Studi di analisi termica per la scelta di potenziali eccipienti per la produzione di farmaci mediante stampa 3D FDM

Fused Deposition Modelling (FDM) is the most commonly studied of the many printing techniques and is a technique based on the deposition of successive layers of thermoplastic materials after they have softened or melted. FDM offers enormous potential for the manufacture of pharmaceutical products and is currently under investigation. The high temperatures usually associated with the process limit its wider application, particularly in terms of the types of materials that can be used. However, relatively low temperatures could be envisaged notably for pharmaceutical applications. Thus, the work carried out at the Laboratory of Chemical and Biological Technology for Health CNRS UMR8258, INSERM U1267 of Paris University presented in this thesis aims at selecting potential excipients through thermal analysis studies for drug manufacturing by FDM 3D printing. For this approach, different excipients were tested in this study and two active ingredients (AP) were selected as model drugs, vitamin C and paracetamol. Vitamin C can potentially benefit the skin in two important ways. Firstly, it is essential to synthesize collagen, a key structural protein of the skin. Second, as an antioxidant, vitamin C can help reduce free radical damage to the skin. Paracetamol is used as an analgesic and antipyretic. The main uses of paracetamol are the relief of headaches, minor aches and pains. In this approach, mimicking the effect of temperature by DSC analysis, Polyethylene glycol (PEGs) incorporating paracetamol or vitamin C have been successfully obtained since they do not degrade AP once melted. The thermal analysis studies (DSC and TGA) have indicated that PEGs are suitable polymers for FDM 3D printing of drugs, while the various cellulose derivatives are not good candidates for this purpose because they do not melt when heated.

Fused Deposition Modelling (FDM) è la tecnica più comunemente studiata per la stampa 3D ed è basata sulla deposizione di strati successivi di materiali termoplastici dopo che questi si sono rammolliti o fusi. La stampa 3D FDM offre un enorme potenziale per la fabbricazione di prodotti farmaceutici ed è attualmente in fase di studio. Le alte temperature solitamente associate al processo limitano la sua più ampia applicazione, in particolare per quanto riguarda i tipi di materiali che possono essere utilizzati. Tuttavia, si potrebbero prevedere temperature relativamente basse soprattutto per le applicazioni farmaceutiche. Pertanto, obiettivo del lavoro svolto presso il Laboratorio di Tecnologia Chimica e Biologica per la Salute CNRS UMR8258, INSERM U1267 dell'Università di Parigi oggetto di questa tesi mira a selezionare potenziali eccipienti attraverso studi di analisi termica per la produzione di farmaci mediante stampa 3D FDM. Sono stati testati diversi eccipienti e sono stati selezionati due principi attivi (AP) modello, la vitamina C e il paracetamolo. La vitamina C può potenzialmente apportare benefici nelle trattamento delle patologie cutanee in due modi importanti. In primo luogo, è essenziale per sintetizzare il collagene, una proteina strutturale chiave della pelle. In secondo luogo, come antiossidante, la vitamina C può aiutare a ridurre i danni dei radicali liberi sulla pelle. Il paracetamolo è usato come analgesico e antipiretico. Gli usi principali del paracetamolo sono il sollievo da mal di testa, dolori minori e dolori. In questo approccio il polietilenglicole (PEG) e vari derivati della cellulosa sono stati utilizzati come veicoli per caricare paracetamolo e la vitamina C. Gli studi sono stati condotto utilizzando studi di analisi termica (DSC e TGA) che riproduce il riscaldamento necessario come nel processo FDM. Gli Studi di analisi termica (DSC e TGA) hanno indicato che i PEG sono polimeri adatti per la stampa 3D FDM dei farmaci in quanto i principi attivi modello non subiscono degradazione nelle condizioni di fusione, mentre i vari derivati della cellulosa non sono buoni candidati a questo scopo perché non fondono quando vengono riscaldati.