskamo. Največja težava takih črnil je predvsem ohranjanje printabilnosti formulacije in nje- ne fizikalno-kemijske stabilnosti (26). S tega vidika je primernejša uporaba črnil z nižjo koncentracijo ZU, ki jih potem uporabimo za večslojno tiskanje. To pome- ni, da na isto podlago natisnemo isti vzorec tolikokrat, kolikor je potrebno, da dosežemo terapevtski odmerek. Ena od pomanjkljivosti te metode je predvsem slaba korelacija med teoretičnimi in izmerjenimi koncen- tracijami ZU v končnem produktu in slaba ponovlji- vost med posameznimi tiskanji. Ugotovili so namreč, da je koncentracija ZU pri vsakem naslednjem nanosu manjša, kar bi bilo po mnenju raziskovalcev lahko po- vezano predvsem z erozijo, ki jo povzročajo strižne sile valjev med postopkom tiskanja na podlago (29,61). Če nam vrsta tiskalnika to omogoča (tj. predvsem termični brizgalni tiskalniki), se tem težavam lahko izognemo z odstranitvijo valjev tiskalnika, s čimer dobimo statič- ni tiskalnik. V študijah je slednje izboljšalo korelacijo koncentracije učinkovine (35). Zaradi variabilnosti objavljenih rezultatov ostaja ustrezno visoka korelacija med teoretičnimi in izmer- jenimi koncentracijami natisnjene ZU v končnem pro- duktu še vedno eden od pomembnih izzivov 2D tiskanja. 229 PREGLEDNI ZNANSTVENI ČLANEK Bolnikom prilagojene farmacevtske oblike, izdelane z metodo 2D tiskanja 6.2 Stabilnost črnila Naslednji izziv je ohranjanje fizikalno-kemijske sta- bilnosti tako črnil kot tudi končnih izdelkov, pripravlje- nih s tehnologijo 2D tiskanja. Z vidika odobritve velja, da je ustrezna stabilnost zdravil eden pomembnejših vi- dikov v farmacevtski industriji. Nobena formulacija ali končni izdelek, pa naj bo še tako obetaven in koristen, namreč ne bo dosegel trga in bil na voljo za bolnike, če ne izkazuje ustrezne fizikalno-kemijske stabilnosti. Le- -ta je namreč ključni dejavnik za zagotavljanje kasnejše varne in učinkovite terapije. Ker pa je nanašanje ZU na biokompatibilne filme z metodo 2D tiskanja namenjeno predvsem uporabi na samem mestu izdaje (tj. tiskanju neposredno v lekarni ali bolnišnici), pa je tako kot stabilnost končnega izdel- ka pomembna tudi stabilnost črnil, iz katerih tiskamo FO. Pomembni sta tako fizikalna stabilnost črnila kot tudi kemijska stabilnost ZU, ki morata biti zagotovlje- ni med celotnim obdobjem izdelave, shranjevanja in uporabe zdravila. Pomembna je pravilna izbira ZU in pomožnih snovi, da le-ti med seboj ne reagirajo, ne tvorijo agregatov ali kompleksov in se ne obarjajo, ker bi to pomenilo neustrezno tiskanje in s tem neučinko- vitost ali celo toksičnost tako izdelanega dostavnega sistema (70). Trenutne študije se osredinjajo predvsem na nanašanje ZU iz vodnih raztopin, katerih kemijska stabilnost v teh pripravkih je lahko problematična (to velja zlasti za molekule, ki so nagnjene k hidrolizi, oksi- daciji in so občutljive na UV žarke) (71). ZU v vodnih raztopinah so v primerjavi z ZU, ki so oblikovane kot suspenzije ali disperzije delcev, namreč bolj dovzetne za kemijsko razgradnjo (72). Zato je nadomestitev vod- nih raztopin ZU z disperzijami delcev najbolj smiseln način za ohranitev kemijske stabilnosti ZU. Po drugi strani pa je težje zagotoviti fizikalno stabilnost takšne