3D打印藥物是個性化醫療的未來嗎？

魔猴君  3D潮流   81天前

所謂的個性化醫療方法每天都在進步一點，并且將在3D技術的幫助下實現其增長。目前，這些技術的應用領域之一無疑是醫療，它用于開發假體、植入物，甚至可能的3D生物打印器官。該領域的一大發展也是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鍵問題：當前的生產技術是什么？今天藥品印刷在哪里？當然，它們的上市對制藥行業意味著什么？

如今，數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，我們的服用劑量經常高于推薦劑量。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，”這家初創公司的首席執行官Fred Paretti告訴我們。該聲明確認了個性化藥物出現的重要性，并強調了每個患者的個性。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打印藥品市場統計數據。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打印藥物的發展，我們會看到一個令人鼓舞的未來。根據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技術的研究和開發的推動下，該領域發生了很多變化。

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已成為該行業的主要參與者之一；該公司繼續使用其專利ZipDose?技術生產這種藥物，該技術可以使藥物在幾秒鐘內溶解，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，初創公司Multiply Labs于2016年開始生產用于3D打印編程釋放藥丸的藥物細絲。盡管該初創公司最初計劃生產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3D打印膳食補充劑。

傳統制藥公司也在轉向新技術。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技術生產定制藥物。默克看到了3D打印在定制和快速、低成本生產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），胃潴留產品T22也獲得了上市許可，成為同類產品中的首個。

自3D打印藥物問世以來，越來越多的機構和制藥公司對其感興趣，今天我們發現大量初創公司和創新公司使用3D打印來開發個性化藥物。這也是得益于技術的進步。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（照片來源：Multiply Labs）

使用的3D打印技術

自2015年第一個3D打印藥物問世以來，其3D制造技術的開發不斷發展。利用已經眾所周知的3D打印技術的基礎知識，制藥行業已經能夠對其進行調整并使用它們。為了確定這些技術，我們依賴于倫敦大學學院(UCL)的制藥生物技術衍生公司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。載有藥用物質的細絲可用于制造藥丸。該技術的一大挑戰是調整擠出溫度，以使每個藥丸中的活性成分不受影響。“FDM工藝使得生產多種藥物（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的開發案例，它還允許創建控釋膠囊：“我們可以3D打印一個壁非常薄的隔室，能夠在大約30分鐘內釋放產品，然后添加另一個能夠在2小時內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。

現在可以開發復雜的配方，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

該技術類似于開發第一種3D打印藥物ZipDose?所使用的技術。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）。據英國制藥行業稱，這種藥物可以持續或延遲釋放劑量。

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。就這項技術而言，藥物可以整合到聚合物網絡中，以生產含有活性成分的藥丸或開發緩釋醫療設備。該技術是最能將不同藥物組合在同一個3D膠囊中的技術。

選擇性激光燒結（SLS）技術

利用SLS技術制造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，可以創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聯合創始人Simon Gaisford教授解釋道：“選擇性激光燒結在制藥行業創造了巨大潛力。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

雖然這種技術讓人想起2D打印方法，但它也類似于粉末粘合技術。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了熱熔液滴3D打印工藝，其中液滴由配備有由壓電系統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引起了人們的關注，即諾丁漢大學增材制造中心開發的多材料噴墨3D打印（MM-IJ3DP）。可溶性聚合物墨水（聚ACMO）在暴露于紫外線時會固化，并在片劑內形成水溶性活性物質骨架。

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

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

好處和挑戰

3D打印藥物的優點很多，主要目的是獲得個性化的醫療護理。一方面，3D打印藥丸的顏色、味道和質地都可以調整，這樣服用它們就不再與負面經歷聯系在一起。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需要服用一粒藥片相關的問題。

然而，仍然存在許多挑戰，項目因此失敗。有時這些本質上是技術性的，例如某些活性物質在打印過程中無法釋放。法規是一個更大的障礙。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，過去十年為該領域的未來創新奠定了重要基礎。提到的有關3D打印藥品市場的數據說明了這一趨勢。未來幾年，越來越多的3D打印藥物將征服醫藥市場并被授權進行臨床試驗。盡管研究正在努力開發越來越多的個性化醫療生產方法，并且3D技術正在朝這個方向改進，但現在的挑戰是加速3D打印藥物的引入。這可以使個性化醫療的夢想成為現實。“十年后，沒有病人愿意接受與另外一百萬人相同的東西。沒有醫生會給兩個病人開同樣的藥，”Multiply Labs的Fred Paretti總結道。

來源：3dnatives