3D打印革新制药方式 引领未来医学创新发展

 

 

2016年，Aprecia制药公司治疗癫痫的3D打印药片Spritam由美国食品药品监督管理局（FDA）批准进行商业化，由此3D打印制药逐渐走进大众视野。

 

2018年，英国格拉斯哥大学化学家Leroy Cronin和其团队在新一期的《科学》杂志上，发布了其最新的打印方法，通过一系列环环相扣的反应器皿（这些器皿用于如过滤、蒸馏、搅拌等不同的反应机制）在 12 个步骤之内完成 4 种不同的化学反应。通过在特定时间，以特定的顺序加入反应物，该仪器能将容易获取的简单材料制备成肌肉弛缓剂巴氯芬。如果把反应物换成不同的试剂，就能制备其他不同类型的药品，如治疗溃疡和反酸的抗痉挛药物。

 

今年6月，三迭纪医药科技有限公司完成1亿元人民币A轮融资，本轮融资资金将用于支持公司开发规模化生产药物3D打印设备，推进3D打印药物产品的临床前和临床研究。公司首创FDM药物3D打印生产技术，自主研制了全球第一台高通量FDM药物专用3D打印机，通过多打印头联动和关键参数反馈控制系统等设计，实现了众多药用物料的高速率、高精度、高通量打印，以及制剂生产一次成型、产品质量实时控制的全新药物连续化生产模式。

 

3D打印在制药中的应用

相对而言，制药工业较为保守，更倾向于确定生产工艺和配方设计以保证产品的稳定性。3D打印在制药行业的运用，可以将药物生产彻底改变成个体设计的方式。目前，3D打印在制药领域的应用，主要集中在以下几个方面：

早期药物开发

 

因为要将商业化的药物数量最大化，制药行业面临着越来越大的压力。在早期开发中，药物开发失败的比例很高。这个期间，灵活的剂量和具有足够生物药效率的制剂是最理想的。传统的制造工艺往往不支持这种需求，除了剂量不灵活外，还存在药物溶解度和液体制剂稳定性的问题，而3D打印可以克服这样的问题。

生产独特药性药物

 

3D打印可用于生产具有独特特性的药物。比如定制药物可基于动物模型或人的各种药代动力学和药效学，从而在实验中观测不同的肠道行为。还可以在双盲实验中，打印被惰性聚合物包裹的片剂。3D打印可以生产复合剂量的药物，比如阿司匹林、氢氯噻嗪、阿替洛尔、雷米普利和普伐他汀这五种药就可以一起打印。这对老年人来说非常便利，可以预防药物漏服。

新药评估

 

3D打印可以对新药进行更快的临床前评估。3D打印允许通过修改用于打印的CAD文件来定制产品。它允许更快速和更便宜地制造新药的各种迭代。另外，可能使用生物3D打印的肝脏或肾脏组织来评估新药物。

易摄入药品研发

 

FDA批准的第一种3D打印药丸是使用常规技术制造的难以吞咽的已知药物。3D打印技术使其能够在患者口中迅速分解，从而更容易被身体所摄取。对于患有多种疾病的患者，研究人员正在进行3D打印多药丸研究，将针对不同疾病的多种活性成分组合成单一药丸。其他研究包括片剂几何形状对其溶解的影响。

 

3D打印制药前景广阔

3D打印为精准制药、个性化制药打开了大门，尤其是现在医学实践正朝着个性化的方向发展，在对分子生物学和遗传学理解进步的推动下，现在存在潜在的可能性，即针对个体特定疗法，以实现最大限度的益处和最小的副作用。3D打印可以帮助实现这种潜力，使适合个人基因特征、疾病状态、性别、年龄、体重和其他特征的定制药物的生产成为可能。3D打印也可以用来创造具有独特性质的复合药物片剂。这些片剂的几何形状和空间分布可影响它们在人体内代谢和分布的方式，为个性化增添了新的层面。最后，儿童和老人通常需要特定剂量的药物。由于当前生产的不灵活性，许多人已经采取粉碎或分裂片剂以达到期望的剂量。这带有一定程度的不确定性，但可以通过使用3D打印来消除这一不确定性。

 

3D打印可以精确控制药物剂量，现在3D打印已经运用在口服剂型的药品制造中，生产了一系列含有多种活性成分的配方药物，这些3D打印的药物具有不同的几何形状和释放特性。尤其让人青睐的是，该技术能够实现精确的剂量。

3D打印制药可以有效减少劳动力和资源投资。紧凑的3D打印机，理论上可以集成到实验室或临床试验设备。例如，MakBoT公司29.5×34.9×38.1厘米，售价1200美元的熔融沉积建模（FDM）3D打印机。在这种情况下，与传统的大型压片工艺相比，3D打印机的购买成本以及所需的操作空间大大降低。

 

对于3D打印而言，制药不再是一个复杂的过程。一次性剂量可以很快产生，这很适宜应用在应急部门、灾难和军事行动中。3D打印可以和智能健康监视器、基于云计算的应用程序等相结合使用。在未来，临床医生可以在互联网设施内访问这些实时数据，便于审查和修改剂量。

 

而且3D打印可以实现药房按需打印药品。这将在一定程度上改变供应链，由于库存和分销成本的降低，药物的价格可能会降低。

 

3D打印制药存在的风险

虽然3D打印开创制药新模式和医疗新方式，但是其存在的安全隐患同样不容忽视。

 

首先，不法分子合成危险药物的门槛可能会大大降低。这些危险药物若是被用于非法用途，造成的损失是不可估量的。一旦发生，人们的人身安全也会受到威胁，毕竟对于自己吃下的药物是良药还是毒药，人类是没有分辨能力的。

 

其次，在监管上存在疏漏，对于这种新型药物，法律要如何监管？若这种机器真的走向市场化，食品药品监管局就需要重写他们的章程了。比起规范制药厂商，监管人员更需要保证制备有效安全的药品。若人人都能打印药物，如何能保证打印的药物都是安全的。 最后，一旦出现问题，责任界定模糊。如果技术错误或者机器故障导致药品打印不当，导致病患受伤害或死亡，谁该承担责任呢？是制造处方的药品公司，还是打印处方的病患，亦或是制造药品或负责维护机器的中间商？

 

结束语：3D打印开创了制药新方式，对于个性化、精准化制药意义非凡，虽然其利弊并存，但是不能因为不可知的风险放弃挽救生命的机会。就目前而言，3D打印制药依然处于探索阶段，真正实现商业化运营、成为医院常规药物依然任重道远， 但不可否认的是，3D打印正在引领未来医学创新发展。