藥片生產(chǎn)只需幾秒鐘，容積式3D打印加快按需生產(chǎn)藥品速度

導(dǎo)讀：近年來，3D打印藥品的商業(yè)化方面雖然取得了飛速的發(fā)展，但要將該技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室完全轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)中的臨床應(yīng)用，仍然存在很大的挑戰(zhàn)。特別是，由于吞吐量的挑戰(zhàn)，目前的3D打印技術(shù)還不足以滿足每年數(shù)十億片的商業(yè)化生產(chǎn)數(shù)量需求。

2022年2月21日，南極熊獲悉，來自倫敦大學(xué)學(xué)院（UCL）、圣地亞哥-德孔波斯特拉大學(xué)（USC）、MERLN技術(shù)啟發(fā)再生醫(yī)學(xué)研究所和制藥3D打印專家FabRx的研究人員采用容積式3D打印技術(shù)，在17秒內(nèi)成功地生產(chǎn)出含有撲熱息痛成分的藥片，這比目前實(shí)驗(yàn)室研究的和一些臨床環(huán)境中用于打印藥品的方法快得多，屬于業(yè)內(nèi)首創(chuàng)。

研究小組認(rèn)為，他們的工作證明了容積式3D打印技術(shù)適合生產(chǎn)藥物產(chǎn)品，并有可能在未來實(shí)現(xiàn)藥品和醫(yī)療設(shè)備的快速、按需生產(chǎn)。

△容積式3D打印裝置。圖片來自Additive Manufacturing。

3D打印藥物的商業(yè)化

與傳統(tǒng)方法相比，3D打印為臨床制藥藥物開發(fā)提供了許多優(yōu)勢。該技術(shù)不僅可以使藥物根據(jù)個別病人的需要進(jìn)行個性化定制，還有可能加快藥物交付的時(shí)間，并為醫(yī)院、藥房和偏遠(yuǎn)地區(qū)的人提供按需用藥。

雖然這些好處近年來已在研究層面得到廣泛證明，但該技術(shù)的臨床潛力仍有待實(shí)現(xiàn)。FabRx是這一領(lǐng)域的先驅(qū)之一，它開發(fā)出了具有整一套標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)規(guī)范（GMP-ready）的制藥3D打印機(jī)——M3DIMAKER，目前可用于研究目的。

過去，F(xiàn)abRx利用其制藥3D打印能力，為患有罕見的代謝性疾病楓糖漿尿�。∕SUD）的兒童生產(chǎn)個性化藥物，并制造出表面帶有盲文和月亮圖案的藥片，以幫助視力障礙者服藥。

最近，F(xiàn)abRx、UCL和南加州大學(xué)共同合作，3D打印出了旨在治療干眼癥的新型載藥穿刺栓，以及一種能夠從供水中去除藥物的3D打印設(shè)備。

除了FabRx之外，還有其他幾家公司也在快速地將該技術(shù)商業(yè)化。事實(shí)上，Aprecia已經(jīng)意識到3D打印藥品的商業(yè)潛力，其Spritam癲癇治療藥物早在2015年就獲得了美國食品和藥物管理局的批準(zhǔn)。此后，該公司與非營利性研發(fā)公司Battelle合作，增加其制造產(chǎn)量，并將其ZipDose 3D打印系統(tǒng)從臨床供應(yīng)推向商業(yè)銷售。

與此同時(shí)，全球制藥公司默克公司與EOS集團(tuán)的公司AMCM開展了一個聯(lián)合項(xiàng)目，開發(fā)和生產(chǎn)3D打印藥片，最初用于臨床試驗(yàn)，隨后用于商業(yè)生產(chǎn)。

△圖示光敏樹脂的輻照度與三個正交光束的關(guān)系。圖片來自Additive Manufacturing。

容積式3D打印片

為了解決3D打印藥品難于量產(chǎn)的痛點(diǎn)，研究人員嘗試?yán)�用容積式3D打印技術(shù)來克服這一特殊障礙，該技術(shù)提供了快速的打印速度。與逐層掃描的大桶光聚合技術(shù)不同，體積打印是在大桶樹脂中用光同時(shí)固化整個三維幾何形狀，從而在一個步驟中生產(chǎn)整個物體。

該團(tuán)隊(duì)聲稱，這是第一次用體積打印技術(shù)來生產(chǎn)含藥物的藥片，并將生產(chǎn)藥片所需的時(shí)間大大縮短到幾秒鐘。研究人員測試了六種不同的樹脂配方，每種配方都含有撲熱息痛、一種交聯(lián)單體和一種光引發(fā)劑，并能夠?qū)⒋蛴〕龅乃幤�的藥物釋放速度調(diào)整到所需速度。

該研究使用的體積型3D打印機(jī)來自FabRx公司，它是一個由數(shù)字鏡像設(shè)備、紫外線光源和紫外線光學(xué)鏡片組成的數(shù)字光投影儀。研究人員3D打印了裝有撲熱息痛的藥片，即FabRx所說的 "Printlets"，其形狀為直徑11毫米、高4毫米的環(huán)形，有一個直徑3毫米的孔。

研究小組選擇將藥片打印成環(huán)形，因?yàn)榕c圓盤相比，這種幾何形狀提供了更大的表面積和體積比，因此可以加快藥物釋放的速度。每種樹脂配方連續(xù)打印8個Printlets，只需7至17秒，然后進(jìn)行后固化過程，用異丙醇清洗，并在20°C的烤箱中放置1小時(shí)。

△容積式3D打印的Printlets。圖片來自Additive Manufacturing。

據(jù)研究人員稱，該方法是迄今為止3D打印生產(chǎn)個性化藥片的最快方法，也因此證實(shí)了容積式3D打印適合于快速生產(chǎn)藥品。

展望未來，研究團(tuán)隊(duì)將尋求開發(fā)一個系統(tǒng)來自動優(yōu)化不同光敏樹脂的打印參數(shù)，這可能涉及使用人工智能（AI）來加速開發(fā)過程，并預(yù)測不同配方的打印性能。這也可以使更復(fù)雜的幾何形狀的制造成為可能，從而將容積式3D打印的應(yīng)用擴(kuò)展到其他載藥的醫(yī)療設(shè)備。

雖然需要進(jìn)一步研究調(diào)查該研究中使用的光敏樹脂的生物相容性，但該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，容積式3D打印可以實(shí)現(xiàn)個性化醫(yī)療的良性循環(huán)，并為健康服務(wù)提供重大改善。

△不同3D打印的Printlets的X射線微CT圖像。圖片來自Additive Manufacturing。

關(guān)于這項(xiàng)研究的更多信息可以在發(fā)表在《Additive Manufacturing》雜志上的題為：" Volumetric 3D printing for rapid production of medicines"的論文中找到。這項(xiàng)研究的共同作者是L. Rodriguez-Pombo, X. Xu, A. Seijo-Rabina, J. Ong, C.Alvarez-Lorenzo, C. Rial, D. Nieto, S. Gaisford, A. Basit, 和A. Goyanes。

相關(guān)論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/sc ... 000781?dgcid=author