Εκπαιδευτές του Τομέα Φαρμάκων του ΙΕΚ ΑΚΜΗ αναπτύσσουν στο ΑΠΘ πατέντα για φάρμακα που παράγονται σε 3D εκτυπωτές ή τυπώνονται με γραφή Braille

Ο Γιώργος Ελευθεριάδης και η Παρασκευή Κυριακή Μόνου, μέλη της ερευνητικής ομάδας του εργαστηρίου Φαρμακευτικής Τεχνολογίας του ΑΠΘ και εκπαιδευτές Επαγγελμάτων Υγείας του ΙΕΚ ΑΚΜΗ στη Θεσσαλονίκη μάς μιλούν για την πρωτοποριακή εφαρμογή του 3D printing στο πεδίο της φαρμακευτικής τεχνολογίας. 

Πότε ξεκίνησε η έρευνα για χάπια που παράγονται με τεχνολογία 3D printing σε παγκόσμιο επίπεδο και πότε ήρθε η έρευνα αυτή στην Ελλάδα; 

Γιώργος Ελευθεριάδης: Υπάρχει ένα μοναδικό φάρμακο που κυκλοφορεί στην αμερικάνικη αγορά (εγκεκριμένο από τον FDA) για την αντιμετώπιση των επιληπτικών κρίσεων, από το 2015, και το οποίο έχει παραχθεί με τεχνολογία 3D printing. Την ίδια χρονιά ξεκίνησε και η πλειοψηφία των ερευνητών να αναζητά άλλες εφαρμογές της τεχνολογίας αυτής στη φαρμακευτική. Στην Ελλάδα, ξεκίνησε το 2016, μέσω του εργαστηρίου μας. 

Ως χημικός μηχανικός, μου φάνηκε ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα η υιοθέτηση μιας νέας τεχνολογίας, η οποία έλαβε ευρεία αποδοχή από τον κόσμο σε κοινές εφαρμογές παγκοσμίως, όπως π.χ. να εκτυπώνεις το δικό σου super hero και να τον διακοσμείς στο δωμάτιο σου μέσα σε λίγα λεπτά. Συγκεκριμένα, μου κίνησε το ενδιαφέρον η ανεξερεύνητη πλευρά αυτής της τεχνολογίας, η μαγεία που κρυβόταν πίσω από το «πώς γίνεται μέσω ενός ψηφιακού σχεδίου να παράγεται ένα τρισδιάστατο αντικείμενο μέσα λίγα λεπτά». Το 2016, το 3D printing είχε ήδη εξαπλωθεί σε άλλους τομείς, όπως στην κατασκευή αντικειμένων διακοσμητικών, ανταλλακτικών αυτοκινήτων, καθώς και σε εφαρμογές που αφορούν το διάστημα. Ωστόσο, ήταν ένα τελείως ανεξερεύνητο μονοπάτι το πώς θα μπορούσε να παράξει ένα αντικείμενο από ασφαλή-για-τον-άνθρωπο υλικά, το ίδιο ασφαλή όπως αυτά που χρησιμοποιούνται στην παραγωγή φαρμάκων για δεκαετίες από τις φαρμακευτικές βιομηχανίες, κι επομένως, θα ήταν ασφαλή για τη χορήγηση δραστικών ουσιών. Ταυτόχρονα, είμασταν και τυχεροί, καθώς με το που αποκτήθηκε ο πρώτος 3D printer στο εργαστήριο μας, εντός λίγων εβδομάδων είχαμε ήδη παράξει το πρώτο ασφαλές υλικό για 3D-printed φάρμακα στις πρώτες μας προσπάθειες, κι επομένως πολύ γρήγορα η ιδέα μας απέκτησε αληθινή υπόσταση, μπορέσαμε πολύ σύντομα να δούμε μια real-life εφαρμογή του 3D printing φαρμάκων με τα ίδια μας τα μάτια. 

