Inaladores Impressos em 3D de Baixo Custo Oferecem Acesso Acessível para Milhões

A equipe da Coalesce Product Development gera dezenas de protótipos para cada dispositivo médico, garantindo que cada iteração de design atenda a padrões rigorosos.

Segundo a Organização Mundial da Saúde, estima-se que 262 milhões de pessoas no mundo sofram de asma, condição que causa quase 500.000 mortes anualmente. Para pacientes com asma ou Doença Pulmonar Obstrutiva Crônica (DPOC), medicação inalada é essencial para controlar sintomas e manter estilo de vida ativo. No entanto, acesso e acessibilidade permanecem barreiras significativas, especialmente para não segurados e em países de baixa renda. Estudos publicados nos Annals of the American Thoracic Society e Journal of Allergy and Clinical Immunology estimam custos anuais por pessoa para tratamento de asma entre $1.800 e $4.900, cobrindo medicação, consultas médicas e despesas indiretas como tempo de trabalho perdido. Uma Pesquisa de Custos de Saúde de 2005 descobriu que 44% das pessoas com asma interromperam medicação ou consultas para economizar dinheiro.

A Coalesce Product Development, baseada no Reino Unido, enfrenta esses desafios projetando dispositivos inovadores de administração de fármacos — incluindo inaladores e injetores — que entregam produtos de inalação genéricos a uma fração do custo de alternativas de marca, que podem exceder $380 por mês.

Inaladores devem ser utilizáveis por ampla demografia, de adolescentes a idosos com comorbidades. Dimensionamento preciso, ergonomia e design de interface do usuário são portanto críticos. Para alcançar isso, a equipe da Coalesce usa impressoras 3D internas para prototipar, testar e fabricar dispositivos em variedade de formas e tamanhos. Eles também criam equipamentos de teste, gabaritos e fixadores personalizados impressos em 3D para validar o desempenho de cada produto.

Designer Industrial

Vinnay Chhabildas, Designer Industrial na Coalesce, explica como a impressão 3D permite à equipe produzir protótipos "parecidos com o real", reduzir terceirização e acelerar iteração de design, resultando em dispositivos inovadores de administração de fármacos.

Investindo na Formlabs para Fabricação de Dispositivos Médicos

A Draft Resin é empregada para testar fixadores antes da usinagem.

A Coalesce adquiriu primeiro a impressora estereolitográfica (SLA) Form 2 em 2015. Na época, o desenvolvimento de protótipos dependia fortemente de fornecedores externos, causando atrasos de dias para cada peça. Com a Form 2, a equipe reduziu rapidamente a terceirização, construindo múltiplas unidades Form 2 e reduzindo drasticamente prazos de entrega.

A Form 2 facilitou o design de componentes arquitetônicos-chave para vários dispositivos inaladores e auto-injetores. Por exemplo, a carcaça do Dispositivo Eletrônico de Perfil Respiratório (BPD) usou White Resin por seu acabamento liso, resistência mecânica e compatibilidade com inserts de latão.

Vinnay nota que "SLA oferece excelente equilíbrio de resolução, acabamento superficial, durabilidade, opções de material e precisão dimensional. Como nossos dispositivos incluem partes móveis, a prototipagem interna de pequenos mecanismos era essencial." Ele acrescentou que o lançamento da Form 2 foi um ponto de virada: "Encomendamos a primeira unidade imediatamente e uma segunda em semanas."

Protótipos iniciais focaram na geometria externa do BPD. Uma vez estabilizado o design, peças impressas foram pintadas e exibidas na conferência anual Drug Delivery to the Lungs (DDL), onde eram frequentemente confundidas com produtos finalizados.

Estudos clínicos subsequentes usando os mesmos protótipos revelaram variação significativa em perfis de inalação não instruídos, ressaltando a importância do design preciso do dispositivo.

