Impression 3D de comprimés et recyclage de poudre

imprimante 3D SLS Snowwhite2

Dans cet épisode de notre série présentant l'impact de l'imprimante 3D SLS Snowwhite2 sur l'avancement scientifique, nous nous concentrons sur l'article « The effects of recycling pharmaceutical formulations in laser powder bed fusion 3D printing – the influence of physical phenomena on printing performance ». Nous commencerons par expliquer simplement l'objectif de l'étude et ses principaux résultats, afin que chacun puisse saisir l'importance de la recherche. Ensuite, pour ceux qui s'intéressent aux détails techniques, nous présenterons le résumé original et les références associées.

Résumé : Impression 3D de comprimés et recyclage de poudre
La fusion sur lit de poudre par laser (LPBF) est une technologie d'impression 3D qui utilise un laser pour transformer la poudre en objets solides, comme des comprimés médicamenteux. Pour rendre ce processus moins cher et plus durable, les scientifiques veulent réutiliser la poudre restante.

Dans cette étude, les chercheurs ont comparé deux machines différentes : le Sharebot SnowWhite2 et le Sintratec Kit SLS. Ils ont testé trois mélanges chimiques différents pour voir s'ils pouvaient être recyclés jusqu'à 10 fois.

Comparaison des imprimantes
L'étude a révélé une énorme différence entre les deux imprimantes :

Sharebot SnowWhite2 : Les comprimés produits sont cohérents et de haute qualité, permettant aux scientifiques de collecter des données claires et fiables.

Sintratec Kit : Les comprimés produits avec cette machine présentaient de « grandes variations incohérentes ». Les résultats changeaient tellement d'une impression à l'autre que les scientifiques n'ont même pas pu utiliser les données pour leur analyse.

Les résultats du recyclage (avec SnowWhite2)
En utilisant les données, les chercheurs ont constaté que :

Le premier mélange (à base de PVA) est resté parfait pendant 5 cycles.

Le deuxième mélange (à base d'acide) était très stable et a duré 9 cycles.

Le troisième mélange (copovidone) a échoué. Les particules sont devenues trop grosses et les comprimés trop légers pour être utilisés.

Fig. 1
La rangée du haut montre des images du dessus des comprimés imprimés par SnowWhite2 de gauche à droite PVA, PVPVA et MAEA. La rangée du bas montre des images MEB de la section transversale de ces comprimés dans le même ordre de matériaux, mettant en évidence la morphologie plus en détail.

Résultat principal
La principale découverte est double. Premièrement, elle prouve que le « vieillissement » de la poudre est un véritable défi dans l'impression 3D pharmaceutique ; la réutilisation de la poudre peut modifier ses propriétés physiques (comme la taille des particules), ce qui peut finalement ruiner la qualité du médicament.

Deuxièmement, l'étude souligne que le choix du matériel est critique. La découverte montre qu'une imprimante de qualité professionnelle comme le Sharebot SnowWhite2 offre la stabilité et la précision nécessaires pour les applications pharmaceutiques, tandis que les imprimantes « en kit » plus basiques peuvent produire des résultats incohérents qui ne conviennent pas à un usage scientifique ou médical.

Enfin, ils ont confirmé que même lorsque la taille physique de la poudre changeait, l'intégrité chimique du médicament restait sûre (aucune dégradation), ce qui est une excellente nouvelle pour l'avenir de la médecine imprimée 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

Résumé
La fusion sur lit de poudre par laser est une technologie attrayante pour l'impression 3D d'objets dans un lit de poudre et a été explorée pour l'impression de formes pharmaceutiques, telles que les comprimés. Le recyclage de la poudre résiduelle non frittée n'est pas bien compris, mais est essentiel pour éviter des pertes économiques et améliorer la durabilité de cette technique. Nous avons étudié la recyclabilité de trois formulations pharmaceutiques dans le contexte de la fusion sur lit de poudre par laser de comprimés. Trois formulations composées de polymères pharmaceutiques courants et du médicament modèle indométacine ont été étudiées jusqu'à dix cycles d'impression. Pour chaque cycle d'impression, des échantillons de poudre et de comprimés ont été collectés et analysés pour détecter des phénomènes de vieillissement. Les résultats ont montré que les formulations à base d'alcool polyvinylique et de copolymère d'acide méthacrylique et d'acrylate d'éthyle étaient recyclables sans modification des attributs de qualité critique des formes imprimées pendant respectivement 5 et 9 cycles. Une formulation à base de copovidone a montré une augmentation progressive de la taille des particules sur 10 cycles, entraînant une diminution progressive du poids des comprimés. Cette formulation a été considérée comme non recyclable dans les conditions évaluées dans ce travail. Les phénomènes de vieillissement observés étaient principalement liés à des changements de taille des particules, de cohésion de la poudre et de température de transition vitreuse. Il est démontré que la prise en compte du vieillissement de la poudre lors du développement de la formulation est essentielle pour des performances d'impression optimales et le développement ultérieur de la fusion sur lit de poudre par laser pour les applications pharmaceutiques.