3D打印藥物是個性化醫(yī)療的未來嗎？

魔猴君  3D潮流   116天前

所謂的個性化醫(yī)療方法每天都在進步一點，并且將在3D技術(shù)的幫助下實現(xiàn)其增長。目前，這些技術(shù)的應用領(lǐng)域之一無疑是醫(yī)療，它用于開發(fā)假體、植入物，甚至可能的3D生物打印器官。該領(lǐng)域的一大發(fā)展也是3D打印藥物，這是另一項重大進步，它使我們更接近適合患者的藥物，并可能從根本上改變醫(yī)療方法。今天，我們將重點解決圍繞3D 3D打印藥品制造的一些關(guān)鍵問題：當前的生產(chǎn)技術(shù)是什么？今天藥品印刷在哪里？當然，它們的上市對制藥行業(yè)意味著什么？

如今，數(shù)百萬人每天使用處方藥來治療各種癥狀。由于膠囊和藥丸的大量生產(chǎn)，我們的服用劑量經(jīng)常高于推薦劑量。用于制造3D膠囊的藥物細絲制造商Multiply Labs的團隊表示，受到這些過量劑量影響的主要是兒童和婦女：“目前，藥物是專門為白人成年男性開發(fā)的，這意味著所有女性孩子們對自己的身體有過度的要求，”這家初創(chuàng)公司的首席執(zhí)行官Fred Paretti告訴我們。該聲明確認了個性化藥物出現(xiàn)的重要性，并強調(diào)了每個患者的個性。事實上，某些活性成分的劑量錯誤甚至可能導致某些治療失敗。

2023年3D打印藥品市場統(tǒng)計數(shù)據(jù)。預計到2030年，該市場將以每年約8%的速度增長（圖片來源：Maximize Market Research）。

如果我們仔細觀察3D打印藥物的發(fā)展，我們會看到一個令人鼓舞的未來。根據(jù)Maximize Market Research的一項研究，2023年全球3D打印藥品市場價值為3.343億美元。然而，未來幾年預計年增長率為8%至9%，因此市場規(guī)模預計將達到3%。預計到2030年將達到5.7554億美元。這些估計表明，在3D技術(shù)的研究和開發(fā)的推動下，該領(lǐng)域發(fā)生了很多變化。

3D打印藥物的起源

2015年，第一種3D打印藥物問世：Spritam，一種采用粉末床技術(shù)制造的藥丸，用于治療癲癇。這也是第一個獲得FDA批準的藥物。Aprecia Pharmaceuticals進行的這項首次開發(fā)為個性化藥丸的制造打開了大門，可以為每位患者提供不同的劑量。如今，Aprecia已成為該行業(yè)的主要參與者之一；該公司繼續(xù)使用其專利ZipDose?技術(shù)生產(chǎn)這種藥物，該技術(shù)可以使藥物在幾秒鐘內(nèi)溶解，這對吞咽困難的人來說是一個好處。

Spritam是市場上第一種3D打印藥物（照片來源：Aprecia Pharmaceuticals）

基于新加坡國立大學對同一膠囊中多種藥物的組合進行的研究，初創(chuàng)公司Multiply Labs于2016年開始生產(chǎn)用于3D打印編程釋放藥丸的藥物細絲。盡管該初創(chuàng)公司最初計劃生產(chǎn)治療癌癥的個性化藥物，但由于藥品管理局的阻礙，它最終專注于生產(chǎn)3D打印膳食補充劑。

傳統(tǒng)制藥公司也在轉(zhuǎn)向新技術(shù)。總部位于達姆施塔特的默克集團是世界上最古老的制藥和化學公司之一，已委托EOS的子公司AMCM 2020使用SLS技術(shù)生產(chǎn)定制藥物。默克看到了3D打印在定制和快速、低成本生產(chǎn)此類藥物方面的巨大潛力。

Triastek成立于2015年，這家公司也將開發(fā)這些潛力作為自己的愛好。早在2022年，3D打印心血管藥物T20就獲得FDA批準，進入臨床研究測試階段。最近（2024年），胃潴留產(chǎn)品T22也獲得了上市許可，成為同類產(chǎn)品中的首個。

