3D打印药物是个性化医疗的未来吗？

魔猴君  3D潮流   650天前

所谓的个性化医疗方法每天都在进步一点，并且将在3D技术的帮助下实现其增长。目前，这些技术的应用领域之一无疑是医疗，它用于开发假体、植入物，甚至可能的3D生物打印器官。该领域的一大发展也是3D打印药物，这是另一项重大进步，它使我们更接近适合患者的药物，并可能从根本上改变医疗方法。今天，我们将重点解决围绕3D 3D打印药品制造的一些关键问题：当前的生产技术是什么？今天药品印刷在哪里？当然，它们的上市对制药行业意味着什么？

如今，数百万人每天使用处方药来治疗各种症状。由于胶囊和药丸的大量生产，我们的服用剂量经常高于推荐剂量。用于制造3D胶囊的药物细丝制造商Multiply Labs的团队表示，受到这些过量剂量影响的主要是儿童和妇女：“目前，药物是专门为白人成年男性开发的，这意味着所有女性孩子们对自己的身体有过度的要求，”这家初创公司的首席执行官Fred Paretti告诉我们。该声明确认了个性化药物出现的重要性，并强调了每个患者的个性。事实上，某些活性成分的剂量错误甚至可能导致某些治疗失败。

2023年3D打印药品市场统计数据。预计到2030年，该市场将以每年约8%的速度增长（图片来源：Maximize Market Research）。

如果我们仔细观察3D打印药物的发展，我们会看到一个令人鼓舞的未来。根据Maximize Market Research的一项研究，2023年全球3D打印药品市场价值为3.343亿美元。然而，未来几年预计年增长率为8%至9%，因此市场规模预计将达到3%。预计到2030年将达到5.7554亿美元。这些估计表明，在3D技术的研究和开发的推动下，该领域发生了很多变化。

3D打印药物的起源

2015年，第一种3D打印药物问世：Spritam，一种采用粉末床技术制造的药丸，用于治疗癫痫。这也是第一个获得FDA批准的药物。Aprecia Pharmaceuticals进行的这项首次开发为个性化药丸的制造打开了大门，可以为每位患者提供不同的剂量。如今，Aprecia已成为该行业的主要参与者之一；该公司继续使用其专利ZipDose®技术生产这种药物，该技术可以使药物在几秒钟内溶解，这对吞咽困难的人来说是一个好处。

Spritam是市场上第一种3D打印药物（照片来源：Aprecia Pharmaceuticals）

基于新加坡国立大学对同一胶囊中多种药物的组合进行的研究，初创公司Multiply Labs于2016年开始生产用于3D打印编程释放药丸的药物细丝。尽管该初创公司最初计划生产治疗癌症的个性化药物，但由于药品管理局的阻碍，它最终专注于生产3D打印膳食补充剂。

传统制药公司也在转向新技术。总部位于达姆施塔特的默克集团是世界上最古老的制药和化学公司之一，已委托EOS的子公司AMCM 2020使用SLS技术生产定制药物。默克看到了3D打印在定制和快速、低成本生产此类药物方面的巨大潜力。

Triastek成立于2015年，这家公司也将开发这些潜力作为自己的爱好。早在2022年，3D打印心血管药物T20就获得FDA批准，进入临床研究测试阶段。最近（2024年），胃潴留产品T22也获得了上市许可，成为同类产品中的首个。

自3D打印药物问世以来，越来越多的机构和制药公司对其感兴趣，今天我们发现大量初创公司和创新公司使用3D打印来开发个性化药物。这也是得益于技术的进步。那么我们就来看看这些药品是如何打印的吧！

Multiply Labs的药物允许程序化释放物质（照片来源：Multiply Labs）

使用的3D打印技术

自2015年第一个3D打印药物问世以来，其3D制造技术的开发不断发展。利用已经众所周知的3D打印技术的基础知识，制药行业已经能够对其进行调整并使用它们。为了确定这些技术，我们依赖于伦敦大学学院(UCL)的制药生物技术衍生公司FabRx的合作，该公司专门从事口服剂型的3D打印，即通过增材制造，尤其是该公司的科学家Patricija Januskaite。

熔融材料沉积(FDM)

FDM/FFF工艺是药物3D打印中应用最广泛的工艺之一。载有药用物质的细丝可用于制造药丸。该技术的一大挑战是调整挤出温度，以使每个药丸中的活性成分不受影响。“FDM工艺使得生产多种药物（息肉）的组合以及缓释或延迟释放片剂成为可能，”Patricija解释道。

除了用药物装载细丝的技术之外，还可以使用不会影响所含药物的药物细丝，例如Multiply Labs的开发案例，它还允许创建控释胶囊：“我们可以3D打印一个壁非常薄的隔室，能够在大约30分钟内释放产品，然后添加另一个能够在2小时内释放另一种药物的壁；全部集中在一颗胶囊中。我们可以在同一个胶囊中添加多达四个或五个独立的隔间，”Fred补充道。

