Nano-enabled technologies for non-invasive delivery of peptides and small molecules using 3D printing and microfluidics

Abstract

Non-invasive drug delivery systems have transformed pharmaceutical development by offering alternatives to injections that are both patient-friendly and capable of enhancing drug stability, bioavailability, and targeted release. Self-nanoemulsifying drug delivery systems (SNEDDS) and ion pairing stand out among these strategies for their ability to improve drug permeability across biological membranes, particularly for peptide-based and small-molecule therapeutics. In parallel, 3D printing has enabled the precise customization of drug delivery systems, particularly employing fused deposition modeling (FDM) and stereolithography (SLA) in various pharmaceutical applications, from oral solid dosage forms to microfluidic devices for nanomedicine manufacturing. This thesis explores the integration of SNEDDS, ion pairing, and 3D printing to develop optimized formulations for oral peptide delivery and scalable transdermal nano-emulsion production for small molecules...Los sistemas de administración de fármacos no invasivos han transformado el desarrollo farmacéutico al ofrecer alternativas a las inyecciones resultando más cómodos para el paciente y mejorando la estabilidad, la biodisponibilidad y la liberación dirigida de los medicamentos. Dentro de estas estrategias, los sistemas nano autoemulsionables (SNEDDS, por sus siglas en inglés) y la formación de pares iónicos destacan por su capacidad para mejorar la permeabilidad de fármacos a través de membranas biológicas, especialmente en terapias basadas en péptidos y moléculas pequeñas. Paralelamente, la impresión 3D ha permitido la personalización precisa de sistemas deliberación de fármacos, particularmente mediante técnicas de modelado por deposición fundida(FDM) y estereolitografía (SLA) en diversas aplicaciones farmacéuticas, desde formas sólidas orales hasta dispositivos microfluídicos para la fabricación de nanomedicinas. En esta tesis, se explora la integración de SNEDDS, pares iónicos e impresión 3D para desarrollar formulaciones optimizadas destinadas a la administración oral de péptidos y la producción escalable de nanoemulsiones transdérmicas para moléculas pequeñas...