3D打印藥物是個性化醫(yī)療的未來嗎？

魔猴君  3D潮流   30天前

所謂的個性化醫(yī)療方法每天都在進(jìn)步一點(diǎn)，并且將在3D技術(shù)的幫助下實(shí)現(xiàn)其增長。目前，這些技術(shù)的應(yīng)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(xiàng)重大進(jìn)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(diǎn)解決圍繞3D 3D打印藥品制造的一些關(guān)鍵問題：當(dāng)前的生產(chǎn)技術(shù)是什么？今天藥品印刷在哪里？當(dāng)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(xì)絲制造商Multiply Labs的團(tuán)隊(duì)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(rèn)了個性化藥物出現(xiàn)的重要性，并強(qiáng)調(diào)了每個患者的個性。事實(shí)上，某些活性成分的劑量錯誤甚至可能導(dǎo)致某些治療失敗。

2023年3D打印藥品市場統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。預(yù)計(jì)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(xì)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(xiàng)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(yù)計(jì)年增長率為8%至9%，因此市場規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá)到3%。預(yù)計(jì)到2030年將達(dá)到5.7554億美元。這些估計(jì)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(zhǔn)的藥物。Aprecia Pharmaceuticals進(jìn)行的這項(xiàng)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(xué)對同一膠囊中多種藥物的組合進(jìn)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(xì)絲。盡管該初創(chuàng)公司最初計(jì)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(bǔ)充劑。

傳統(tǒng)制藥公司也在轉(zhuǎn)向新技術(shù)。總部位于達(dá)姆施塔特的默克集團(tuán)是世界上最古老的制藥和化學(xué)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(zhǔn)，進(jìn)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(jī)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(jìn)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(jìn)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(xué)學(xué)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(xué)家Patricija Januskaite。

熔融材料沉積(FDM)

FDM/FFF工藝是藥物3D打印中應(yīng)用最廣泛的工藝之一。載有藥用物質(zhì)的細(xì)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。“FDM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(xì)絲的技術(shù)之外，還可以使用不會影響所含藥物的藥物細(xì)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(dá)四個或五個獨(dú)立的隔間，”Fred補(bǔ)充道。

現(xiàn)在可以開發(fā)復(fù)雜的配方，使藥物材料快速溶解。因此，Deglumed 2023項(xiàng)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(xì)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(jī)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(xiàng)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(xué)學(xué)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(xué)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(jī)沉積。今年（2024年），另一項(xiàng)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(xué)增材制造中心開發(fā)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(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(jìn)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(jī)（照片來源：Craft Health）

好處和挑戰(zhàn)

3D打印藥物的優(yōu)點(diǎn)很多，主要目的是獲得個性化的醫(yī)療護(hù)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(fù)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(jì)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(diǎn)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(biāo)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(yīng)，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(xiàng)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(yán)格規(guī)則。每個單獨(dú)打印的藥丸都會給藥品管理局帶來一個問題，因?yàn)樗且环N單獨(dú)的藥物，也必須進(jìn)行測試。這會導(dǎo)致無休止的試驗(yàn)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(fù)方用藥，而藥片的體積又不會過大。（圖片來源：默克集團(tuán)）

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(jìn)行臨床試驗(yàn)。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(jìn)，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(shí)。“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(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