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个性化和3D打印:我们未来的药物

发布时间：2023/06/14
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【概要描述】 FabRx是世界上第一家使用选择性激光烧结制备药物的公司。由于英国伦敦大学学院(UCL，世界QS世界大学排名第7位)的开创性工作，未来将3D打印药物。

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个性化和3D打印:我们未来的药物

分类：产业应用
发布时间：2023-06-14 10:59
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在希思罗机场，我们乘坐皮卡迪利线，驱车前往拉塞尔广场。在伦敦市中心的大学区，酒吧和学生咖啡馆一字排开。当我们到达UCL药学院时，天气晴朗而安静。法布里齐奥·菲娜穿着白色实验服等着我们。这位来自意大利的药剂师带领我们进入了二楼一个干净整洁的研究实验室，里面配备了各种3D打印机:选择性激光烧结(SLS)、半固态挤压(SSE)、立体光刻(SLA)和熔融沉积成型(FDM)或熔融纤维制造(FFF)。这位药剂学博士生正在与FabRx合作开发“Printlets”，这是未来创新3D打印片剂的名称。Fabrizio辞去了他在阿布鲁佐(意大利)一家药店的工作，去国外追求更具挑战性的职业生涯。

实施激光烧结

在实验室中，Fabrizio将粉末材料填充到SLS打印机(Sintratec Kit)的打印区域，并启动用户软件Sintratec Central。他于2015年在UCL大学攻读硕士学位期间开始研究3D打印，在那里他参与了一个研究项目，该项目涉及FDM口腔版画的开发。我们惊讶于他如此快速地准备了三份印刷品，其中包含药物聚合物、药物(扑热息痛)和制药行业常用于片剂包衣的着色剂的混合物。“在20分钟内，我可以打印20块平板电脑，”他不由自主地提到并继续说道:“SLS技术有着巨大的潜力。在短短两年时间里，我们取得了非凡的成绩。Sintratec试剂盒为我们开辟了一个新的研究领域”。

药物的激光烧结

Fabrizio刚刚推出了一项新的打印工作，激光扫描速度相对较快，为400毫米/秒，目的是制备速溶片。在烧结过程中，粉末颗粒在表面上相互连接(烧结)。与通过压缩粉末制造片剂的传统制造工艺不同，SLS不需要压缩，粉末颗粒通过颈缩连接，并且在印刷品内部留有空白空间。由于多孔结构，水可以很容易地进入印刷品，并在几秒钟内打破粉末颗粒的连接。

Fabrizio微笑着提到:“我们寻找3D打印在工程领域的传统应用的反面，在工程领域，人们期待的是鲁棒性。我们正在制造药物，我们希望我们的材料在胃肠道中或喝一口水在嘴里快速分解或溶解”。这些特征在制药领域是非常需要的。常规口腔崩解片通常需要30-60秒才能崩解，但SLS显示出比常规制备方法更快的崩解时间的优势。

快速溶解版画的分解:从与水接触到右边的阶段不到三秒钟。

参数的选择为研究人员提供了自由

Sintratec套件中参数的精确选择给了学者们很大的研究自由。Fabrizio解释说:“通过精细地改变印刷参数和/或粉末混合物的成分，我们可以根据需要个性化印刷品的溶解时间”。这可能从几秒钟到超过24小时不等，如果可植入设备是打印的，甚至可能是几天。

为了进一步减少溶解时间，Fabrizio开发了具有点阵结构的印刷品。由于其大的总表面积，具有回转体(一种晶格)结构的小样比具有圆柱形状的小样溶解得更快。使用传统的生产方法不可能制造出如此复杂的结构。在SLS打印机中，Sintratec试剂盒由于其设计而特别适合于实验室应用:“具有强激光的SLS打印机可能会降解药物，并且大型打印平台在开发阶段的材料准备和处理方面对我们来说是不方便的”。

烧结工艺:FabRx生产的小版张印刷表面温度在25℃至130℃之间，激光扫描速度在50至500毫米/秒之间。

为了防止材料的热降解，工艺温度必须尽可能低。Sintratec套件的一个显著特点是可以在室温下运行。FabRx已经评估了几种能够在所需条件下烧结的聚合物。这一成就在实践中具有令人愉快的结果，例如，3D打印机的预热时间很短或不存在，并且3D打印的物体可以立即脱粉而无需冷却时间。

多种药物的息肉

午饭后，西蒙·盖斯福德教授伦敦大学学院药剂学负责人、FabRx的联合创始人走进实验室，解释了他对Sintratec技术的看法:“选择性激光烧结在制药行业具有巨大的潜力。这使得片剂的制造无需使用粘合液(粘合剂喷射技术使用的液体)。”这是一个重要的优势，因为这些粘合剂可能会与药物相互作用。

西蒙·盖斯福德教授是伦敦大学学院药剂学系主任，也是FabRX的合伙人

SLS技术提供了显著的优势，特别是在所谓的多药丸(即含有几种药物的药片)的情况下。例如，对病人来说，一天吃一片多药丸比吃几片单药丸更方便。盖斯福德教授提出了另一个观点:“出于经济原因，制药业不太重视为小型患者群体生产药物。”3D打印技术使得为罕见疾病、小型患者群体或儿童和老人生产个性化药物变得更加容易。对于这些目标群体，可以根据治疗规范精确地给药。这将解决药房可用剂量有限的问题。

SLS作为研究的驱动力

当FabRx在2017年将第一个Sintratec套件投入运营时，第一批printlets的生产仅用了几周时间。继这些初步的成功成果之后，许多研究出版物和一本学术书籍已经出版。在FabRx实验室，自从购买了Sintratec套件后，它就成为了最受欢迎的研究工具之一。Gaisford教授总结道:“Sintratec套件是一个非常强大的系统，非常容易使用。由于我们能够开发许多新产品并不断提出新的研究想法，我们安装了第二个Sintratec套件”。这两款SLS打印机都是日常使用的。

在未来，FabRx还希望与制药行业合作开发一种替代的3D打印系统，用于高通量生产。法布里齐奥告诉我们:“我们现在正在寻找其他可以改变现状的方案。”如果SLS-3D打印机能够进入药店，3D打印专家可能会考虑回到社区药店带来创新。无论哪种方式，SLS都将带来新配方的医疗保健革命。