formulacije. Največji izziv je predvsem ohranjanje ena- komernosti velikosti delcev med shranjevanjem. Delci namreč težijo k združevanju v večje skupke, ki pred- stavljajo termodinamsko stabilnejše stanje (t.i. Ostwal- dova rast delcev s kasnejšo sedimentacijo ali flokulaci- jo) (73). To se zgodi predvsem zaradi visoke medfazne energije takšnega sistema, ki pomeni močno izražene privlačne interakcije med delci, kar se kaže kot neena- komerna razporeditev ZU v končni FO in zato tudi v neenakomernem odmerjanju. Ustrezno fizikalno stabilnost disperzij nanodel- cev lahko zgotovimo z ohranitvijo lastnosti koloidne disperzije, kar pa lahko dosežemo le s prilagajanjem naboja površine delcev (z merjenjem zeta potenciala) in/ali z zmanjšanjem in homogeniziranjem velikosti delcev, ki se zrcali v ozki porazdelitvi velikosti. Vse to je mogoče doseči z uporabo nekaterih alternativnih me- tod za pripravo nanodelcev, ki pa v doslej objavljenih študijah na področju 2D tiskanja še niso bile predsta- vljene (47,65,67,69). Izmed slednjih velja posebej ome- niti predvsem metodi sušenja z razprševanjem in elek- trostatskega razprševanja, ki sta primerni predvsem za pripravo polimernih nanodelcev. Z njima se ne izogne- mo le visokim temperaturam in visokim strižnim silam (to nam omogoča uporabo učinkovin in materialov, ki so občutljivi na povišano temperaturo), ampak omogo- čata tudi oblikovanje delcev enakomernih velikosti in oblik (74,75). Obe metodi sta primerni tudi za pripravo obloženih nanodelcev. Zunanja obloga slednjih nudi vgrajeni ZU dodatno zaščito pred kemijsko razgradnjo (tj. zaščita pred vlago, kisikom, svetlobo) za daljše ob- dobje v primerjavi z neobloženim (ti. ogrodnim) tipom nanodelcev. Pri oblikovanju tovrstnih črnil pa ne sme- mo pozabiti tudi na ohranjanje njihove mikrobiološke stabilnosti in želenega profila sproščanja vgrajene ZU. 6.3 Mehanizem nastanka kapljic pri različnih tiskalnikih Poznavanje lastnosti tiskalnika in mehanizma na- stanka kapljic je ključno za tiskanje dostavnih siste- mov z natančno odmerjeno vsebnostjo ZU in visoko ponovljivostjo. Temeljni del tiskalnika predstavlja tiskalna glava, ki vključuje tiskalne šobe, katerih oblike in velikosti lah- ko od proizvajalca do proizvajalca variirajo (tudi pri enaki vrsti tiskalnikov) in tako pomembno vplivajo na učinkovitost samega tiskanja. Prostornina kapljice in s tem tudi koncentracija ZU, ki jih šoba izbrizga, namreč določajo prav omenjene lastnosti šobe (26). Kiefer in Breitkreutz sta ugotovila, da imata dve piezoelektrični tiskalni glavi različnih oblik različno tiskalno zmoglji- vost. Tiskalna glava z večjimi šobami je bila učinkovi- tejša pri tiskanju enega sloja ZU in je izkazovala boljšo korelacijo teoretičnih in izmerjenih koncentracij ZU (76). S tiskalno glavo lahko nadzorujemo tudi ponovlji- vost nastanka kapljic znotraj enega cikla tiskanja, kar pa je pomembno tako za enakomerno tiskanje kot tudi za natančno odmerjanje ZU. Neustrezen tiskalni sistem lahko namreč zaradi raz- lične hitrosti brizganja kapljic skozi šobe tvori neena- komerno velike kapljice – večje kapljice v kombinaciji z manjšimi, ali pa tako imenovane »satelite« (tj. kapljice z repi). S tem vodi do nenatančnega in neenakomerne- ga nanosa ZU na podlago (70). Zato je potrebno vrsto 230 FARMACEVTSKA IN SORODNE TEHNOLOGIJE Zdrav Vestn | maj – junij 2023 | Letnik 92 | https://doi.org/10.6016/ZdravVestn.3347 Literatura 1. Florence AT, Lee VH. Personalised medicines: more tailored drugs, more tailored delivery. Int J Pharm. 