Είναι τα εκτυπωμένα χάπια το next big thing της φαρμακευτικής; 

Παρασκευή Κυριακή Μόνου: Οφείλουμε να ομολογήσουμε, ότι τρισδιάστατη εκτύπωση είχε και ένας προκάτοχος, ο οποίος «άνοιξε» τον δρόμο για την ευρεία αποδοχή και το εκτεταμένο ενδιαφέρον για  τρισδιάστατα εκτυπωμένα φάρμακα. Αυτός ο προκάτοχος δεν είναι άλλος από τη δισδιάστατη εκτύπωση, δηλαδή την εκτύπωση που επιτυγχάνεται με έναν κοινό εκτυπωτή, όπως αυτόν που έχουμε στο σπίτι μας για να εκτυπώνουμε σε χαρτί Α4. Σε εφαρμογές τροφίμων, άλλωστε, είναι γνωστή, καθώς σε πολλά ζαχαροπλαστεία μπορείς να πας και να δώσεις μια φωτογραφία, την οποία με βρώσιμα «μελάνια» μπορούν να την εκτυπώσουν σε χαρτί από ζαχαρόπαστα και να  διακοσμήσουν μια τούρτα. Την ίδια ιδέα είχαμε εφαρμόσει κι εμείς στη φαρμακευτική, φτιάχνοντας τα δικά μας βρώσιμα «μελάνια», τα οποία όμως περιείχαν μέσα διαλυμένο κάποιο φάρμακο. Οπότε σκεφτείτε, πόσο εύκολο θα ήταν κάποιος να είχε απλά στο σπίτι του έναν απλό εκτυπωτή και «χαρτιά» που τρώγονται, και εκτύπωνε συγκεκριμένες ποσότητες φαρμάκου σε δύο διαστάσεις. 

Γ. Ε. Ωστόσο, η τεχνολογία του 3D printing έφερε την επανάσταση, καθώς δε χρειαζόταν να έχεις πλέον ένα χαρτί για να εκτυπώσεις επάνω του. Ένα σημαντικό στοιχείο που μας δείχνει την κρίσιμη σημασία της υιοθέτησης αυτής της τεχνολογίας στον τομέα της υγείας είναι και η πρόσφατη εμπειρία κατά τα πρώτα lockdown λόγω του COVID-19 παγκοσμίως. Αυτό που συνέβη ήταν, ότι οι κεντρικές μονάδες παραγωγής πρώτων υλών που εδρεύουν στην Κίνα, σταμάτησαν τις εξαγωγές και κατέρρευσε η παγκόσμια παραγωγή αγαθών και όλη η εφοδιαστική αλυσίδα (supply chain). Ως αποτέλεσμα, εμφανίστηκαν σοβαρές ελλείψεις σε φάρμακα σε όλο τον κόσμο, όπως και ελλείψεις σε νοσοκομεία και φαρμακεία από μάσκες. Η άμεση εφαρμογή λοιπόν, ήταν να επιστρατευτούν οι απανταχού στον κόσμο 3D printers, που μπορεί να είχε ο καθένας στο σπίτι του, προκειμένου να κατασκευάσουν μάσκες προστασίας (οι κοινές προσωπίδες) και να προμηθεύσουν το υγειονομικό προσωπικό. Θα μπορούσαμε, λοιπόν, να πούμε με σιγουριά ότι ένα τέτοιο σενάριο ίσως είναι το μοναδικό που μπορεί να αντιμετωπίσει κατά πρόσωπο τη μαζική παραγωγή (mass production) προϊόντων από μια κεντρική βιομηχανική μονάδα, και να την αντικαταστήσει με τη λεγόμενη «μαζική εξατομίκευση» (mass personalization). 

