從制藥的角度看3D打印對(duì)個(gè)性化醫(yī)療的影響

魔猴君  行業(yè)資訊   2344天前

3D打印在藥物制造中的應(yīng)用潛力是快速、靈活的進(jìn)行按需定制化生產(chǎn)，但藥物制造對(duì)于定制化的需求并非是實(shí)現(xiàn)定制化的外觀那么簡(jiǎn)單，而是從藥品功能上實(shí)現(xiàn)定制化，具體來(lái)說(shuō)是按需制造具有不同劑量、物理特性或釋放曲線的藥物。

那么，基于3D打印的制藥技術(shù)對(duì)普通患者和現(xiàn)有的制藥方式、治療方式可能產(chǎn)生哪些影響呢？美國(guó)圣約翰大學(xué)（Saint John’s University）工業(yè)藥劑學(xué)教授Abu Serajuddin博士基于他所從事的藥物3D打印研究，對(duì)3D打印藥物定制在個(gè)性化醫(yī)療中發(fā)揮的作用談了幾點(diǎn)看法。本期，我們結(jié)合Abu Serajuddin博士從事的相關(guān)研究工作和觀點(diǎn)，從藥物定制的角度來(lái)了解3D打印在個(gè)性化醫(yī)療中的價(jià)值。

為什么“個(gè)性化醫(yī)療”很重要？

Serajuddin博士表示，人與人之間存在個(gè)體差異，比如說(shuō)即使是得了同種疾病的兩個(gè)不同患者，對(duì)治療藥物都可能存在不同的需求，或者是對(duì)劑量的需求有所不同。而個(gè)性化藥物則能夠根據(jù)患者個(gè)體需要或患者的遺傳結(jié)構(gòu)以及健康狀況進(jìn)行個(gè)性化治療。

但目前的藥物劑量是標(biāo)準(zhǔn)化的，比如說(shuō)治療某疾病的片劑是100毫克的，但患者實(shí)際所需的劑量高于或低于這個(gè)劑量，那么患者往往需要依靠粉碎或掰開藥片獲得所需劑量，但通過這種方式無(wú)法得到非常精確的劑量。總之，標(biāo)準(zhǔn)化劑量的藥物，無(wú)法滿足所有患者的需求。

在制藥中怎樣應(yīng)用3D打印技術(shù)？

St. John’s 大學(xué)正在利用熔融沉積成形（FDM）3D打印技術(shù)制造藥物。該大學(xué)實(shí)驗(yàn)室中擁有完善的設(shè)施，在研究中，實(shí)驗(yàn)室工作人員首先使用設(shè)備制造出藥物3D打印所需的絲材。

在制造絲材制之前，有一項(xiàng)很重要的工作是選擇適合藥物制造所需的聚合物材料。市場(chǎng)上雖有很多聚合物3D打印線材，但其中多數(shù)材料并不能用于制藥。比如說(shuō)用于打印電子產(chǎn)品塑料件的材料溶解速度是非常緩慢的，而制藥用的聚合物則需要能夠快速溶解，因?yàn)榇蠖鄶?shù)藥物需要在服用后快速起效。

基于以上原因，實(shí)驗(yàn)室選擇的適合用于制藥的聚合物材料往往是不易于通過FDM 3D打印機(jī)進(jìn)行熱熔擠出的材料。實(shí)驗(yàn)室在研究過程中，對(duì)這類聚合物變軟的溫度（即材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度）進(jìn)行表征，并確定這類材料能夠通過3D打印擠出的粘度。除此之外，用于3D打印的藥物制造用聚合物絲材還需要具有一定的韌性。這些都是實(shí)驗(yàn)室正在開展的工作。

3D打印技術(shù)如何加速個(gè)性化醫(yī)療的發(fā)展？

Serajuddin博士表示，從制藥的角度來(lái)看，3D打印可以更加靈活的按需制造具有個(gè)性化劑量的藥物。

現(xiàn)階段，3D打印技術(shù)在加速新藥研發(fā)方面具有更明顯的價(jià)值。這是由于，在新藥的臨床研究過程中，如果患者對(duì)某一劑量的藥物沒有反應(yīng)，那么通過3D打印可以迅速制造出不同劑量的藥片，這將縮短藥物的研發(fā)周期。

