自2015年首款3D打印藥物獲批以來,藥物3D制造技術持續突破。基于成熟的增材制造技術體系,制藥行業通過工藝適配與創新,已開發出多種專用技術路徑。這一進程得益于倫敦大學學院(UCL)制藥生物技術衍生企業FabRx的深度參與,該公司專注口服劑型3D打印,其科學家PatricijaJanuskaite等研究者推動了技術落地。
熔融沉積成型(FDM/FFF)
FDM/FFF工藝是藥物3D打印領域應用最廣泛的技術之一。通過載藥細絲的熔融沉積,可實現藥丸的定制化生產。該技術的核心挑戰在于精準調控擠出溫度,以確保活性成分在加工過程中保持穩定。PatricijaJanuskaite指出:"FDM工藝支持多藥聯用(聚藥制劑)及緩釋/延遲釋放片劑的制備。"
除直接使用載藥細絲外,行業還開發出不影響藥物穩定性的惰性細絲。例如MultiplyLabs的控釋膠囊方案:通過3D打印技術構建超薄壁隔室,實現不同藥物在30分鐘至2小時內分階段釋放,單顆膠囊可集成4-5個獨立隔間。該技術還推動了對復雜配方的開發,如Deglumed2023項目采用擠壓工藝,為吞咽困難患者研發快速溶解的口服制劑。
直接粉末擠出技術
該技術源于首款3D打印藥物ZipDose?的開發經驗,通過調整材料孔隙率,可實現高載藥量與快速崩解特性。FabRx已對此技術申請專利,其原理是利用單螺桿擠出機將活性成分與賦形劑的混合粉末通過噴嘴擠出成型。據FabRx團隊介紹,該工藝支持持續釋放或延遲釋放劑型的制備。
立體光刻(SLA)
SLA技術通過光固化液體光聚合物或樹脂實現藥物制劑的成型。活性成分可整合至聚合物網絡中,用于生產載藥片劑或開發緩釋醫療設備。該技術在多藥物復合制劑領域展現出獨特優勢,可實現不同藥物在單一3D膠囊中的精準組合。
選擇性激光燒結(SLS)
SLS技術通過激光融合活性成分與共聚物的混合粉末,可制備具有控釋、口腔分散等特性的藥物劑型。UCL制藥系主任、FabRx聯合創始人SimonGaisford教授評價:"SLS技術開創了無粘合劑片劑的制造可能,區別于傳統粘合劑噴射工藝。"
材料噴射打印技術
該技術雖源自2D打印原理,但通過改進已適用于藥物制造。其工藝類似于粉末粘合技術:通過噴嘴將活性成分與賦形劑的組合墨水噴射至打印平臺,隨后利用粉末基質固化并粉碎成型。2019年,東安格利亞大學研究人員開發出熱熔液滴3D打印工藝,采用壓電系統控制的噴嘴沉積液滴。2024年,諾丁漢大學增材制造中心推出的多材料噴墨3D打印(MM-IJ3DP)技術進一步拓展了應用邊界:其采用可溶性聚合物墨水(聚ACMO),經紫外線固化后可在片劑內部形成水溶性活性物質骨架。
除上述技術外,部分工藝還存在變體形式,多家制藥企業正加速自有技術的開發或現有工藝的改進。越來越多的初創公司加入這一賽道,如法國企業MBTherapeutics等,共同推動藥物3D打印技術的商業化進程。
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