3D打印正在以星火燎原之勢改變生產方式和生活方式,尤其是與各個行業的跨界相融已經成為一種趨勢。在醫療健康領域,從醫療模型展示到體內植入物打印,從醫療手術器具到術前手術方案制定,從細胞3D打印到可用于臨床的藥物3D打印,3D打印正在革新傳統的醫療模式,是大健康時代的科學化、個性化治療方案。
隨著美國FDA批準全球首款3D打印藥物上市,制藥成為3D打印在醫療領域技術推廣和打開市場應用的一個突破口。
3D打印制藥領域初顯端倪
FabRx是一家尋求商業化3D打印藥品和設備的公司,其實驗室配備有一臺四個噴嘴的MakerBot 3D打印機,可以進行藥品打印。其打印的藥品具有層次感,不同的層可能含有不同的藥物,或者同一種藥,但在胃中的釋放速度不同,這樣可以控制藥物的溶解。
目前,FabRx的3D打印藥片主要有安慰劑和含有不同濃度的撲熱息痛(一種常用解熱鎮痛劑)。
安慰劑Printlets由經過驗證的、具有生物相容性、可溶解于人體中的賦形劑制成,其中有些則用從超市購買的食物染料染色。而3D打印撲熱息痛片目前僅用于臨床前試驗。實驗室也在試驗各種不同形狀的安慰劑藥片,以了解人們對它們的反應。
這些獨特的3D打印Printlets已經在人身上進行了測試,反應良好。參與實驗的30個人對藥片的結構和技術態度積極,并指出對特定顏色或形狀的偏好。此項研究的全部結果將于今年晚些時候公布。
無獨有偶,荷蘭獨立研究機構TNO也順勢將3D打印技術拓展至醫療領域,并正在嘗試3D打印具有生物相容性的口服劑型(ODF)以便于人體安全攝入。
這項研究由TNO的預測健康技術(Predictive Health Technologies)高級業務開發人員Steven Erpelinck領導。TNO的研發團隊不僅在尋求通過3D打印技術來復制傳統制造的ODF,而且想要進一步完善它。通過3D打印技術,TNO認為藥品可以以更為廣泛多樣和自由的方式開發。在3D打印技術的幫助下,有些東西會變得更容易實現,比如活性藥物成分(API,即原料藥)的劑量與分配、輔料使用和分配,以及藥片的結構和形狀等。
3D打印藥品輕松解決吞咽障礙
3D打印更多地從人性化、個性化需求上做文章,易吞食服用是3D打印藥劑區別于傳統藥物的明顯特征。以全球首款獲批上市的“左乙拉西坦速溶片”為例,該藥品采用了Aprecia公司自主知識產權的ZipDose3D打印技術。生產出來的藥片內部具有豐富的孔洞,具有極高的內表面積,故能在短時間內迅速被少量的水融化。這樣的特性給具有吞咽性障礙的患者帶來了福音。
左乙拉西坦速溶片主要用于治療患有癲癇癥的兒童和成人。資料顯示,在美國,每年有300多萬的人受到活動性癲癇病的困擾,其中有超過14%是兒童患者。相當一部分患者往往具有一定程度的吞咽性障礙,常發生嘔藥、卡藥等情形,影響藥效的發揮,也有些兒童對口服藥片具有畏懼和排斥心理,不愿意按時服藥。而該藥片只需要一口水就能快速溶解,大大提高了口服藥品的舒適度,尤其是對于一些需要一次性服用大劑量藥物的患者來說,這種速溶片可以極大地減輕他們服藥的痛苦。
Aprecia公司的ZipDose3D打印技術以麻省理工學院(MIT)早期開發的3D成型技術為基礎,即采用靜電墨水噴嘴按照零件截面形狀,將液體黏結劑噴射在預先鋪好的粉末層上,使部分粉末粘接在一起,形成截面輪廓。一層粉末成型完成后,再鋪上一層粉末,進行下一層粉末的粘接,如此循環,最后經過后處理,形成原型制件。而且創新性地通過水流體將多層粉狀藥劑結合在一起,從而制造出多孔的水溶性藥劑,此法的顯著功能是使得高劑量的藥品不再難以吞咽。
定制藥劑精準性有望提高
Aprecia公司的SPRITAM藥片上市不僅是技術上的一次突破,也極大地鼓勵了3D打印技術在制藥領域的應用。早在2013年,就有土耳其工業設計師Ali Akay和印度工業設計師Bharat Joshi提出用藥品3D打印機實現“按需制藥”的設想,即通過將3D技術和制藥技術結合,醫生將藥方信息轉換為二進制的條形碼,醫生或者病人在3D打印機上按需打印,需要多少打多少,不需要則不打印。
這種設想主要針對病人對藥品數量的需求問題,可以有效地減少由于藥品庫存而引發的一系列藥品發潮變質、過期等問題。事實上,3D打印藥品最重要的突破是它能進一步實現為病人量身定做藥品的夢想。
傳統制藥方式是將各種藥材混合在一起,烘干后擠壓成型,成為通用藥物。這種制藥方法精準地確定了每一片藥的大小、形狀和劑量等參數,并使這些參數固定不變然后進行大規模的生產。
但是,因為病情和病人體質的變化,這種固定劑量的藥片并不完全適用所有患者或者處于不同病情階段的患者。常常會有這樣的情況,醫生囑咐病情好轉的病人把藥片掰成原先的一半后服用,因為他們不再需要那么大的劑量,但通過人工將藥品掰開的方式并不能保障藥品劑量的精準性。而3D打藥品則可以改善這種情況,醫生甚至可以根據每個人身體的代謝規律和DNA不同特點給病人開藥方,在打印時增加或者減少藥原液,打印出量身定做的藥物。
私人訂制藥品成為可能
3D打印制藥不僅可以根據病人的身體健康需求增減某種藥物的含量,還可以讓制藥從工廠生產線轉移到醫院甚至是患者家中。
這一切并非天方夜譚,而正在慢慢變成現實。3D打印可以讓醫生組合更廣的藥劑,甚至藥劑的核心價值是軟件而不是化學成分。因此,假藥可能不再會存在,甚至可以產生定制個人醫藥的方式。個人醫藥是基于人的基因組制定出生物機制,根據先天以及后期的因素來判斷這個人會得什么病。這樣治愈的藥物就很容易被打印出來。當然,處方藥的劑量將依賴于特定的個人需要,因此,它們將根據每個人來定制。
相對于傳統制藥方式,3D打印制藥要簡單、方便很多。這也意味著,患者不必去藥店購買處方藥了。處方病人可以去網上藥店購買他們自己的打印圖紙和化學油墨。使用特定的軟件和一個3D分子打印機進行制作。
除此之外,藥物或將變得更加便宜,第三世界國家將獲得更好的醫療。而醫藥企業不需要賣實際的藥物(創新藥物除外),他們將給患者創建和銷售正確的文件,使他們能夠在家里3D打印自己的藥物。
結束語:3D打印制藥能夠實現更高的精準性、個性化制藥,而且便于患者吞食服用,減少藥品生產環節,醫院或個人甚至可以按需打印相關藥品,對于精準醫療、方便患者購藥、解決藥品短缺等問題具有重要意義。隨著科技的進步,3D打印技術在醫療方面廣泛應用將是一股不可阻擋的潮流,3D打印藥品的普及和個性化醫療的實行也將指日可待。
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