諾丁漢大學采用多材料噴墨3D打印定制藥丸，展示固體藥劑制造新方法
時間：2024-05-16 09:15 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
2024年5月15日，來自諾丁漢大學的研究人員開發了一種 3D 打印藥物的新方法，可以制造個性化定制藥丸。這項創新利用了多材料噴墨 3D 打印 (MM-IJ3DP)技術，標志著制藥技術的重大進步。
△3D打印藥丸
相關研究以題為“Enabling high-fidelity
personalisedpharmaceutical tablets through multimaterial inkjet 3D
printing with awater-soluble excipient/通過使用水溶性賦形劑的多材料噴墨 3D 打印實現高保真個性化藥片”的論文被發表在《Materials Today Advances》期刊上。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.mtadv.2024.100493
個性化藥物的出現代表了醫療領域的一個有前景的前沿領域，它的生產需要制造定制的藥物劑型和設備。3D打印技術可用于制造具有定制釋放曲線的定制劑量藥品，目前已經利用了多種3D打印模式，如糊料擠出、數字光處理等，實現了復雜設計，為這一領域帶來了新的前景。
其中，多材料噴墨3D打印(MM-IJ3DP)作為一種新興技術，具有高吞吐量和高精度的優勢,可實現復雜多材料制品。該技術可以制造具有定制藥物釋放曲線的定制藥片，確保為患者提供更精確、更有效的治療。通過片劑獨特的內部結構控制藥物釋放速率，可以根據患者的需要在特定時間給藥。但也面臨一些挑戰。
此外，MM-IJ3DP方法有利于在單個藥片中打印多種藥物，將復雜的用藥方案簡化為單個劑量。盡管該技術前景廣闊，但也面臨著挑戰，例如，材料穩定性、固化速度等需要進一步優化，需要擴大配方以支持更廣泛的材料等。
在本項目中，研究人員探索了制造復雜多材料結構的可能性，舉例說明了通過噴墨3D
打印可用的設計范圍，并制造了模型藥物受控釋放的多材料結構。研究人員采用了一種藥丸設計，可以隨著時間的推移改變暴露的可溶性賦形劑表面與體積的比率，以控制藥物釋放。
MM-IJ3DP 用于在單個制造步驟中生產一系列包含不溶性和可溶性聚合物的設計。
圖1 a)多材料噴墨3D打印MM-IJ3DP示意圖和可溶性墨水成分的化學結構；b)
MM-IJ3DP 打印的多材料打印單批次設計的照片c)設計示意圖（頂行）以及 MM-IJ3DP
打印的圓柱形結構打印時（第二行）、部分打印后（第三行）的相應照片）和可溶性物質的完全（底行）溶解
為了證明通過 MM-IJ3DP
可以實現更高的復雜性，研究人員生產了具有六種設計的復合圓柱形結構（外徑，d0= 8 mm）：（1）圓盤； (2)圓環； (3)
具有水溶性核的非溶性環； (4)水溶性環和不溶性核； (5)可溶性基質對不溶性立方體(邊長600μm)的封裝； (6)
及其逆過程——不溶性基質對可溶性立方體的封裝。在每種情況下，都能觀察到可溶性成分溶解，留下不溶性成分。
在這些結構中，樣品通過改變表面積來改變隨時間變化的釋放速率。通過測量了厚度為 2
毫米的圓盤、正方形、六邊形、五邊形、五角星形和四角星形等幾何形狀的溶解情況，研究人員探索這種劑型制造方法如何通過操縱可溶性和不可溶性材料的組合。MM-IJ3DP可以以暫時和“數字化”的方式控制任何
API 的釋放，這是當前使用的藥品制造技術無法實現的。
圖2 a)打印的聚 ACMO
結構的照片以及溶解時間對這些結構表面積的依賴性。b)暴露于不同重量濃度的聚ACMO溶液1小時、6小時和24小時后3T3成纖維細胞的細胞活力。誤差線代表n =
4 次獨立重復的平均值±標準差。c)使用 30 wt% 阿司匹林 ACMO
墨水打印的諾丁漢大學徽標照片。黑色輪廓表示設計的幾何形狀。d)阿司匹林、聚 ACMO 和 30 wt% 阿司匹林聚ACMO
的代表性拉曼光譜（從上到下）。e)聚 ACMO（紅色）、聚 ACMO
與阿司匹林（綠色）和硅基底（藍色）的光學顯微照片和共焦拉曼成像圖像。比例尺為1 毫米。
圖3 .a)不含和含 30 wt% 阿司匹林負載的聚 ACMO 的 DSC
測量，顯示Tg值，b)相應的 X 射線衍射圖，跟蹤藥丸內是否存在結晶。c)聚 ACMO 丸劑的壓縮測試，誤差包絡代表 95% 置信區間，n =
8。d)聚 ACMO 丸劑的脆碎度。e)在水性柱中使用 GPC 對不含和含有 30 wt% 阿司匹林負載的印刷聚 ACMO 進行分子量評 
估。
估。
圖4 .通過 MM-IJ3DP
工藝設計并打印了四種不同釋放行為的片劑：a)四種不同片劑設計的示意圖以及負載賦形劑完全釋放后殘留物的照片，比例尺為 4 mm；b)通過 USP
II 測試的 Poly-ACMO 釋放曲線，平均值±標準差，n = 4；c)
4種不同設計的藥物釋放前75分鐘的線性擬合釋放曲線；d)顯示四種設計的阿司匹林片劑的釋放曲線，通過 HPLC 測量，通過 USP II
測試，平均值±標準差，n = 4。
該研究的負責人、諾丁漢大學工程學院增材制造中心助理教授何銀峰博士說：“這是個性化醫療開發中令人興奮的一步。這一突破不僅凸顯了 3D 打印在徹底改變藥物輸送方面的潛力，而且還為開發新一代個性化藥物開辟了新途徑。”
最終，研究人員通過單批次打印 56 粒藥丸的能力證明了這種方法的可擴展性，在個性化藥品的生產方面具有巨大的潛力。這一發展滿足了提高藥物依從性的需求，這在需要精確時間和劑量準確性的情況下尤其重要。
(責任編輯：admin)
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