Μίλησέ μας λίγο ακόμη για αυτό. Ποια είναι τα θετικά και ποια τα αρνητικά της χρήσης των εκτυπωμένων χαπιών; 

Γ.Ε. Ας φανταστούμε αντίστοιχα, πόσο εύκολο θα ήταν να έχουμε διαμοιρασμένους 3D printers σε μια πόλη, και να δούλευαν όλοι ταυτόχρονα για να καταπολεμήσουν τις ελλείψεις φαρμάκων που υφίστανται στις μονάδες υγείας. Θα μπορούσε κάλλιστα να αντιμετωπιστεί οποιοδήποτε σενάριο έλλειψης φαρμάκων, ακόμη και στην περίπτωση απομακρυσμένων περιοχών, όπως είναι ένα απομακρυσμένο/παραμεθόριο νησί, στο οποίο οι προμήθειες είναι ανεπαρκείς, ή ακόμη και σε κρίσιμες συνθήκες, όπως είναι τα επείγοντα περιστατικά και οι εμπόλεμες ζώνες. 

Π.Κ.Μ. Ας μείνουμε, ωστόσο, στην πρωταρχική και γενικευμένη σημασία του 3D printing. Τροποποιώντας το αρχικό ψηφιακό σχέδιο, ουσιαστικά μπορούμε να πετύχουμε την απόλυτη εξατομίκευση στην παροχή φαρμακευτικών προϊόντων. Άλλωστε, η εξατομίκευση προϊόντων αποτελεί την πιο σύγχρονη τάση της εποχής. Στα μέσα κοινωνικής δικτύωσης βλέπουμε ότι η google και το facebook συνεχώς μας προτείνουν εξατομικευμένες διαφημίσεις, σύμφωνα με τις προσωπικές μας ανάγκες. Το ίδιο ακριβώς συμβαίνει και με τη φαρμακευτική αγωγή. Ο γενότυπος του καθενός είναι διαφορετικός, και αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ο κάθε ένας από εμάς παρουσιάζει διαφορετική απόκριση σε μια συγκεκριμένη θεραπευτική αγωγή. Ας φανταστούμε, λοιπόν, πόσο αποτελεσματικότερες θα ήταν οι παροχές υγείας σε όλο τον κόσμο, αν κάθε φάρμακο μπορούσε να παραχθεί σε συγκεκριμένη δοσολογία, η οποία ταιριάζει σε κάθε έναν από εμάς. 

Ωστόσο, το σημαντικότερο είναι ότι αυτή τη στιγμή υπάρχει η ανάγκη για διαμόρφωση του κατάλληλου ρυθμιστικού πλαισίου και της στοχευμένης νομοθεσίας, προκειμένου να δούμε τους 3D printers να εμφανίζονται στις μονάδες υγείας για παραγωγή εξατομικευμένων φαρμάκων. 

Υπάρχουν περιπτώσεις κατά τις οποίες η χρήση τους συστήνεται ως ιδανική επιλογή για έναν ασθενή; 

Π.Κ.Μ Σε συνέχεια της προηγούμενης μου απάντησης, καλό είναι να αναλογιστούμε και τις ειδικές πληθυσμιακές ομάδες. Καθώς η παραγωγή ενός 3D printer βασίζεται στον ψηφιακό σχεδιασμό ενός αντικειμένου, ας αναλογιστούμε πόσο εύκολο θα ήταν να ανασχεδιάσουμε την κάθε δόση σύμφωνα με τις ανάγκες την ηλικιωμένων ή και των παιδιατρικών ασθενών. Ειδικά σε αυτές τις δύο πληθυσμιακές ομάδες, ακούμε πολύ συχνά το «σπάσε το χάπι στα 2 ή στα 4», γιατί ουσιαστικά είναι αδύνατο για μια βιομηχανική/μαζική παραγωγή να προβλέψει κάθε πιθανή δόση που μπορούν να χρειάζονται όλοι οι ασθενείς στον κόσμο. Κάτι τέτοιο συμβαίνει πολύ συχνά ασθενείς με παθήσεις του καρδιαγγειακού συστήματος, π.χ. υπέρταση. 