2011;415(1-2):29-33. DOI: 10.1016/j. ijpharm.2011.04.047 PMID: 21565262 2. Breitkreutz J, Boos J. Paediatric and geriatric drug delivery. Expert Opinion on Drug Delivery. 2007;4(1):37-45. DOI: 10.1517/17425247.4.1.37 PMID: 17184161 3. Mini E, Nobili S. Pharmacogenetics: implementing personalized medicine. Clin Cases Miner Bone Metab. 2009;6(1):17-24. PMID: 22461093 4. Jones DR, Miller GP. Assays and applications in warfarin metabolism: what we know, how we know it and whatwe need to know. Expert Opin Drug Metab Toxicol. 2011;7(7):857-74. DOI: 10.1517/17425255.2011.576247 PMID: 21480820 5. Tarkkala H, Helén I, Snell K. From health to wealth: the future of personalized medicine in the making. Futures. 2019;109:142-52. DOI: 10.1016/j.futures.2018.06.004 6. Teng J, Song CK, Williams RL, Polli JE. Lack of medication dose uniformity in commonly split tablets. J Am Pharm Assoc. 2002;42(2):195-9. DOI: 10.1331/108658002763508489 PMID: 11926662 7. van Santen E, Barends DM, Frijlink HW. Breaking of scored tablets: a review. Eur J Pharm Biopharm. 2002;53(2):139-45. DOI: 10.1016/S0939- 6411(01)00228-4 PMID: 11879995 8. Thomson SA, Tuleu C, Wong IC, Keady S, Pitt KG, Sutcliffe AG. Minitablets: new modality to deliver medicines to preschool-aged children. Pediatrics. 2009;123(2):e235-8. DOI: 10.1542/peds.2008-2059 PMID: 19171575 9. Agrahari V, Agrahari V, Mitra AK. Nanocarrier fabrication and macromolecule drug delivery: challenges and opportunities. Ther Deliv. 2016;7(4):257-78. DOI: 10.4155/tde-2015-0012 PMID: 27010987 10. Anselmo AC, Mitragotri S. Nanoparticles in the clinic. Bioeng Transl Med. 2016;1(1):10-29. DOI: 10.1002/btm2.10003 PMID: 29313004 11. Merisko-Liversidge EM, Liversidge GG. Drug nanoparticles: formulating poorly water-soluble compounds. Toxicol Pathol. 2008;36(1):43-8. DOI: 10.1177/0192623307310946 PMID: 18337220 12. Hafner A, Lovrić J, Lakoš GP, Pepić I. Nanotherapeutics in the EU: an overview on current state and future directions. Int J Nanomedicine. 2014;9:1005-23. PMID: 24600222 13. Saldanha PL, Lesnyak V, Manna L. Large scale syntheses of colloidal nanomaterials. Nano Today. 2017;12:46-63. DOI: 10.1016/j. nantod.2016.12.001 14. Alhnan MA, Okwuosa TC, Sadia M, Wan KW, Ahmed W, Arafat B. Emergence of 3D Printed Dosage Forms: opportunities and Challenges. Pharm Res. 2016;33(8):1817-32. DOI: 10.1007/s11095-016-1933-1 PMID: 27194002 15. Di Prima M, Coburn J, Hwang D, Kelly J, Khairuzzaman A, Ricles L. Additively manufactured medical products - the FDA perspective. 3D Print Med. 2016;2:1. DOI: 10.1186/s41205-016-0005-9 PMID: 29974058 16. Scoutaris N, Alexander MR, Gellert PR, Roberts CJ. Inkjet printing as a novel medicine formulation technique. J Control Release. 2011;156(2):179-85. DOI: 10.1016/j.jconrel.2011.07.033 PMID: 21827800 17. Kolakovic R, Viitala T, Ihalainen P, Genina N, Peltonen J, Sandler N. Printing technologies in fabrication of drug delivery systems. Expert Opin Drug Deliv. 