现在可以开发复杂的配方，使药物材料快速溶解。因此，Deglumed 2023项目使用挤压方法开发用于吞咽困难患者的药物。使用的细丝在口中快速溶解，片剂易于吞咽。

直接粉末挤出

该技术类似于开发第一种3D打印药物ZipDose®所使用的技术。由于材料的孔隙率，这主要用于制造高载药量和高崩解性的药物。直接粉末挤出本身已获得FabRx的专利。这涉及使用单螺杆挤出机通过喷嘴挤出粉末材料（活性成分和赋形剂的混合物）。据英国制药行业称，这种药物可以持续或延迟释放剂量。

立体光刻(SLA)

立体光刻或SLA使用热源来固化液体光聚合物或树脂。就这项技术而言，药物可以整合到聚合物网络中，以生产含有活性成分的药丸或开发缓释医疗设备。该技术是最能将不同药物组合在同一个3D胶囊中的技术。

选择性激光烧结（SLS）技术

利用SLS技术制造3D药丸是指将活性成分与某些共聚物混合，然后使用激光融合在一起。使用这种技术，可以创建具有多种特性的药物：它们的范围可以从控释剂型到口腔分散剂型。伦敦大学学院制药系主任兼FabRx联合创始人Simon Gaisford教授解释道：“选择性激光烧结在制药行业创造了巨大潜力。它使得制造无粘合剂片剂成为可能（如“粘合剂喷射”工艺中使用的片剂）。

使用Sintratec的SLS工艺3D打印药品（照片来源：Sintratec）

材料喷射打印

虽然这种技术让人想起2D打印方法，但它也类似于粉末粘合技术。在药物制造中，活性成分和赋形剂或墨水的组合通过喷嘴被抛到印刷台板上。然后使用粉末状基质将它们固化，然后将其粉碎。2019年，东安格利亚大学的研究人员利用材料喷射开发了热熔液滴3D打印工艺，其中液滴由配备有由压电系统脉冲和控制的喷嘴喷嘴的挤出机沉积。今年（2024年），另一项基于材料喷射的技术引起了人们的关注，即诺丁汉大学增材制造中心开发的多材料喷墨3D打印（MM-IJ3DP）。可溶性聚合物墨水（聚ACMO）在暴露于紫外线时会固化，并在片剂内形成水溶性活性物质骨架。

除了上述技术之外，其中一些技术还有一些变化，许多制药公司正在开发自己的技术或改进现有技术。越来越多的年轻公司正在开始这一冒险，例如法国初创公司MB Therapeutics。

许多公司，例如Craft Health，不仅正在开发自己的药物打印技术，而且还在开发自己的3D打印机（照片来源：Craft Health）

好处和挑战

3D打印药物的优点很多，主要目的是获得个性化的医疗护理。一方面，3D打印药丸的颜色、味道和质地都可以调整，这样服用它们就不再与负面经历联系在一起。这尤其涉及儿童和吞咽困难的人。通过使用3D打印设计药片和使用易于吞咽的材料，可以积极改善药物摄入量。另一方面，其优点还在于作用方式和活性成分释放的灵活性。通常，3D打印片剂的目标是在特定时间甚至多次释放活性成分，以保持活性成分的恒定水平。然后，受影响的人会得到持续的供应，即使他们每天只需吞服一粒药片。药物还可以组合不同的活性成分。这有助于对抗多重用药，这是一种与每种活性物质需要服用一粒药片相关的问题。

然而，仍然存在许多挑战，项目因此失败。有时这些本质上是技术性的，例如某些活性物质在打印过程中无法释放。法规是一个更大的障碍。一般来说，药品须遵守《药品法》及其严格规则。每个单独打印的药丸都会给药品管理局带来一个问题，因为它是一种单独的药物，也必须进行测试。这会导致无休止的试验并减慢研究速度。

3D打印药物可以通过将多种活性物质组合在一个药片中来对抗复方用药，而药片的体积又不会过大。（图片来源：默克集团）

3D打印药物的未来会怎样？

3D打印药物不再是市场上的新鲜事物，过去十年为该领域的未来创新奠定了重要基础。提到的有关3D打印药品市场的数据说明了这一趋势。未来几年，越来越多的3D打印药物将征服医药市场并被授权进行临床试验。尽管研究正在努力开发越来越多的个性化医疗生产方法，并且3D技术正在朝这个方向改进，但现在的挑战是加速3D打印药物的引入。这可以使个性化医疗的梦想成为现实。“十年后，没有病人愿意接受与另外一百万人相同的东西。没有医生会给两个病人开同样的药，”Multiply Labs的Fred Paretti总结道。

来源：3dnatives