事實(shí)上，不僅是在新藥的臨床研究階段，3D打印將發(fā)揮作用以上作用，在藥物早期研發(fā)階段，3D打印技術(shù)也能夠發(fā)揮類似作用。倫敦大學(xué)藥學(xué)院曾在《藥理學(xué)趨勢(shì)》一書中發(fā)表過，藥物開發(fā)的早期階段對(duì)于確定分子是否具有可接受的毒性水平的治療潛力至關(guān)重要，而這一階段的失敗率很高，因此企業(yè)希望通過盡可能節(jié)約成本的方式識(shí)別候選藥物分子。雖然計(jì)算工具在篩查中扮演著重要角色，但潛在的藥物必須通過經(jīng)常在模型生物體上進(jìn)行的臨床前實(shí)驗(yàn)，才能進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段，部分研究涉及到測(cè)試不同的制劑和劑量以確定其效果。3D打印可以通過提供快速靈活的方法來(lái)生產(chǎn)具有不同成分的小批量藥物，從而加速藥物的研發(fā)。

Serajuddin博士表示，未來(lái)當(dāng)3D打印技術(shù)成熟的時(shí)候，患者或許可以通過個(gè)性化藥方，在具有3D打印藥物制造能力的藥房即可獲得所需的個(gè)性化藥物。

block未來(lái)所有藥物都有必要個(gè)性化制造嗎？

Serajuddin博士對(duì)此表示，并非有所有患者都需要個(gè)性化劑量的藥物，比如說(shuō)對(duì)于很多需要長(zhǎng)期服藥的慢性病的患者來(lái)說(shuō)，他們對(duì)于自己每天需要服用的藥物劑量、數(shù)量已經(jīng)非常了解，因此并不需要個(gè)性化定制的藥物。

目前的大規(guī)模藥物生產(chǎn)線每天可以制造數(shù)百萬(wàn)片藥物，迄今為止，現(xiàn)有制藥體系運(yùn)行良好。目前還很難說(shuō)，3D打印個(gè)性化藥物制造方式是否會(huì)在將來(lái)取代現(xiàn)有的制藥方式。但目前看來(lái)，至少對(duì)于新藥的臨床研究，3D打印個(gè)性化藥物制造技術(shù)將是有意義的，因?yàn)楫?dāng)臨床研究者并不確定一個(gè)人的通用成分時(shí)，醫(yī)生可以根據(jù)個(gè)人的基因組結(jié)構(gòu)確定藥物劑量，這時(shí)就可以應(yīng)用3D打印技術(shù)。

圣約翰大學(xué)Abu Serajuddin博士所從事的3D打印研究只是藥物增材制造的一種方式，即用FDM 3D打印機(jī)和藥物制造的專用聚合物絲材來(lái)制造藥物。

根據(jù)魔猴網(wǎng)的市場(chǎng)觀察，國(guó)際上還有其他高校在使用同樣的3D打印技術(shù)，開發(fā)研發(fā)具有獨(dú)特性質(zhì)的藥物。例如新加坡國(guó)立大學(xué)化學(xué)工程與生物工程系的助理教授Soh Siow Ling，利用FDM 3D打印技術(shù)和特殊聚合物絲材，研發(fā)緩釋藥片。藥片先通過計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行建模，藥片制造中的關(guān)鍵技術(shù)是通過包裹藥物的聚合物控制藥物的釋放率，就像編程一樣，通過調(diào)整聚合物的形狀來(lái)調(diào)整藥物釋放的時(shí)間間隔設(shè)置。

除了以上這些研究中應(yīng)用FDM 3D打印技術(shù)，還有一種更具革命性的制藥技術(shù)為分子級(jí)的3D打印技術(shù)。

該技術(shù)是由伊利諾伊大學(xué)的Martin Burke醫(yī)學(xué)博士發(fā)明的，作用是使化學(xué)物質(zhì)配比過程自動(dòng)化，通過將構(gòu)建模塊連接在一起，配比后的物質(zhì)然后產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。這項(xiàng)技術(shù)可以用于開發(fā)新藥，通過從頭創(chuàng)建分子，新藥將得到開發(fā)，可以顯著改善藥物的開發(fā)方式，3D打印由化學(xué)家需要數(shù)年才能開發(fā)的藥物。這一技術(shù)為實(shí)現(xiàn)藥物的大規(guī)模定制生產(chǎn)提供了可能性

來(lái)源：中國(guó)3D打印網(wǎng)