Qualification opérationnelle d’une imprimante 3D pour la fabrication de médicaments

Contexte
La qualification d’un équipement pharmaceutique est une obligation des Bonnes Pratiques de Préparation¹. L’impression 3D largement employée dans divers domaines, est depuis une décennie étudiée pour la fabrication de médicaments. Ainsi, à l’achat de l’imprimante (I3D) S600D tête LIQ11, initialement conçue pour d’autres applications, le fabricant Lynxter ne proposait pas de protocole de qualification opérationnelle (QO).

Objectif
Réaliser une QO de l’I3D en extrusion semi-solide (SSE) et comparer les résultats avec deux formulations.

Matériel et méthode
La composition des formulations testées est : glycolate d’amidon sodique, carboxyméthylcellulose, eau pour la formulation 1 (F1) et lactose, glycolate d’amidon sodique, Kollicoat^®, eau pour la formulation 2 (F2). A partir de la vitesse d’impression, de la hauteur de couche et de la taille de l’imprimé, 3 couples de niveaux (minimum, moyen, maximum) ont été défini, soit 9 séries d’impression. La vitesse maximale (Vmax) déterminée est de 2000mm/min, vitesse pour laquelle un temps minimal d’impression est observé. La vitesse minimale (Vmin) est de 600mm/min, vitesse pour laquelle la durée d’impression d’une unité est inférieure à 20 minutes. La vitesse moyenne est de 1100 mm/min (Vmoy). Les hauteurs de couche sont fixées à 25 (Hmin), 60 (Hmoy) et 85% (Hmax) du diamètre de la buse (0,58 mm). La taille de l’objet est doublée (Tmax) ou diminuée de moitié (Tmin) à partir de la taille initiale (Tmoy). Les critères évalués sont la qualité d’extrusion, l’uniformité de masse, et l’uniformité de taille (diamètre et hauteur). Des lots de 20 comprimés ont été réalisés pour Tmin et Tmoy, et de 8 comprimés pour Tmax, représentant la quantité réalisable avec une seule seringue de gel.

Résultats
Sur les 9 séries, 78% (n=7) ont permis une extrusion correcte avec F1 et 89% (n=8) avec F2. Des défauts d’extrusion sont observés pour les séries Vmin/Hmin de taille Tmoy et Tmax avec F1, et pour la série Vmin/Hmin de taille Tmax avec F2. L’uniformité de masse est non conforme pour les imprimés de taille Tmin à Vmin/Hmin pour F2 et Vmax/Hmax pour F1.
La dispersion des valeurs du diamètre et/ou de la hauteur mesurée est supérieure à 5% pour F1 et F2 avec les séries Vmoy/Hmoy et Vmax/Hmax de taille Tmin, et pour Vmin/Hmin de taille Tmoy.

Conclusion
Ce protocole de QO met en évidence une limite de l’I3D pour l’extrusion de gel à la vitesse Vmin. De plus, la résolution semble moins bonne pour les petits objets avec une plus grande dispersion de leur masse et de leur taille. Également, ces résultats mettent en évidence une variabilité dans les résultats obtenus entre les deux formulations. Cela s’explique par le fait que les paramètres d’impression appliqués étaient strictement les mêmes pour F1 et F2 témoignant de la corrélation entre les propriétés rhéologiques du gel et qualité de l’extrusion pour l’I3D de médicament en SSE.

¹ Bonnes pratiques de préparation, ANSM 2023