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從制藥的角度看3D打印對(duì)個(gè)(gè)性化醫(yī)療的影響

魔猴君  行業(yè)(yè)資訊   2368天前

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



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

 

為什么“個(gè)(gè)性化醫(yī)療”很重要?

 

Serajuddin博士表示,人與人之間存在個(gè)(gè)體差異,比如說(shuō)(shuō)即使是得了同種疾病的兩個(gè)(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)(gè)性化藥物則能夠根據(jù)患者個(gè)(gè)體需要或患者的遺傳結(jié)構(gòu)以及健康狀況進(jìn)(jìn)行個(gè)(gè)性化治療。

 

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

 

在制藥中怎樣應(yīng)用3D打印技術(shù)(shù)?

 

St. John’s 大學(xué)(xué)正在利用熔融沉積成形(FDM)3D打印技術(shù)(shù)制造藥物。該大學(xué)(xué)實(shí)(shí)驗(yàn)室中擁有完善的設(shè)施,在研究中,實(shí)(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)(chǎng)上雖有很多聚合物3D打印線(xiàn)材,但其中多數(shù)材料并不能用于制藥。比如說(shuō)(shuō)用于打印電子產(chǎn)(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)櫬蠖鄶?shù)藥物需要在服用后快速起效。

 

基于以上原因,實(shí)(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(guò)(guò)FDM 3D打印機(jī)進(jìn)(jìn)行熱熔擠出的材料。實(shí)(shí)驗(yàn)室在研究過(guò)(guò)程中,對(duì)這類(lèi)聚合物變軟的溫度(即材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)進(jìn)(jìn)行表征,并確定這類(lèi)材料能夠通過(guò)(guò)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)(shí)驗(yàn)室正在開(kāi)展的工作。


3D打印技術(shù)(shù)如何加速個(gè)(gè)性化醫(yī)療的發(fā)(fā)展?

 

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


現(xiàn)階段,3D打印技術(shù)(shù)在加速新藥研發(fā)(fā)方面具有更明顯的價(jià)(jià)值。這是由于,在新藥的臨床研究過(guò)(guò)程中,如果患者對(duì)某一劑量的藥物沒(méi)(méi)有反應(yīng),那么通過(guò)(guò)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)(fā)周期。


事實(shí)(shí)上,不僅是在新藥的臨床研究階段,3D打印將發(fā)(fā)揮作用以上作用,在藥物早期研發(fā)(fā)階段,3D打印技術(shù)(shù)也能夠發(fā)(fā)揮類(lèi)似作用。倫敦大學(xué)(xué)藥學(xué)(xué)院曾在《藥理學(xué)(xué)趨勢(shì)》一書(shū)中發(fā)(fā)表過(guò)(guò),藥物開(kāi)發(fā)(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)(guān)重要,而這一階段的失敗率很高,因此企業(yè)(yè)希望通過(guò)(guò)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(zhù)重要角色,但潛在的藥物必須通過(guò)(guò)經(jīng)(jīng)常在模型生物體上進(jìn)(jìn)行的臨床前實(shí)(shí)驗(yàn),才能進(jìn)(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(guò)(guò)提供快速靈活的方法來(lái)(lái)生產(chǎn)(chǎn)具有不同成分的小批量藥物,從而加速藥物的研發(fā)(fā)。


Serajuddin博士表示,未來(lái)(lái)當(dāng)3D打印技術(shù)(shù)成熟的時(shí)(shí)候,患者或許可以通過(guò)(guò)個(gè)(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)(gè)性化藥物。

 

block未來(lái)(lái)所有藥物都有必要個(gè)(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)(gè)性化劑量的藥物,比如說(shuō)(shuō)對(duì)于很多需要長(cháng)(zhǎng)期服藥的慢性病的患者來(lái)(lái)說(shuō)(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)(jīng)非常了解,因此并不需要個(gè)(gè)性化定制的藥物。

 

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


圣約翰大學(xué)(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(zhuān)用聚合物絲材來(lái)(lái)制造藥物。


根據(jù)魔猴網(wǎng)(wǎng)的市場(chǎng)(chǎng)觀(guān)察,國(guó)際上還有其他高校在使用同樣的3D打印技術(shù)(shù),開(kāi)發(fā)(fā)研發(fā)(fā)具有獨(dú)特性質(zhì)(zhì)的藥物。例如新加坡國(guó)立大學(xué)(xué)化學(xué)(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)(shù)和特殊聚合物絲材,研發(fā)(fā)緩釋藥片。藥片先通過(guò)(guò)計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)(jìn)行建模,藥片制造中的關(guān)(guān)鍵技術(shù)(shù)是通過(guò)(guò)包裹藥物的聚合物控制藥物的釋放率,就像編程一樣,通過(guò)(guò)調(diào)整聚合物的形狀來(lái)(lái)調(diào)整藥物釋放的時(shí)(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)(shù),還有一種更具革命性的制藥技術(shù)(shù)為分子級(jí)的3D打印技術(shù)(shù)。

 

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

來(lái)(lái)源:中國(guó)3D打印網(wǎng)(wǎng)

   
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