Ταυτόχρονα, σε τέτοιες περιπτώσεις, συνήθως χορηγούνται και «cocktails» φαρμάκων, προκειμένου να επιτευχθεί το επιθυμητό θεραπευτικό αποτέλεσμα. Στο σημείο αυτό προκύπτει και το πρόβλημα της πολυφαρμακίας, καθώς ο ασθενής χρειάζεται να παίρνει κατά τη διάρκεια της ημέρας 4 ή 5 διαφορετικά φάρμακα, και μάλιστα για 2 ή 3 φορές μέσα στην ημέρα. Συνεπώς, ο ασθενής μπορεί εύκολα να ξεχάσει κάποιο από αυτά. Ταυτόχρονα «πέφτει» και η ποιότητα της ζωής του, όταν όλη μέρα πρέπει να σκέφτεται τα διαφορετικά φάρμακα που πρέπει να πάρει. Με το 3D printing λοιπόν, θα μπορούσε κάλλιστα να μπουν όλες οι δραστικές ουσίες σε ένα και μόνο «χάπι» (γενικά αποφεύγω τον όρο χάπι, αλλά εδώ μπορούμε να το βάλουμε για να γίνει πιο popular science), και ο ασθενής να χρειάζεται να το πάρει μόνο μία φορά το πρωί. 

Στο εργαστήριο έχετε και μία ακόμη καινοτομία να επιδείξετε, ότι τυπώσατε υμένια με γραφή Braille για άτομα με απώλεια όρασης. 

Γ.Ε. Η αλήθεια είναι χαιρόμαστε πάρα πολύ για αυτό το επίτευγμα μας. Η σύλληψη της ιδέας διαμορφώθηκε από κοινού με τον καθηγητή Δημήτρη Φατούρο, καθώς αναζητούσαμε τις λύσεις που μπορεί να προσφέρει το 3D printing και σε άλλες ειδικές πληθυσμιακές ομάδες, πέρα από τους τους παιδιατρικούς ασθενείς και τους ηλικιωμένους. Ταυτόχρονα, είχαμε στο νου μας και το γεγονός ότι στα κουτιά των φαρμάκων μπορούμε να εντοπίσουμε τους χαρακτήρες Braille, προκειμένου ένα άτομο με μερική ή ολική απώλεια όρασης να μπορεί να αναγνωρίσει το φάρμακο και τη δοσολογία της δραστικής ουσίας. 

Σε αυτό το σημείο αναλογιστήκαμε τα προβλήματα που μπορεί να προκύψουν, και έτσι σκεφτήκαμε ότι θα ήταν πιο εύχρηστο να μπορεί να αποτυπωθεί η εκάστοτε δοσολογία για τον κάθε ασθενή απευθείας πάνω στην επιφάνεια του φαρμάκου. Έτσι παρασκευάσαμε υμένια, τα οποία αναγράφουν στην επιφάνεια τους τη δοσολογία, και τα οποία διαλύονται αργά στο στόμα. 

Για να αξιολογηθούν, χρειάστηκε να συνεργαστούμε με το Κέντρο Εκπαιδεύσεως και Αποκατάστασης Τυφλών (ΚΕΑΤ) στη Θεσσαλονίκη, προκειμένου να βρεθούν εθελοντές οι οποίοι θα μπορούσαν να αξιολογήσουν την αναγνωσιμότητα των χαρακτήρων Braille, και αν ένα τέτοιο σενάριο θα διευκόλυνε τη ζωή τους. Μείναμε έκπληκτοι, όταν ακούσαμε από τους ίδιους τους εθελοντές τα διάφορα προβλήματα που υπάρχουν αυτή τη στιγμή. Πιο συγκεκριμένα, μάς ανέφεραν ότι είναι πολύ εύκολο η εξωτερική συσκευασία ενός φαρμάκου να τσαλακωθεί, να σκιστεί, ή ακόμη και να χαθεί τελείως. Οπότε, είναι πολύ δύσκολο στη συνέχεια ένα άτομο με απώλεια όρασης να μπορεί να αναγνωρίσει το φάρμακο του. Έτσι, οι εθελοντές/συμμετέχοντες σε αυτή την έρευνα μας ανακοίνωσαν από κοινού, ότι ένα τέτοιο σενάριο με γραφή Braille απευθείας πάνω στην επιφάνεια του φαρμάκου, π.χ. ενός υμενίου ή ενός χαπιού, θα διευκόλυνε ιδιαίτερα τη ζωή τους. 