A impressão interna provou ser dramaticamente mais barata que fornecedores terceiros — aproximadamente 20x menos cara. Para a carcaça do BPD, a Form 2 custou £11 por peça versus cerca de £250 quando terceirizada. Além do custo, a vantagem de tempo foi decisiva: peças impressas em oito horas podiam ser finalizadas e pintadas em dias, enquanto contratantes externos exigiam uma ou duas semanas.

A White Resin também permite inserção precisa de roscas de parafuso, facilitando testes funcionais.

Expandindo Impressão 3D Interna com a Form 3

A prototipagem rápida permanece central para o sucesso da Coalesce. Após estabelecer uma frota robusta de Form 2, a empresa adicionou três impressoras Form 3 para ir além de protótipos superficiais para peças totalmente funcionais com minúsculos recursos internos.

A tecnologia Low-Force Stereolithography (LFS) da Form 3 fornece precisão inigualável, permitindo à equipe analisar distribuição de partículas finas em formulações de pó seco e garantir administração precisa de fármacos.

Vinnay resume: "A Form 3 nos permite imprimir características finas e malhas delicadas, e podemos iterar na hora, produzindo uma peça física em poucas horas. Eliminar fornecedores terceiros acelerou nosso ciclo de desenvolvimento." Ele acrescenta que as impressoras agora rodam sem parar, cinco dias por semana, e são integrais para ferramentas, bocal para testes com pacientes e testes internos de dispositivos.

Por que Formlabs? "Nenhuma outra plataforma iguala a qualidade de impressão, confiabilidade e facilidade de uso em que confiamos na Formlabs," diz Vinnay. "Desde a Form 2, não mudamos."

Uma Vasta Biblioteca de Materiais para Impressão 3D SLA

A Coalesce aproveita um amplo espectro de resinas Formlabs para atender diversas necessidades de fabricação.

• Draft Resin acelera criação de fixadores — tempos de impressão de aproximadamente uma hora permitem iteração e teste rápidos antes da usinagem CNC.
• High-Temp Resin produz ferramentas que suportam processos de selagem térmica; muitos componentes de inaladores não podem ser usinados, tornando ferramentas personalizadas impressas em 3D indispensáveis.
• Rigid Resin é ideal para características pequenas e intrincadas que devem manter fidelidade dimensional sob forças de fluxo de ar.
• Grey Pro Resin, com resistência superior ao desgaste, é usada para engrenagens e outros componentes de alto atrito.
• Resinas Padrão — Branca e Preta — servem propósitos estéticos. O acabamento pronto para pintura da White Resin é usado para carcaças externas e modelos de apresentação polidos antes da aprovação de produção.
• BioMed Clear Resin permite produção de bocais para testes de fatores humanos. Imprimir estes componentes em resina biocompatível e segura para pele elimina o custo de moldagem por injeção.
• Elastic 50A Resin, usada no laboratório químico, cria adaptadores tipo silicone que vedam confiavelmente contra bocais de pacientes durante testes de simulação pulmonar.
• Clear Resin serve como material de encapsulamento; sua translucidez permite engenheiros inspecionar montagens internas e verificar integração de componentes.

Impacto da Impressão 3D no Desenvolvimento de Dispositivos Médicos

O inalador acionado por respiração (BAI) baseia-se no conceito pressionar-e-respirar mas oferece interface mais simples de abrir-inspirar-fechar. A plataforma de inalador de pó seco pré-dosado (DPI) suporta múltiplas formulações com contador de dose claro.

Implantar impressão 3D interna entrega valor substancial: reduz terceirização, acelera iteração de design e produz ferramentas essenciais — eliminando a necessidade de moldagem por injeção.

Usando impressoras Formlabs, a Coalesce reduziu prazos de entrega para carcaças de dispositivos em 80-90% e cortou custos em 96%. Estas eficiências capacitam a empresa a desenvolver dispositivos para clientes e criar tecnologia proprietária para licenciamento a parceiros farmacêuticos globais, tudo com investimento de capital modesto.

Em suma, Vinnay resume: "Para a Coalesce, impressoras 3D Formlabs são vitais."

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