2013;10(12):1711-23. DOI: 10.1517/17425247.2013.859134 PMID: 24256326 18. Alomari M, Vuddanda PR, Trenfield SJ, Dodoo CC, Velaga S, Basit AW, et al. Printing T3 and T4 oral drug combinations as a novel strategy for hypothyroidism. Int J Pharm. 2018;549(1-2):363-9. DOI: 10.1016/j. ijpharm.2018.07.062 PMID: 30063938 tiskalnika in njegove lastnosti skrbno izbrati in prila- gajati glede na optimalni rezultat tiskanja in obnašanje končnega dostavnega sistema. Ta ugotovitev pa pomeni tudi zadržke pri organih za registracijo takšnega izdelka. Rešitev za ta izziv bi predstavljala predvsem načrtna izdelava posebnih ti- skalnikov z ustrezno širokim razponom specifikacij- skih lastnosti, ki bi zagotavljali ustrezno in predvsem ponovljivo tiskanje FO iz različnih vrst črnil, k čemur trenutno raziskave tudi težijo. Hkrati pa bi bilo potreb- no uvesti način zagotavljanja sprotne kontrole kakovo- sti takih dostavnih sistemov med celotnim postopkom njihove izdelave. 7 Zaključek Zmožnost nanašanja različnih molekul na porozne in biokompatibilne podlage, ki jih tehnologija 2D ti- skanja omogoča, je alternativa že uporabljanim pero- ralnim FO. Kljub potencialu pa ne pričakujemo, da bi ta tehnologija lahko v velikem obsegu nadomestila že uporabljana zdravila. 2D tiskane oblike so primerne le pri določenih zdravilnih učinkovinah in predvsem ko je potreba po prilagajanju odmerkov ZU večja. Da bi pa ta cilj v prihodnosti lahko dosegli, bo potrebno rešiti še številne izzive, ki jih omenjeno 2D tiskanje prina- ša. Izzivi so predvsem stabilnost zdravilnih učinkovin in njihovih formulacij, pa tudi izpolnjevanje zahtev GMP, predvsem z vidika kakovosti, ki so bistvene za odobritev takšne tehnologije in izdelkov pri regulator- nih organih. To pa zahteva optimizacijo, ne samo pri oblikovanju medija črnila, temveč tudi pri prilagajanju nastavitev tiskalnika ter izbiri in oblikovanju primerne vrste podlage. Glede na vse to bi bila tehnologija 2D ti- skanja, kakršno poznamo danes, večinoma najbolj pri- merna za tiskanje zdravil z močnim učinkom in zdravil z ozkim terapevtskim oknom, pri katerih so potrebni nižji terapevtski odmerki in so namenjeni najbolj ran- ljivim skupinam bolnikov (starejši, otroci). Izjava o navzkrižju interesov Avtorja nimava navzkrižja interesov. Zahvala Delo je sofinancirala Javna agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije (program P1-0189). 231 PREGLEDNI ZNANSTVENI ČLANEK Bolnikom prilagojene farmacevtske oblike, izdelane z metodo 2D tiskanja 19. Pardeike J, Strohmeier DM, Schrödl N, Voura C, Gruber M, Khinast JG, et al. Nanosuspensions as advanced printing ink for accurate dosing of poorly soluble drugsin personalized medicines. Int J Pharm. 2011;420(1):93- 100. DOI: 10.1016/j.ijpharm.2011.08.033 PMID: 21889582 20. Alomari M, Mohamed FH, Basit AW, Gaisford S. Personalised dosing: printing a dose of one’s own medicine. Int J Pharm. 2015;494(2):568-77. DOI: 10.1016/j.ijpharm.2014.12.006 PMID: 25498157 21. Lind J, Kälvemark Sporrong S, Kaae S, Rantanen J, Genina N. Social aspects in additive manufacturing of pharmaceutical products. Expert Opin Drug Deliv. 2017;14(8):927-36. DOI: 10.1080/17425247.2017.1266336 PMID: 27892721 22. Jang D, Kim D, Moon J. Influence of fluid physical properties on ink-jet printability. Langmuir. 