3D打印技术在药物制剂中的应用和挑战(2)

时间：2019-04-28 15:02 来源：南极熊作者：中国3D打印网阅读：次

2.2 植入剂
植入式给药系统（implantable drug delivery system，IDDS）系由药物与赋形剂经过一定的工艺制备成的一种供腔道、组织或皮下植入用的无菌固体控释制剂。传统制备工艺是先将药物和辅料粉末混合均匀，然后灌注到合适的模具中。该法难以准确控制植入剂的内部结构，因而对其疗效的发挥会产生一定影响。
在发明粉液3D打印技术后，麻省理工学院的研究人员使用3D打印技术研发了可生物降解的植入物，证明了该技术用于药物递送装置的可行性。Wu等使用 3D打印技术，以聚环氧乙烷作为聚合物基质，聚己内酯（PCL）作为控释组分，并用亚甲基蓝和茜素黄染料作为原料的替代物制备各种植入系统。这些研究表明，与传统工艺相比， 3D打印能够通过对微观结构的精确控制，实现对植入剂几何形状、表面积、内部构造以及影响释放动力学的其他属性更好的控制，不仅可以使其在最大程度上与患者的给药部位相吻合，也可以显著减少或消除突释效应，并实现比常规植入剂制造技术更可控的零级释放。

黄卫东比较了传统工艺和 3D 打印技术制备庆大霉素植入式给药制剂的结构，环境扫描电子显微镜（environmental scanning electron microscope，ESEM）结果显示，采用上述2种方法制备的制剂均有明显密布的空隙，水分和体液均可透过空隙并进入制剂内部。3打印制备的植入剂，其整个截面微孔分散均匀，而传统工艺制备的植入剂，其截面微孔较少且大多集聚在一起，大小亦不均（见图 6）。课题组还对上述 2 种制剂的释放行为进行了比较，证实2种方法制备的制剂在体外均呈快速释药。3D打印技术制备的植入剂，其初始释药浓度相对较低，在快速释药后，维持在 8 mg·L-1 以上质量浓度平稳释放，并随时间延长而缓慢降低；传统工艺制备的植入剂，在 2 d 时获得质量浓度为 68 mg · L-1 的快速释药，即药物成分在初始阶段大量释放，后期只能维持约 2 mg · L-1 的质量浓度。Kempin等以奎宁为活性成分，分别采用丙烯酸树脂、聚己内酯、聚乳酸、乙基纤维素作为载体，利用 FDM 制备了活性成分均匀分散的植入剂。在 pH 7.4 磷酸盐缓冲液中进行的溶出研究显示， 4 组溶出曲线差异显著，提示使用该技术制备的植入剂可通过改变材料来获得所需要的释放行为。

2.3 透皮给药制剂
透皮给药系统（ transdermal drug delivery system，TDDS）是指在皮肤表面给药，使药物以恒定速率或接近恒定速率通过皮肤，进入体循环并产生全身或局部治疗作用的新剂型，不但可以实现局部定位给药，避免肝脏首过效应，而且可持续控制给药速度。3D打印技术用于透皮给药制剂具有显著优势，尤其是在微针及透皮贴剂领域。
Lu等采用 SLA 3D打印技术，以治疗皮肤癌的达卡巴嗪为模型药物，打印了由25根聚富马酸二羟丙酯微针组成的载药微阵列，以实现化疗药物的透皮给药。其中，微针的尖端和基部直径分别为20和200μm，针头长度仅1 mm，测试结果证明，这些微针完全能承受被插入患者皮肤后可能产生的压力和应力。体外释放试验表明，该载药微针阵列可在长达5周的时间内实现定位释药。这种经皮肤给药的药物传递系统的优势在于患者更加配合、能够控制药物释放等，也包括患者的无痛体验。
Goyanes等使用3D扫描技术和SLA 3D打印技术配合制备抗痤疮透皮贴剂。使用 3D 扫描技术获得适合于患者鼻子形态的3D模型（见图 7），使用 SLA技术根据3D模型打印鼻形个性化透皮贴剂（见图8）。在 SLA 打印过程中，药物溶解在 PEGDA 和 PEG 的混合物中，混合物通过激光束的作用而固化。实验证明，与 FDM 法相比， SLA 3D打印装置（鼻形）具有较高的分辨率和载药量（质量分数为 1.9%），且没有药物降解。该研究表明， 3D扫描和3D打印的结合可以提供生产个性化载药装置的解决方案，其装置形状和尺寸适用于个体患者的治疗。

(责任编辑：admin)

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