Λαμβάνοντας αυτά τα ενθαρρυντικά αποτελέσματα, και αφού είμασταν σίγουροι ότι δεν υπάρχει κάτι αντίστοιχο στη διεθνή βιβλιογραφία ή στα εμπορικά φαρμακευτικά προϊόντα, προχωρήσαμε σε αίτημα για κατοχύρωση ευρεσιτεχνίας σε εθνικό επίπεδο, στον Οργανισμό Βιομηχανικής Ιδιοκτησίας (ΟΒΙ) στην Ελλάδα, το 2019, καθώς και σε Ευρωπαικό επίπεδο (European Patent Office) το 2020. Αυτή τη στιγμή έχει ήδη εγκριθεί το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας στην Ελλάδα, ενώ βρίσκεται υπό αξιολόγηση στην Ευρώπη, και αναμένεται η έγκριση του μέσα στο επόμενο έτος (2022). 

Τι άλλο περιμένουμε να δούμε στον τομέα της φαρμακευτικής τεχνολογίας μέσα στα επόμενα χρόνια; 

Γ.Ε. Είναι αλήθεια ότι αναμένεται να δούμε σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα και άλλες καινοτόμες τεχνολογίες να μπαίνουν ενεργά στον τομέα της φαρμακευτικής, όπως η τεχνητή νοημοσύνη. Άλλωστε και η επίτροπος Υγείας στην Ευρωπαϊκή Ένωση, κα. Στέλλα Κυριακίδη, έχει αναφερθεί στην ανάγκη υιοθέτησης καινοτόμων τεχνολογιών, τόσο στο σχεδιασμό και την παραγωγή φαρμάκων, όσο και στην παροχή εξατομικευμένων θεραπευτικών προσεγγίσεων, προκειμένου να είναι σίγουρο ότι κάθε ευρωπαίος πολίτης θα μπορεί να λαμβάνει την κατάλληλη αγωγή. Αυτός είναι και ο κύριος λόγος για τον οποίο πιστεύω, ότι η τεχνητή νοημοσύνη, σε συνδυασμό με τις τεχνολογίες τρισδιάστατης εκτύπωσης, θα μπορούσαν να επιφέρουν σημαντική βελτίωση στο επίπεδο των παροχών υγείας.  

Λίγα λόγια για το εργαστήριο 

Το εργαστήριο Φαρμακευτικής Τεχνολογίας του ΑΠΘ ξεκίνησε το 2009, υπό την επίβλεψη του Καθηγητή Φαρμακευτικής Τεχνολογίας Δημήτρη Φατούρου, και μπήκε ενεργά στην τεχνολογία του 3D printing φαρμάκων το 2016, όντας από τα πρώτα στον κόσμο στον συγκεκριμένο τομέα -και το 1ο στην Ελλάδα. Πέρα από τις δημοσιευμένες μελέτες σε διεθνή, έγκριτα επιστημονικά περιοδικά υψηλού κύρους, στα επιτεύγματα του εργαστηρίου προσμετρούνται δύο διπλώματα ευρεσιτεχνίας (πατέντες) σε εθνικό επίπεδο (Ελλάδα), οι οποίες αυτή τη στιγμή βρίσκονται υπό αξιολόγηση για κατοχύρωση και σε ευρωπαϊκό επίπεδο. 

Info: Ο Γεώργιος Ελευθεριάδης είναι Χημικός Μηχανικός ΑΠΘ, κάτοχος Μεταπτυχιακού στη Φαρμακευτική Τεχνολογία, Διδάκτωρ Φαρμακευτικής και Μεταδιδακτορικός Ερευνητής ΑΠΘ, Τμήμα Φαρμακευτικής, Εργαστήριο Φαρμακευτικής Τεχνολογίας. 

Η Παρασκευή Κυριακή Μόνου είναι Φαρμακοποιός ΑΠΘ, κάτοχος Μεταπτυχιακού στη Φαρμακευτική Τεχνολογία και Υποψήφια Διδάκτωρ Φαρμακευτικής Τεχνολογίας, ΑΠΘ.