2009;25(5):2629-35. DOI: 10.1021/la900059m PMID: 19437746 23. Day SP, Shufflebottom L. Evidential value from ink-jet printers. Z Zagadnien Nauk Sadowych. 2001;46:356-74. 24. Prasad LK, Smyth H. 3D Printing technologies for drug delivery: a review. Drug Dev Ind Pharm. 2016;42(7):1019-31. DOI: 10.3109/03639045.2015.1120743 PMID: 26625986 25. Calvert P. Inkjet Printing for Materials and Devices. Chem Mater. 2001;13(10):3299-305. DOI: 10.1021/cm0101632 26. Daly R, Harrington TS, Martin GD, Hutchings IM. Inkjet printing for pharmaceutics - A review of research and manufacturing. Int J Pharm. 2015;494(2):554-67. DOI: 10.1016/j.ijpharm.2015.03.017 PMID: 25772419 27. Arshad MS, Shahzad A, Abbas N, AlAsiri A, Hussain A, Kucuk I, et al. Preparation and characterization of indomethacin loaded films by piezoelectric inkjetprinting: a personalized medication approach. Pharm Dev Technol. 2020;25(2):197-205. DOI: 10.1080/10837450.2019.1684520 PMID: 31638453 28. Buanz AB, Belaunde CC, Soutari N, Tuleu C, Gul MO, Gaisford S. Ink- jet printing versus solvent casting to prepare oral films: effect on mechanicalproperties and physical stability. Int J Pharm. 2015;494(2):611- 8. DOI: 10.1016/j.ijpharm.2014.12.032 PMID: 25526674 29. Buanz AB, Saunders MH, Basit AW, Gaisford S. Preparation of personalized-dose salbutamol sulphate oral films with thermal ink- jetprinting. Pharm Res. 2011;28(10):2386-92. DOI: 10.1007/s11095-011- 0450-5 PMID: 21544688 30. Edinger M, Bar-Shalom D, Sandler N, Rantanen J, Genina N. QR encoded smart oral dosage forms by inkjet printing. Int J Pharm. 2018;536(1):138- 45. DOI: 10.1016/j.ijpharm.2017.11.052 PMID: 29183858 31. Genina N, Fors D, Vakili H, Ihalainen P, Pohjala L, Ehlers H, et al. Tailoring controlled-release oral dosage forms by combining inkjet and flexographicprinting techniques. Eur J Pharm Sci. 2012;47(3):615-23. DOI: 10.1016/j.ejps.2012.07.020 PMID: 22902482 32. Meléndez PA, Kane KM, Ashvar CS, Albrecht M, Smith PA. Thermal inkjet application in the preparation of oral dosage forms: dispensing ofprednisolone solutions and polymorphic characterization by solid- state spectroscopictechniques. J Pharm Sci. 2008;97(7):2619-36. DOI: 10.1002/jps.21189 PMID: 17876767 33. Öblom H, Cornett C, Bøtker J, Frokjaer S, Hansen H, Rades T, et al. Data-enriched edible pharmaceuticals (DEEP) of medical cannabis by inkjet printing. Int J Pharm. 2020;589:119866. DOI: 10.1016/j. ijpharm.2020.119866 PMID: 32919002 34. Thabet Y, Lunter D, Breitkreutz J. Continuous inkjet printing of enalapril maleate onto orodispersible film formulations. Int J Pharm. 2018;546(1- 2):180-7. DOI: 10.1016/j.ijpharm.2018.04.064 PMID: 29753906 35. Vuddanda PR, Alomari M, Dodoo CC, Trenfield SJ, Velaga S, Basit AW, et al. Personalisation of warfarin therapy using thermal ink-jet printing. Eur J Pharm Sci. 2018;117:80-7. DOI: 10.1016/j.ejps.2018.02.002 PMID: 29414676 36. Zakharyuta A, Sieger P, Braun C, Grube A. Inkjet printing platform for fabrication of uniform, excipient-free drug particlesfor pulmonary delivery in a preclinical setting. J Drug Deliv Sci Technol. 