农场主用3D打印制药？FDM胶囊或许是新蓝海

AM易道导语：

当我们还在讨论如何用FDM3D打印实现打印农场主的财富自由时，有一项重要且先进的应用被业内忽略。

本文，AM易道带您一起探索挤出式3D打印技术这一最基础的技术在制药领域的最新突破，看看这项技术如何改变我们的用药方式，带来新的3D打印应用机会。

3D打印制药：个性化医疗的新篇章

随着医学技术的飞速发展，我们越来越意识到一刀切的治疗方案并不适用于所有患者。

今天我们不谈论3D打印定制医疗器械，而是3D打印药物。

每个人的体质、病情都有差异，理想的情况是能为每个患者量身定制药物。

2015年，全球首款3D打印药物Spritam®获得FDA批准，这标志着3D打印制药技术正式进入商业化阶段。

这一突破性事件引发了研究人员、学者和制药业巨头对3D打印药物的浓厚兴趣。

近年来，包括Inkjet、Binder Jetting和挤出式在内的多种3D打印技术被广泛应用于开发各种形状的药物制剂。

AM易道认为，3D打印技术在制药领域的应用具有实现药物个性化定制、改善生物利用度和用药体验的潜力；具体疗效和安全性仍需针对药物、剂型及患者开展验证。

并且这项技术有望彻底改变制药行业的生产模式，为患者带来更好的治疗效果。

挤出式3D打印：制药新宠儿

在众多3D打印技术中，挤出式3D打印因其低成本、高强度和简单操作等优势，成为制药领域的新宠儿。

挤出式3D打印主要分为两种：熔融沉积成型（FDM）和压力辅助建模（PAM）。

上图展示了FDM和PAM两种挤出式3D打印技术的工作原理。

FDM打印机使用热熔挤出头将药物材料逐层堆积成形；

而PAM打印机则通过压力将半固体药物材料挤出成型。

FDM打印速度快、精度高，但需要较高的挤出温度，可能会影响某些药物的稳定性。

因此，在业内的研究和商业案例中，FDM通常用于打印空心胶囊，再在室温下填充药物。

PAM打印则可以直接使用室温下的半固体材料，避免了高温对药物的影响，但在打印速度和精度上略有不足。

3D打印胶囊：精准控释的艺术

3D打印技术最基础但最适合的应用之一，就是能够设计和制造复杂的胶囊系统，实现药物的精准控制释放。

这些胶囊可以是单室、双室或多室结构，通过定制胶囊壳的设计和几何形状，可以实现延迟释放、持续释放或脉冲释放等多种给药方式。

比如上图中一种创新的3D打印PVA胶囊壳，用于环孢素A的个性化给药。

这种胶囊设计巧妙，有一个椭圆形底座和一个带开口的圆顶，可以通过移液管或注射器精确加入液态环孢素A制剂。

体外释放研究表明，无论胶囊开口大小如何，或装载的制剂量有多少，根据胶囊本身的结构，内部药物都能在60分钟内完全释放。

3D打印多室胶囊：组合用药、多次脉冲释放

在某些疾病的治疗中，常常需要多种药物联合使用。

传统的做法是让患者同时服用多种药片，这不仅增加了用药负担，还可能因为药物之间的相互作用而影响治疗效果。

3D打印技术的解决方案是多室胶囊。

上图这种胶囊由两个连接的部分组成，每个部分可以装载不同的药物。

通过调整胶囊壁的厚度，可以控制不同药物的释放时间和速率。

此类PVA材料3D打印制成的胶囊两个部分壁厚不同，可以让装载的材料在不同的时间内分别释放，实现了两次脉冲释放。

类似的创新多室胶囊设计还有很多。这些设计为复杂的组合治疗提供了更多可能性，能够将多种药物整合到一个剂型中，并控制不同释放时间。

3D打印胃漂浮系统：延长药物作用时间

对于某些需要在胃部或上消化道吸收的药物来说，如何延长其在胃中的滞留时间是一个关键问题。3D打印结构可以解决这个问题。

上图展示了一种创新的胃漂浮装置设计，用于延长抗病毒药物阿昔洛韦的胃滞留时间。

这个装置呈长椭圆形，内部分为三个腔室。两个腔室作为空气储存室，提供浮力；中间的腔室装载缓释阿昔洛韦片，并设有不同大小和形状的窗口控制药物释放。

这种装置在体外实验中表现出超过24小时的漂浮能力，不受窗口大小和形状影响。

类似的结构还有：

AM易道认为，这种3D打印胃漂浮系统具有延长胃滞留时间和控制药物释放速率的潜力；上述体外漂浮表现并不等同于人体治疗效果。

这种结构特别适用于那些需要在胃或上消化道吸收的药物。

3D打印靶向递送系统：精准打击疾病

靶向药物递送系统旨在将药物精确地输送到目标部位，同时最大限度地减少在非目标区域的释放。

这种方法对于半衰期短的药物特别有效，3D打印技术为实现这一目标提供了新的可能。

上图是一种名为「Printfills」的创新3D打印结构，专为结肠靶向给药而设计。

这种结构结合了FDM打印技术和注射体积填充（IVF）方法。

首先使用FDM打印机用PLA聚合物制作外壳，然后用含有模型药物的水醇凝胶通过IVF方法填充。

最后，整个系统被包覆上一层延迟药物释放的保护材料。

结果是，这样的设计可以让药物在胃液中损失极小，而到达肠道后释放迅速增加。

这种行为特别适合结肠靶向给药，能让药物安全通过胃部和上部肠道，在到达结肠后快速释放。

3D打印植入式给药系统：长效治疗的新选择

3D打印技术在植入式给药系统的开发中也展现出了巨大潜力。

这种系统可以通过手术植入体内，长期缓慢释放药物，为慢性病患者提供持续的治疗。

上图是一种3D打印植入式胶囊设计。

这种胶囊使用聚乳酸（PLA）聚合物制成，内部结构经过精心设计，能够引导药物向胶囊一侧的特定瓶颈处扩散。

研究结果表明，通过调整胶囊内腔的几何结构和开口大小，可以精确控制药物的缓慢持续释放。

这种设计为长期慢性病治疗提供了新的可能性。

3D打印药物的材料选择

3D打印药物的成功很大程度上取决于所使用的材料。

不同的3D打印技术对材料有不同的要求。

以下表格总结了一些常用于3D打印药物递送系统的生物可降解材料：

写在最后

3D打印技术有望彻底改变药物的递送方式。

更重要的是，本文分享的挤出式3D打印制作各种胶囊以及给药系统能带来确确实实的治疗潜力，和更好的用药体验。

对于3D打印从业者来说，挤出成型的打印技术门槛并不高。

但制药的门槛很高，那些大型FDM3D打印农场主可以考虑与具备相应资质的制药机构开展研发合作，探索新的高附加值领域。

毕竟，制药应用的质量控制、监管要求和认证上市的复杂程度不亚于把3D打印火箭送上天。

但AM易道认为，尽管挑战重重，3D打印药物的前景依然令人振奋，天花板足够高。

对于3D打印设备制造商和材料供应商来说，制药领域无疑是一个值得重点关注和投入的高价值市场。

毕竟有三迭纪的成功案例在前面为从业者铺路，随着技术的不断进步和相关法规的完善，我们有理由相信，更多技术类型的3D打印药物将走出实验室，服务于人类健康。

本文Reference：

https://medicalfuturist.com/future-3d-printing-drugs-pharmacies-closer-think/

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