自3D打印藥物問世以來，越來越多的機構(gòu)和制藥公司對其感興趣，今天我們發(fā)現(xiàn)大量初創(chuàng)公司和創(chuàng)新公司使用3D打印來開發(fā)個性化藥物。這也是得益于技術(shù)的進步。那么我們就來看看這些藥品是如何打印的吧！

Multiply Labs的藥物允許程序化釋放物質(zhì)（照片來源：Multiply Labs）

使用的3D打印技術(shù)

自2015年第一個3D打印藥物問世以來，其3D制造技術(shù)的開發(fā)不斷發(fā)展。利用已經(jīng)眾所周知的3D打印技術(shù)的基礎(chǔ)知識，制藥行業(yè)已經(jīng)能夠?qū)ζ溥M行調(diào)整并使用它們。為了確定這些技術(shù)，我們依賴于倫敦大學學院(UCL)的制藥生物技術(shù)衍生公司FabRx的合作，該公司專門從事口服劑型的3D打印，即通過增材制造，尤其是該公司的科學家Patricija Januskaite。

熔融材料沉積(FDM)

FDM/FFF工藝是藥物3D打印中應用最廣泛的工藝之一。載有藥用物質(zhì)的細絲可用于制造藥丸。該技術(shù)的一大挑戰(zhàn)是調(diào)整擠出溫度，以使每個藥丸中的活性成分不受影響?！癋DM工藝使得生產(chǎn)多種藥物（息肉）的組合以及緩釋或延遲釋放片劑成為可能，”Patricija解釋道。

除了用藥物裝載細絲的技術(shù)之外，還可以使用不會影響所含藥物的藥物細絲，例如Multiply Labs的開發(fā)案例，它還允許創(chuàng)建控釋膠囊：“我們可以3D打印一個壁非常薄的隔室，能夠在大約30分鐘內(nèi)釋放產(chǎn)品，然后添加另一個能夠在2小時內(nèi)釋放另一種藥物的壁；全部集中在一顆膠囊中。我們可以在同一個膠囊中添加多達四個或五個獨立的隔間，”Fred補充道。

現(xiàn)在可以開發(fā)復雜的配方，使藥物材料快速溶解。因此，Deglumed 2023項目使用擠壓方法開發(fā)用于吞咽困難患者的藥物。使用的細絲在口中快速溶解，片劑易于吞咽。

直接粉末擠出

該技術(shù)類似于開發(fā)第一種3D打印藥物ZipDose?所使用的技術(shù)。由于材料的孔隙率，這主要用于制造高載藥量和高崩解性的藥物。直接粉末擠出本身已獲得FabRx的專利。這涉及使用單螺桿擠出機通過噴嘴擠出粉末材料（活性成分和賦形劑的混合物）。據(jù)英國制藥行業(yè)稱，這種藥物可以持續(xù)或延遲釋放劑量。

立體光刻(SLA)

立體光刻或SLA使用熱源來固化液體光聚合物或樹脂。就這項技術(shù)而言，藥物可以整合到聚合物網(wǎng)絡(luò)中，以生產(chǎn)含有活性成分的藥丸或開發(fā)緩釋醫(yī)療設(shè)備。該技術(shù)是最能將不同藥物組合在同一個3D膠囊中的技術(shù)。

選擇性激光燒結(jié)（SLS）技術(shù)

利用SLS技術(shù)制造3D藥丸是指將活性成分與某些共聚物混合，然后使用激光融合在一起。使用這種技術(shù)，可以創(chuàng)建具有多種特性的藥物：它們的范圍可以從控釋劑型到口腔分散劑型。倫敦大學學院制藥系主任兼FabRx聯(lián)合創(chuàng)始人Simon Gaisford教授解釋道：“選擇性激光燒結(jié)在制藥行業(yè)創(chuàng)造了巨大潛力。它使得制造無粘合劑片劑成為可能（如“粘合劑噴射”工藝中使用的片劑）。