2019;54:101226. DOI: 10.1016/j.jddst.2019.101226 37. Scoutaris N, Chai F, Maurel B, Sobocinski J, Zhao M, Moffat JG, et al. Development and Biological Evaluation of Inkjet Printed Drug Coatings on IntravascularStent. Mol Pharm. 2016;13(1):125-33. DOI: 10.1021/acs. molpharmaceut.5b00570 PMID: 26592866 38. Boehm RD, Miller PR, Daniels J, Stafslien S, Narayan RJ. Inkjet printing for pharmaceutical applications. Mater Today. 2014;17(5):247-52. DOI: 10.1016/j.mattod.2014.04.027 39. Choi M, Hwang J, Choi J, Hong J. Multicomponent High-throughput Drug Screening via Inkjet Printing to Verify the Effectof Immunosuppressive Drugs on Immune T Lymphocytes. Sci Rep. 2017;7(1):6318. DOI: 10.1038/ s41598-017-06690-2 PMID: 28740226 40. U.S. Food & Drug Administration. Q3C — Tables and List Guidance for Industry. Silver spring: U.S. Department of Health and Human Services; 2017 [cited 2021 Sep 2]. Available from: https://www.fda.gov/ media/71737/download. 41. Dong H, Carr WW, Morris JF. Visualization of drop-on-demand inkjet: drop formation and deposition. Rev Sci Instrum. 2006;77(8):085101. DOI: 10.1063/1.2234853 42. Genina N, Fors D, Palo M, Peltonen J, Sandler N. Behavior of printable formulations of loperamide and caffeine on different substrates— effectof print density in inkjet printing. Int J Pharm. 2013;453(2):488-97. DOI: 10.1016/j.ijpharm.2013.06.003 PMID: 23769992 43. Xu Q, Basaran O. Computational analysis of drop-on-demand drop formation. Physics of Fluids. Phys Fluids. 2007;19:102111. 44. Huang Q, Shen W, Song W. Synthesis of colourless silver precursor ink for printing conductive patterns on siliconnitride substrates. Appl Surf Sci. 2012;258(19):7384-8. DOI: 10.1016/j.apsusc.2012.04.037 45. Raijada D, Genina N, Fors D, Wisaeus E, Peltonen J, Rantanen J, et al. A step toward development of printable dosage forms for poorly soluble drugs. J Pharm Sci. 2013;102(10):3694-704. DOI: 10.1002/jps.23678 PMID: 23904182 46. Sun J, Wei X, Huang B. Influence of the viscosity of edible ink to piezoelectric ink-jet printing drop state. Appl Mech Mater. 2012;200:676- 80. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.200.676 47. Wickström H, Palo M, Rijckaert K, Kolakovic R, Nyman JO, Määttänen A, et al. Improvement of dissolution rate of indomethacin by inkjet printing. Eur J Pharm Sci. 2015;75:91-100. DOI: 10.1016/j.ejps.2015.03.009 PMID: 25817804 48. Sandler N, Määttänen A, Ihalainen P, Kronberg L, Meierjohann A, Viitala T, et al. Inkjet printing of drug substances and use of porous substrates- towards individualizeddosing. J Pharm Sci. 2011;100(8):3386-95. DOI: 10.1002/jps.22526 PMID: 21360709 49. López-Iglesias C, Casielles AM, Altay A, Bettini R, Alvarez-Lorenzo C, García-González CA. From the printer to the lungs: inkjet-printed aerogel particles for pulmonary delivery. Chem Eng J. 2019;357:559-66. DOI: 10.1016/j.cej.2018.09.159 50. Krainer S, Smit C, Hirn U. The effect of viscosity and surface tension on inkjet printed picoliter dots. RSC Advances. 2019;9(54):31708-19. DOI: 10.1039/C9RA04993B PMID: 35527935 51. Derby B. Inkjet Printing of Functional and Structural Materials: Fluid Property Requirements,Feature Stability, and Resolution. Annu Rev Mater Res. 2010;40(1):395-414. DOI: 10.1146/annurev-matsci-070909-104502 52. Derby B, Reis N. Inkjet Printing of Highly Loaded Particulate Suspensions. MRS Bulletin. 