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3D打印制药:用科技捍卫健康

导读: 随着美国FDA批准全球首款3D打印药物上市,制药成为3D打印在医疗领域技术推广和打开市场应用的一个突破口。

3D打印正在以星火燎原之势改变生产方式和生活方式,尤其是与各个行业的跨界相融已经成为一种趋势。在医疗健康领域,从医疗模型展示到体内植入物打印,从医疗手术器具到术前手术方案制定,从细胞3D打印到可用于临床的药物3D打印,3D打印正在革新传统的医疗模式,是大健康时代的科学化、个性化治疗方案。

随着美国FDA批准全球首款3D打印药物上市,制药成为3D打印在医疗领域技术推广和打开市场应用的一个突破口。

3D打印制药:用科技捍卫健康

3D打印制药领域初显端倪

FabRx是一家寻求商业化3D打印药品和设备的公司,其实验室配备有一台四个喷嘴的MakerBot 3D打印机,可以进行药品打印。其打印的药品具有层次感,不同的层可能含有不同的药物,或者同一种药,但在胃中的释放速度不同,这样可以控制药物的溶解。

3D打印制药:用科技捍卫健康

目前,FabRx的3D打印药片主要有安慰剂和含有不同浓度的扑热息痛(一种常用解热镇痛剂)。

安慰剂Printlets由经过验证的、具有生物相容性、可溶解于人体中的赋形剂制成,其中有些则用从超市购买的食物染料染色。而3D打印扑热息痛片目前仅用于临床前试验。实验室也在试验各种不同形状的安慰剂药片,以了解人们对它们的反应。

这些独特的3D打印Printlets已经在人身上进行了测试,反应良好。参与实验的30个人对药片的结构和技术态度积极,并指出对特定颜色或形状的偏好。此项研究的全部结果将于今年晚些时候公布。

无独有偶,荷兰独立研究机构TNO也顺势将3D打印技术拓展至医疗领域,并正在尝试3D打印具有生物相容性的口服剂型(ODF)以便于人体安全摄入。

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这项研究由TNO的预测健康技术(Predictive Health Technologies)高级业务开发人员Steven Erpelinck领导。TNO的研发团队不仅在寻求通过3D打印技术来复制传统制造的ODF,而且想要进一步完善它。通过3D打印技术,TNO认为药品可以以更为广泛多样和自由的方式开发。在3D打印技术的帮助下,有些东西会变得更容易实现,比如活性药物成分(API,即原料药)的剂量与分配、辅料使用和分配,以及药片的结构和形状等。

3D打印药品轻松解决吞咽障碍

3D打印更多地从人性化、个性化需求上做文章,易吞食服用是3D打印药剂区别于传统药物的明显特征。以全球首款获批上市的“左乙拉西坦速溶片”为例,该药品采用了Aprecia公司自主知识产权的ZipDose3D打印技术。生产出来的药片内部具有丰富的孔洞,具有极高的内表面积,故能在短时间内迅速被少量的水融化。这样的特性给具有吞咽性障碍的患者带来了福音。

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左乙拉西坦速溶片主要用于治疗患有癫痫症的儿童和成人。资料显示,在美国,每年有300多万的人受到活动性癫痫病的困扰,其中有超过14%是儿童患者。相当一部分患者往往具有一定程度的吞咽性障碍,常发生呕药、卡药等情形,影响药效的发挥,也有些儿童对口服药片具有畏惧和排斥心理,不愿意按时服药。而该药片只需要一口水就能快速溶解,大大提高了口服药品的舒适度,尤其是对于一些需要一次性服用大剂量药物的患者来说,这种速溶片可以极大地减轻他们服药的痛苦。

Aprecia公司的ZipDose3D打印技术以麻省理工学院(MIT)早期开发的3D成型技术为基础,即采用静电墨水喷嘴按照零件截面形状,将液体黏结剂喷射在预先铺好的粉末层上,使部分粉末粘接在一起,形成截面轮廓。一层粉末成型完成后,再铺上一层粉末,进行下一层粉末的粘接,如此循环,最后经过后处理,形成原型制件。而且创新性地通过水流体将多层粉状药剂结合在一起,从而制造出多孔的水溶性药剂,此法的显著功能是使得高剂量的药品不再难以吞咽。

定制药剂精准性有望提高

Aprecia公司的SPRITAM药片上市不仅是技术上的一次突破,也极大地鼓励了3D打印技术在制药领域的应用。早在2013年,就有土耳其工业设计师Ali Akay和印度工业设计师Bharat Joshi提出用药品3D打印机实现“按需制药”的设想,即通过将3D技术和制药技术结合,医生将药方信息转换为二进制的条形码,医生或者病人在3D打印机上按需打印,需要多少打多少,不需要则不打印。

这种设想主要针对病人对药品数量的需求问题,可以有效地减少由于药品库存而引发的一系列药品发潮变质、过期等问题。事实上,3D打印药品最重要的突破是它能进一步实现为病人量身定做药品的梦想。

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传统制药方式是将各种药材混合在一起,烘干后挤压成型,成为通用药物。这种制药方法精准地确定了每一片药的大小、形状和剂量等参数,并使这些参数固定不变然后进行大规模的生产。

但是,因为病情和病人体质的变化,这种固定剂量的药片并不完全适用所有患者或者处于不同病情阶段的患者。常常会有这样的情况,医生嘱咐病情好转的病人把药片掰成原先的一半后服用,因为他们不再需要那么大的剂量,但通过人工将药品掰开的方式并不能保障药品剂量的精准性。而3D打药品则可以改善这种情况,医生甚至可以根据每个人身体的代谢规律和DNA不同特点给病人开药方,在打印时增加或者减少药原液,打印出量身定做的药物。

私人订制药品成为可能

3D打印制药不仅可以根据病人的身体健康需求增减某种药物的含量,还可以让制药从工厂生产线转移到医院甚至是患者家中。

这一切并非天方夜谭,而正在慢慢变成现实。3D打印可以让医生组合更广的药剂,甚至药剂的核心价值是软件而不是化学成分。因此,假药可能不再会存在,甚至可以产生定制个人医药的方式。个人医药是基于人的基因组制定出生物机制,根据先天以及后期的因素来判断这个人会得什么病。这样治愈的药物就很容易被打印出来。当然,处方药的剂量将依赖于特定的个人需要,因此,它们将根据每个人来定制。

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相对于传统制药方式,3D打印制药要简单、方便很多。这也意味着,患者不必去药店购买处方药了。处方病人可以去网上药店购买他们自己的打印图纸和化学油墨。使用特定的软件和一个3D分子打印机进行制作。

除此之外,药物或将变得更加便宜,第三世界国家将获得更好的医疗。而医药企业不需要卖实际的药物(创新药物除外),他们将给患者创建和销售正确的文件,使他们能够在家里3D打印自己的药物。

结束语:3D打印制药能够实现更高的精准性、个性化制药,而且便于患者吞食服用,减少药品生产环节,医院或个人甚至可以按需打印相关药品,对于精准医疗、方便患者购药、解决药品短缺等问题具有重要意义。随着科技的进步,3D打印技术在医疗方面广泛应用将是一股不可阻挡的潮流,3D打印药品的普及和个性化医疗的实行也将指日可待。

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