3D打印技術(shù)在藥物制劑中的應用和挑戰(zhàn)(3)
時間：2019-04-28 15:02 來源：南極熊 作者：中國3D打印網(wǎng) 閱讀：次
3 3D打印技術(shù)的優(yōu)勢及意義
雖然目前傳統(tǒng)藥物生產(chǎn)相對于3D打印制藥在批量和成本上更有優(yōu)勢，但是在設計上不夠靈活；使用3D打印可以徹底改變藥品生產(chǎn)的方式，使其從“一刀切”向個性化、按需制造轉(zhuǎn)變。3D打印與傳統(tǒng)制造相比所具有的優(yōu)勢包括：產(chǎn)品設計復雜度、產(chǎn)品個性化和按需制造，這三大優(yōu)勢促進了3D打印藥品的開發(fā)。
3.1 產(chǎn)品設計復雜度
傳統(tǒng)制藥技術(shù)不具備良好的微觀精確控制與空間精準調(diào)控能力，與復雜的劑型設計不相匹配，藥物3D打印技術(shù)于1996年被首次提出，引發(fā)了劑型變革的新思路，即劑型開發(fā)的數(shù)字化設計。使用20世紀技術(shù)生產(chǎn)的藥品，藥物和輔料在產(chǎn)品中的分布幾乎完全通過混合或包衣來控制，而劑型開發(fā)的數(shù)字化設計使劑型發(fā)展產(chǎn)生了突破性的變化，使其可以在速釋制劑、改良型制劑以及復方制劑的開發(fā)中發(fā)揮重要作用。
3D打印技術(shù)通過控制制劑的外部形狀及內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以制備出具有多種結(jié)構(gòu)和釋放機制的制劑，為藥物遞送系統(tǒng)創(chuàng)造了新的機遇。例如， 2015年由FDA批準的3D打印藥品Spritam®在不壓縮的情況下使粉末黏合，內(nèi)部的多孔結(jié)構(gòu)使其比傳統(tǒng)的速釋制劑具有更快的溶出。提高溶出度的策略還包括打印高表面積形狀的制劑和通過熱熔擠出打印無定形固體分散體，還有研究人員已經(jīng)使用3D打印技術(shù)打印了極低劑量的產(chǎn)品，規(guī)格低至3 ng， RSD 為 10%，證明3D打印技術(shù)有望用于傳統(tǒng)工藝難以實現(xiàn)的極低劑量規(guī)格產(chǎn)品的制備。
盡管3D打印可用于速釋制劑，但大多數(shù)3D打印研究都側(cè)重于改良型制劑。對于尋求更好的控釋動力學和藥物靶向的藥物開發(fā)，具有較高設計復雜度的3D打印技術(shù)被認為是一個強有力的工具。3D打印可以通過打印材料的選擇、模型的設計和工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)來控制制劑的外觀形狀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、各區(qū)域材料組成等因素，從而更好地控制藥物釋放周期、釋放位置及釋放速率等。近年來，研究人員正在探索新的產(chǎn)品設計和工藝，以實現(xiàn)新的釋藥機制。此外，數(shù)字化設計對于制造復雜的藥械組合產(chǎn)品非常有幫助，研究人員已經(jīng)使用3D打印技術(shù)打印了無線觸發(fā)膠囊和比一粒米還要小的磁控微載藥系統(tǒng)，用于設備控制的口服給藥。隨著對藥械組合產(chǎn)品興趣的不斷增加，研究人員將使用3D打印技術(shù)繼續(xù)開展該領域的研究創(chuàng)新。
3.2 產(chǎn)品個性化
個性化用藥是指在充分考慮每個病人的性別、年齡、體質(zhì)量或遺傳因素、生理病理特征等綜合情況的基礎上制定安全、合理、有效的藥物治療方案。但目前的藥物劑量是標準化的，患者往往需要依靠掰開藥片獲得所需劑量，但通過這種方式無法得到非常精確的劑量，因此標準化劑量的藥物無法滿足所有患者的需求。而與傳統(tǒng)制藥相比， 3D打印技術(shù)更有助于實現(xiàn)用藥個性化，因為數(shù)字化設計的調(diào)整遠比設備的改造更容易，其高度靈活性可以通過修改藥片尺寸或填充百分率來實現(xiàn)劑量變化，藥劑師可以根據(jù)患者的性別、年齡、種族等信息確定最適宜患者的給藥劑量和給藥形式，然后通過3D打印技術(shù)制備出相關制劑，這對于實現(xiàn)患者的個體化用藥有重要意義，而且自動化小規(guī)模的3D打印運營成本基本可以忽略。簡而言之， 3D打印技術(shù)在小型化、個性化批次的生產(chǎn)上是經(jīng)濟可行的。
3D打印技術(shù)在兒童用藥方面也具有獨特的優(yōu)勢，可以確保不同成長階段的兒童能夠獲得準確的藥物劑量，并能實現(xiàn)高活性藥物的個體化劑量給藥。3D打印技術(shù)可以精確控制片劑外觀，使用彩色3D打印技術(shù)可以打印出特定顏色和形狀的制劑，還可以按照兒童喜歡的形狀打印出不同的卡通動物藥片，從而大大提高臨床上兒科用藥的患者依從性。此外，個性化給藥還包括打印多種藥物組合物，將患者需要服用的多種藥物組合成單一的日劑量，從而方便服用，這對老年患者來說非常便利，可以防止藥物漏服。
3.3 按需制造
3D打印按需制造在時間或資源有限的條件下意義重大，例如在災區(qū)、急診室、手術(shù)室、救護車、重癥監(jiān)護室以及軍事行動中�，F(xiàn)階段，3D打印技術(shù)在加速新藥研發(fā)方面具有很大的價值，在新藥的臨床研究過程中，如果患者對某一劑量的藥物沒有反應，那么通過3D打印可以迅速制造出不同劑量的藥品，這將縮短藥物的研發(fā)周期。不僅是在新藥的臨床研究階段，在藥物早期研發(fā)階段， 3D打印技術(shù)也能夠發(fā)揮類似作用。近年來制藥行業(yè)面臨的壓力越來越大，在藥物開發(fā)的早期階段，開發(fā)失敗率很高，因此企業(yè)希望通過盡可能節(jié)約成本的方式識別候選藥物分子。潛在的藥物必須通過臨床前研究，才能進入臨床試驗階段，部分研究涉及到測試不同的制劑和劑量以確定其效果。3D打印可以作為替代方案通過提供快速靈活的方法來生產(chǎn)具有不同成分或劑量的小批量藥物，從而加速藥物的研發(fā)。傳統(tǒng)的制造工藝往往不支持這種需求，除了劑量不靈活外，還存在藥物溶解度和液體制劑穩(wěn)定性的問題。
此外，與傳統(tǒng)制造庫存積壓不同的是， 3D打印可以在當?shù)赝瓿砂葱枭a(chǎn)，這意味著不存在庫存、運輸，甚至浪費等問題；同時該技術(shù)還能使供應短缺、大型藥廠較難生產(chǎn)出的藥物制造變得更加容易。
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