2003;28:815-8. DOI: 10.1557/mrs2003.230 53. Tai J, Gan HY, Liang YN, Lok BK. Control of Droplet Formation in Inkjet Printing Using Ohnesorge Number Category: Materialsand Processes. In: 10th Electronics Packaging Technology Conference. Singapore. 2008; Ljubljana: Združenje za razvoj forenzične toksikologije in drugih forenzičnih ved - Fortox; 2010. 54. Soleimani-Gorgani A. 14 - Inkjet Printing. In: Izdebska J, Thomas S, eds. Printing on Polymers. Norwich: William Andrew Publishing; 2016. 55. Izdebska J. 1 - Printing on Polymers: Theory and Practice. In: Izdebska J, Thomas S, eds. Printing on Polymers. Norwich: William Andrew Publishing; 2016. pp. 1-20. DOI: 10.1016/B978-0-323-37468-2.00001-4 232 FARMACEVTSKA IN SORODNE TEHNOLOGIJE Zdrav Vestn | maj – junij 2023 | Letnik 92 | https://doi.org/10.6016/ZdravVestn.3347 56. Wheeler JS, Yeates SG. Polymers in Inkjet Printing. Fundamentals of Inkjet Printing. John Wiley & Sons, Ltd; 2016. pp. 117-40. 57. Lee BK, Yun YH, Choi JS, Choi YC, Kim JD, Cho YW. Fabrication of drug- loaded polymer microparticles with arbitrary geometries usinga piezoelectric inkjet printing system. Int J Pharm. 2012;427(2):305-10. DOI: 10.1016/j.ijpharm.2012.02.011 PMID: 22366486 58. Goodall S, Chew N, Chan K, Auriac D, Waters MJ. Aerosolization of protein solutions using thermal inkjet technology. J Aerosol Med. 2002;15(3):351- 7. DOI: 10.1089/089426802760292717 PMID: 12396425 59. Mueannoom W, Srisongphan A, Taylor KM, Hauschild S, Gaisford S. Thermal ink-jet spray freeze-drying for preparation of excipient- free salbutamol sulphatefor inhalation. Eur J Pharm Biopharm. 2012;80(1):149-55. DOI: 10.1016/j.ejpb.2011.09.016 PMID: 22001519 60. Sharma G, Mueannoom W, Buanz AB, Taylor KM, Gaisford S. In vitro characterisation of terbutaline sulphate particles prepared by thermal ink-jetspray freeze drying. Int J Pharm. 2013;447(1-2):165-70. DOI: 10.1016/j.ijpharm.2013.02.045 PMID: 23454848 61. Genina N, Janßen EM, Breitenbach A, Breitkreutz J, Sandler N. Evaluation of different substrates for inkjet printing of rasagiline mesylate. Eur J Pharm Biopharm. 2013;85(3):1075-83. DOI: 10.1016/j.ejpb.2013.03.017 PMID: 23563101 62. Montenegro-Nicolini M, Reyes PE, Jara MO, Vuddanda PR, Neira-Carrillo A, Butto N, et al. The Effect of Inkjet Printing over Polymeric Films as Potential Buccal Biologics DeliverySystems. AAPS PharmSciTech. 2018;19(8):3376-87. DOI: 10.1208/s12249-018-1105-1 PMID: 29934803 63. Montenegro-Nicolini M, Miranda V, Morales JO. Inkjet Printing of Proteins: an Experimental Approach. AAPS J. 2017;19(1):234-43. DOI: 10.1208/ s12248-016-9997-8 PMID: 27739009 64. Wickström H, Nyman JO, Indola M, Sundelin H, Kronberg L, Preis M, et al. Colorimetry as Quality Control Tool for Individual Inkjet-Printed Pediatric Formulations. AAPS PharmSciTech. 2017;18(2):293-302. DOI: 10.1208/ s12249-016-0620-1 PMID: 27738876 65. Cheow WS, Kiew TY, Hadinoto K. Combining inkjet printing and amorphous nanonization to prepare personalized dosageforms of poorly-soluble drugs. Eur J Pharm Biopharm. 