Thèse Formulation et Prototypage de Médicaments Oraux Personnalisés par Impression 3D H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Les travaux existants ont identifié des excipients compatibles avec FDM et cartographié des besoins cliniques en personnalisation thérapeutique au CHU Lille et à l'UZ Gent, positionnant le projet à un niveau de maturité technologique TRL 3. L'objectif de la thèse est d'atteindre un TRL 4-5, en démontrant la faisabilité de prototypes robustes, reproductibles et cliniquement pertinents, potentiellement intégrables au flux de travail des pharmacies hospitalières partenaires dans le cadre de collaborations ponctuelles.

Par rapport à l'extrusion semisolide (SSE), la technologie FDM offre la possibilité d'augmenter la biodisponibilité de principes actifs peu solubles via la formation de systèmes amorphes, tout en s'affranchissant de solvants et d'étapes de séchage, ce qui est particulièrement adapté à des traitements chroniques préparés en avance. Pour contourner les difficultés liées à la fabrication de filaments (variabilité dimensionnelle, fragilité, risques de dégradation), le projet propose de développer des pellets extrudés à chaud directement utilisables comme matière première dans des imprimantes 3D compatibles.

Les principaux défis concernent (i) la mise en place de méthodes de contrôle qualité rapides et idéalement non destructives pour les matières premières et les formes imprimées, en accord avec les recommandations récentes de la société GERPAC, et (ii) l'identification et la maîtrise des paramètres critiques de procédés (CPP) et des attributs qualité critiques (CQA) afin de garantir la stabilité et la performance des médicaments imprimés. Des collaborations avec UUtrecht et/ou UGent permettront de renforcer l'expertise en extrusion, en caractérisation physicochimique et en spectroscopies vibratoires, tout en assurant une approche transfrontalière de la mise en oeuvre de l'impression 3D en pharmacie hospitalière.

Les aspects cliniques et organisationnels seront abordés en interaction avec des équipes de pharmacie hospitalière partenaires, tandis que le travail doctoral restera centré sur la formulation, la maîtrise des procédés et le contrôle qualité des médicaments imprimés. L'impression 3D de médicaments représente un levier majeur pour la médecine personnalisée, en permettant d'ajuster finement la dose, le profil de libération et la forme galénique aux besoins du patient. Le projet Inside 3D vise à démontrer la faisabilité de l'internalisation de ces technologies au sein des hôpitaux de la région France-Wallonie-Flandre, pour des dispositifs médicaux comme pour des médicaments personnalisés.
Malgré de nombreuses preuves de concept, plusieurs verrous freinent l'implémentation à l'hôpital : difficulté à produire des filaments FDM de qualité pharmaceutique constante, risques de dégradation thermique des principes actifs, manque de cadres de contrôle qualité adaptés aux petites séries et à la variabilité des prescriptions. Les avis récents de la société GERPAC insistent sur la nécessité d'une stratégie qualité couvrant l'imprimante, le design numérique, les matières premières, les produits intermédiaires et les produits finis. Le projet se positionne à cette interface, en combinant développement de formulation, maîtrise des procédés et construction d'outils de contrôle qualité dédiés.
Les aspects cliniques et organisationnels seront abordés via des collaborations structurées avec les pharmacies hospitalières impliquées dans Inside 3D, le travail du/de la doctorant·e restant centré sur la formulation, la maîtrise des procédés et le contrôle qualité. Développer des formulations orales solides personnalisables, compatibles avec l'impression 3D FDM et adaptées aux besoins cliniques identifiés au CHU Lille et à l'UZ Gent.
Concevoir des pellets extrudés à chaud formant des systèmes amorphes pour améliorer la solubilité et la biodisponibilité de principes actifs peu solubles.
Identifier les paramètres critiques de procédé (CPP) et les attributs qualité critiques (CQA) associés à l'extrusion et à l'impression FDM, et définir des fenêtres opératoires robustes.
Mettre en place des méthodes de contrôle qualité rapides, idéalement non destructives (par ex. NIR, Raman), applicables en contexte de production hospitalière à petite échelle.
Atteindre un niveau de TRL 4-5 en démontrant des démonstrateurs de médicaments imprimés validés dans un environnement hospitalier pertinent. Sélection de principes actifs modèles et d'excipients thermoplastiques adaptés, formulation de systèmes amorphes par extrusion à chaud

Développement et optimisation de pellets extrudés (paramètres d'extrusion, propriétés mécaniques et thermiques, aptitude à l'alimentation des imprimantes FDM)

Impression 3D et caractérisation des formes orales obtenues (profil de libération, stabilité, caractérisation physicochimique par XRPD, DSC, spectroscopies)

Identification des CPP/CQA et développement de méthodes analytiques rapides (NIR, Raman) pour le contrôle qualité non destructif des pellets et comprimés imprimés

Validation de prototypes dans des conditions expérimentales simulant l'environnement hospitalier, avec des essais ponctuels et encadrés en lien avec les pharmacies hospitalières partenaires (pharmacie du CHU Lille)

Phase rédactionnelle