使用Sintratec的SLS工藝3D打印藥品（照片來源：Sintratec）

材料噴射打印

雖然這種技術(shù)讓人想起2D打印方法，但它也類似于粉末粘合技術(shù)。在藥物制造中，活性成分和賦形劑或墨水的組合通過噴嘴被拋到印刷臺板上。然后使用粉末狀基質(zhì)將它們固化，然后將其粉碎。2019年，東安格利亞大學的研究人員利用材料噴射開發(fā)了熱熔液滴3D打印工藝，其中液滴由配備有由壓電系統(tǒng)脈沖和控制的噴嘴噴嘴的擠出機沉積。今年（2024年），另一項基于材料噴射的技術(shù)引起了人們的關(guān)注，即諾丁漢大學增材制造中心開發(fā)的多材料噴墨3D打?。∕M-IJ3DP）?？扇苄跃酆衔锬ň跘CMO）在暴露于紫外線時會固化，并在片劑內(nèi)形成水溶性活性物質(zhì)骨架。

除了上述技術(shù)之外，其中一些技術(shù)還有一些變化，許多制藥公司正在開發(fā)自己的技術(shù)或改進現(xiàn)有技術(shù)。越來越多的年輕公司正在開始這一冒險，例如法國初創(chuàng)公司MB Therapeutics。

許多公司，例如Craft Health，不僅正在開發(fā)自己的藥物打印技術(shù)，而且還在開發(fā)自己的3D打印機（照片來源：Craft Health）

好處和挑戰(zhàn)

3D打印藥物的優(yōu)點很多，主要目的是獲得個性化的醫(yī)療護理。一方面，3D打印藥丸的顏色、味道和質(zhì)地都可以調(diào)整，這樣服用它們就不再與負面經(jīng)歷聯(lián)系在一起。這尤其涉及兒童和吞咽困難的人。通過使用3D打印設(shè)計藥片和使用易于吞咽的材料，可以積極改善藥物攝入量。另一方面，其優(yōu)點還在于作用方式和活性成分釋放的靈活性。通常，3D打印片劑的目標是在特定時間甚至多次釋放活性成分，以保持活性成分的恒定水平。然后，受影響的人會得到持續(xù)的供應，即使他們每天只需吞服一粒藥片。藥物還可以組合不同的活性成分。這有助于對抗多重用藥，這是一種與每種活性物質(zhì)需要服用一粒藥片相關(guān)的問題。

然而，仍然存在許多挑戰(zhàn)，項目因此失敗。有時這些本質(zhì)上是技術(shù)性的，例如某些活性物質(zhì)在打印過程中無法釋放。法規(guī)是一個更大的障礙。一般來說，藥品須遵守《藥品法》及其嚴格規(guī)則。每個單獨打印的藥丸都會給藥品管理局帶來一個問題，因為它是一種單獨的藥物，也必須進行測試。這會導致無休止的試驗并減慢研究速度。

3D打印藥物可以通過將多種活性物質(zhì)組合在一個藥片中來對抗復方用藥，而藥片的體積又不會過大。（圖片來源：默克集團）

3D打印藥物的未來會怎樣？

3D打印藥物不再是市場上的新鮮事物，過去十年為該領(lǐng)域的未來創(chuàng)新奠定了重要基礎(chǔ)。提到的有關(guān)3D打印藥品市場的數(shù)據(jù)說明了這一趨勢。未來幾年，越來越多的3D打印藥物將征服醫(yī)藥市場并被授權(quán)進行臨床試驗。盡管研究正在努力開發(fā)越來越多的個性化醫(yī)療生產(chǎn)方法，并且3D技術(shù)正在朝這個方向改進，但現(xiàn)在的挑戰(zhàn)是加速3D打印藥物的引入。這可以使個性化醫(yī)療的夢想成為現(xiàn)實?！笆旰螅瑳]有病人愿意接受與另外一百萬人相同的東西。沒有醫(yī)生會給兩個病人開同樣的藥，”Multiply Labs的Fred Paretti總結(jié)道。

來源：3dnatives