2015;96:314-21. DOI: 10.1016/j.ejpb.2015.08.012 PMID: 26325060 66. Palo M, Kolakovic R, Laaksonen T, Määttänen A, Genina N, Salonen J, et al. Fabrication of drug-loaded edible carrier substrates from nanosuspensions by flexographicprinting. Int J Pharm. 2015;494(2):603- 10. DOI: 10.1016/j.ijpharm.2015.01.027 PMID: 25601198 67. Ko HY, Park J, Shin H, Moon J. Rapid Self-Assembly of Monodisperse Colloidal Spheres in an Ink-Jet Printed Droplet. Chem Mater. 2004;16(22):4212-5. DOI: 10.1021/cm035256t 68. Planchette C, Pichler H, Wimmer-Teubenbacher M, Gruber M, Gruber- Woelfler H, Mohr S, et al. Printing medicines as orodispersible dosage forms: effect of substrate on the printedmicro-structure. Int J Pharm. 2016;509(1-2):518-27. DOI: 10.1016/j.ijpharm.2015.10.054 PMID: 26541301 69. Varan C, Wickström H, Sandler N, Aktaş Y, Bilensoy E. Inkjet printing of antiviral PCL nanoparticles and anticancer cyclodextrin inclusioncomplexes on bioadhesive film for cervical administration. Int J Pharm. 2017;531(2):701-13. DOI: 10.1016/j.ijpharm.2017.04.036 PMID: 28432016 70. Magdassi S. Ink Requirements and Formulations Guidelines. The Chemistry of Inkjet Inks. Singapur: World Scientific; 2009. pp. 19-41. 71. Florence AT, Attwood D. Physicochemical Principles of Pharmacy. 5th Revised ed. London: Pharmaceutical Press; 2011. 72. Alexander KS, Haribhakti RP, Parker GA. Stability of acetazolamide in suspension compounded from tablets. 1991;48(6):1241-4. PMID: 1858804 73. Ahire E, Thakkar S, Darshanwad M, Misra M. Parenteral nanosuspensions: a brief review from solubility enhancement to more noveland specific applications. Acta Pharm Sin B. 2018;8(5):733-55. DOI: 10.1016/j. apsb.2018.07.011 PMID: 30245962 74. Bock N, Dargaville TR, Woodruff MA. Electrospraying of polymers with therapeutic molecules: state of the art. Prog Polym Sci. 2012;37(11):1510- 51. DOI: 10.1016/j.progpolymsci.2012.03.002 75. Ziaee A, Albadarin AB, Padrela L, Femmer T, O’Reilly E, Walker G. Spray drying of pharmaceuticals and biopharmaceuticals: critical parameters and experimentalprocess optimization approaches. Eur J Pharm Sci. 2019;127:300-18. DOI: 10.1016/j.ejps.2018.10.026 PMID: 30428336 76. Kiefer O, Breitkreutz J. Comparative investigations on key factors and print head designs for pharmaceuticalinkjet printing. Int J Pharm. 2020;586:119561. DOI: 10.1016/j.ijpharm.2020.119561 PMID: 32585176 77. Ivanova TV, Baier G, Landfester K, Musin E, Al-Bataineh SA, Cameron DC, et al. Attachment of Poly(l-lactide) Nanoparticles to Plasma-Treated Non-Woven Polymer FabricsUsing Inkjet Printing. Macromol Biosci. 2015;15(9):1274-82. DOI: 10.1002/mabi.201500067 PMID: 26013285 78. Essel JT, Ihnen AC, Carter JD. Production of Naproxen Nanoparticle Colloidal Suspensions for Inkjet Printing Applications. Ind Eng Chem Res. 2014;53(7):2726-31. DOI: 10.1021/ie4038517 79. Chou WH, Galaz A, Jara MO, Gamboa A, Morales JO. Drug-Loaded Lipid-Core Micelles in Mucoadhesive Films as a Novel Dosage Form for BuccalAdministration of Poorly Water-Soluble and Biological Drugs. Pharmaceutics. 2020;12(12):1168. DOI: 10.3390/pharmaceutics12121168 PMID: 33266132 80. Akagi T, Fujiwara T, Akashi M. Inkjet printing of layer-by-layer assembled poly(lactide) stereocomplex with encapsulatedproteins. Langmuir. 2014;30(6):1669-76. DOI: 10.1021/la404162h PMID: 24460124