自2015年首款3D打印药物获批以来,药物3D制造技术持续突破。基于成熟的增材制造技术体系,制药行业通过工艺适配与创新,已开发出多种专用技术路径。这一进程得益于伦敦大学学院(UCL)制药生物技术衍生企业FabRx的深度参与,该公司专注口服剂型3D打印,其科学家PatricijaJanuskaite等研究者推动了技术落地。
熔融沉积成型(FDM/FFF)
FDM/FFF工艺是药物3D打印领域应用最广泛的技术之一。通过载药细丝的熔融沉积,可实现药丸的定制化生产。该技术的核心挑战在于精准调控挤出温度,以确保活性成分在加工过程中保持稳定。PatricijaJanuskaite指出:"FDM工艺支持多药联用(聚药制剂)及缓释/延迟释放片剂的制备。"
除直接使用载药细丝外,行业还开发出不影响药物稳定性的惰性细丝。例如MultiplyLabs的控释胶囊方案:通过3D打印技术构建超薄壁隔室,实现不同药物在30分钟至2小时内分阶段释放,单颗胶囊可集成4-5个独立隔间。该技术还推动了对复杂配方的开发,如Deglumed2023项目采用挤压工艺,为吞咽困难患者研发快速溶解的口服制剂。
直接粉末挤出技术
该技术源于首款3D打印药物ZipDose®的开发经验,通过调整材料孔隙率,可实现高载药量与快速崩解特性。FabRx已对此技术申请专利,其原理是利用单螺杆挤出机将活性成分与赋形剂的混合粉末通过喷嘴挤出成型。据FabRx团队介绍,该工艺支持持续释放或延迟释放剂型的制备。
立体光刻(SLA)
SLA技术通过光固化液体光聚合物或树脂实现药物制剂的成型。活性成分可整合至聚合物网络中,用于生产载药片剂或开发缓释医疗设备。该技术在多药物复合制剂领域展现出独特优势,可实现不同药物在单一3D胶囊中的精准组合。
选择性激光烧结(SLS)
SLS技术通过激光融合活性成分与共聚物的混合粉末,可制备具有控释、口腔分散等特性的药物剂型。UCL制药系主任、FabRx联合创始人SimonGaisford教授评价:"SLS技术开创了无粘合剂片剂的制造可能,区别于传统粘合剂喷射工艺。"
材料喷射打印技术
该技术虽源自2D打印原理,但通过改进已适用于药物制造。其工艺类似于粉末粘合技术:通过喷嘴将活性成分与赋形剂的组合墨水喷射至打印平台,随后利用粉末基质固化并粉碎成型。2019年,东安格利亚大学研究人员开发出热熔液滴3D打印工艺,采用压电系统控制的喷嘴沉积液滴。2024年,诺丁汉大学增材制造中心推出的多材料喷墨3D打印(MM-IJ3DP)技术进一步拓展了应用边界:其采用可溶性聚合物墨水(聚ACMO),经紫外线固化后可在片剂内部形成水溶性活性物质骨架。
除上述技术外,部分工艺还存在变体形式,多家制药企业正加速自有技术的开发或现有工艺的改进。越来越多的初创公司加入这一赛道,如法国企业MBTherapeutics等,共同推动药物3D打印技术的商业化进程。
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