3D打印技术在药物制剂中的研究进展

2018-01-25郭杰

魅力中国 2018年52期

郭杰

（江苏奥赛康药业有限公司，江苏南京 211112）

一、概述

3D 打印技术有个早期的名字——快速成型机，它可以用很多种不同的材料来打印，比如塑料，金属，陶泥，甚至是巧克力粉，通过逐层打印的方式来构造物体。3D打印机早在1985年左右就第一次问世了，经过30多年的改进发展，3D打印已广泛应用在各个邻域。3D打印技术是通过实实在在的原料一层一层的堆叠上去，而传统打印则多是通过静电实现的，正是这种原理使传统打印只能打印平面，3D打印正是这一技术的突破弥补了传统打印的不足。在与计算机连接以后，通过各种的软件，个人的审美，技术，以及精确的计算测量，组装来实现模型的打印。将在计算机上成型的模型拷贝到3D打印机的磁卡中去就可以进行 3D打印了。

二、3D打印技术操作具体步骤

一个重要的软件叫Creo，它可以根据实际情况的尺寸来定，通过拉伸变换，镜像，列阵，旋转等方式实现三维的创造还可以镂空，它的制作需要十足的耐心和精准的测量，每个螺丝每个挡板每个角度都至关重要。

模型建完后就不必再重新制作，下次就可直接拿来打印，所以相似度极高，如今网上有很多3D 产品模型的网站，可以直接利用，种类和数量都非常多，在图片中就给人一种震撼的感觉。

建完模型后要将制作好的模型另存为保存副本，之后要选择使用stereolithgraphy[.stl]，选择自定义汇出，在控制台上将弦高和角度都改成最小值，即都输入0，就会自动生成最小值，再就要开始切片处理，什么是切片呢？很简单，就是把我们制作好的模型通过磁卡导入到kisslicer64中，这个软件会帮助我们切好片，就像建筑设计师在实际开工前要测量楼高，砖高，来计算所需要的砖是多少一样。经过一段时间的等待后就可以看到3D打印的成品物体或零件了。

3D打印机完成工作后，取出物体，如果要制作一个巨大的物体，通过各个零件的接拼就能较容易地实现。同时也可以将制作好的模型，与舵机，超声波，主板，扩展板等相结合，加上编程技术，便可以制成多功能的机器人。

三、3D打印技术在医学中的应用

近年来，随着3D技术逐渐应用到我国的医学领域，从而使我们的医疗技术水平也得到了迅猛发展。例如：我们通过3D打印技术对病人的毛细血管进行打印，而且它是由特别的材料以及双光子聚合物共同组成的，与我们人的身体能够很好的进行融合，通过3D技术对人身体里面坏死的血管进行替换具有非常重要的应用意义。此外，通过3D打印技术实现人体中一些器官的有效结合，使得在进行医学实验研究中减少了动物的死亡，进而对我们自然环境的保护有着积极影响。

四、3D打印在制药领域的应用

随着3D打印技术的发展和成熟，这一新兴的科技开始进入医药领域。作为一个新的药物制剂技术，在许多药物新剂型中应用逐年增加。

（一）速释剂型

速释制剂具有吸收快、起效快及生物利用度高等优点，传统方法制备出的产品往往难以同时满足迅速崩解、溶出和机械性能良好的要求。美国Aprecia公司的3D打印技术ZipDose已用于制备左乙拉西坦速溶片，于2015年8月在美国上市，这是目前上市的第一个应用3D打印技术生产的药品，用于治疗成人或儿童患者的部分性癫痫发作、肌阵挛发作以及原发性全身癫痫发作，该产品内部孔隙率较大，少量水即可使之在很短的时间内崩解并迅速起效。Deng 等课题组用粉液三维打印技术制备了对乙酰氨基酚口崩片。

（二）缓控释剂型

缓控释制剂可减少服药次数，对于长期服药的慢性病患者可明显提高其服药的顺应性，并且能够使血药浓度平稳，避免峰谷现象，有利于减少药物的不良反应。3D打印可以通过概念打印参数调节药物释放。Rowe 等用粉液三维打印技术制备出了两种脉冲制剂。Justyna等采用熔融丝沉积成型技术制备泼尼松龙缓释片，将聚乙烯醇 (PVA)线浸泡在泼尼松龙的甲醇溶液中24 h使其充分载药，然后干燥至恒重，测定载药百分比，再通过计算机设计打印参数和调节片剂三维尺寸等剂型参数，制备得到不同规格的片剂，采用流通池法测定不同规格片剂的体外溶出情况。

（三）复方制剂

3D打印能够把复方药物设计成隔室型、多层性以及壳-核型，通过制备各种结构包含多种活性成分，获得具有特定药代动力学特性的产品，有助于实现患者个体化用药的同时，在很大程度上提高患者，尤其是多种慢性疾病患者服药的顺应性。Khaled等采用挤出打印技术制备出了包含 5 种活性药物成分及两种释放机制的复方制剂。此外，该课题组还制备了包含硝苯地平、卡托普利和格列吡嗪3种活性药物成分的复方制剂，其中硝苯地平和格列吡嗪以药物扩散和凝胶骨架溶蚀机制呈现一级释放动力学，而卡托普利以渗透泵机制呈现零级释放动力学。Goyanes、Scoutaris 等课题组相应采用3D打印技术制备出不同的复方药物。Goyanes 等课题组以对乙酰氨基酚和咖啡因为模型药物，以PVA为载体，采用熔融丝沉积成型技术制备了多层性、壳-核不同形式的复方制剂。