隨著3D打印技術(shù)的出現(xiàn)，醫(yī)藥行業(yè)即將迎來(lái)第四次產(chǎn)業(yè)革命。傳統(tǒng)藥店將通過(guò)多種渠道實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，比如，藥店利用3D打印機(jī)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療護(hù)理，并修改患者的藥物治療方案。

在3D打印技術(shù)中，F(xiàn)DM（熔融沉積成型）是一種將熱熔性的線狀材料加熱熔化成形的方法。這一技術(shù)可用于生產(chǎn)定制藥物，它在制備特殊形狀的藥片、調(diào)控藥物固體存在形式比例、制備復(fù)方藥物制劑等方面存在明顯優(yōu)勢(shì)。

動(dòng)脈網(wǎng)編譯了3D打印藥物的相關(guān)研究報(bào)告。本篇報(bào)告介紹了FDM技術(shù)的最新進(jìn)展，并討論了其面臨的挑戰(zhàn)。只有制藥行業(yè)和藥店共同參與其中，才能將這項(xiàng)技術(shù)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，實(shí)現(xiàn)效益最大化。制藥公司可以大規(guī)模生產(chǎn)含有藥物有效成分的打印材料，同時(shí)保證質(zhì)量和安全性；而數(shù)字藥店可以根據(jù)特定的處方，將打印材料轉(zhuǎn)化為定制藥物。

商用的3D打印機(jī)必須滿足藥品制劑的衛(wèi)生要求，而且符合監(jiān)管和專(zhuān)利保護(hù)的規(guī)定。盡管這一技術(shù)的發(fā)展才剛剛起步，但3D打印藥物仍有望成為制藥領(lǐng)域有史以來(lái)最大的技術(shù)飛躍，而且如果進(jìn)展順利，這一目標(biāo)很快就會(huì)實(shí)現(xiàn)。

3D打印制藥：以自由成型的特性滿足個(gè)性化的需求

隨著工業(yè)革命的發(fā)展，尤其是在軟膠囊劑型出現(xiàn)后，大規(guī)模流水線生產(chǎn)改善了藥物治療方式。此后，盡管出現(xiàn)了現(xiàn)代化的工業(yè)設(shè)施，生產(chǎn)質(zhì)量也得到了提高，但制藥的基礎(chǔ)流程并沒(méi)有改變。

在過(guò)去的幾十年里，3D打印技術(shù)改變了人類(lèi)生活的方方面面，成為第四次工業(yè)革命的重要標(biāo)志之一。近年來(lái)，該技術(shù)在藥物制劑領(lǐng)域也顯示出了應(yīng)用潛力。因此，世界各地的專(zhuān)家指出，經(jīng)過(guò)兩個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，制藥領(lǐng)域終于有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)重大的技術(shù)飛躍。

與傳統(tǒng)方法相比，3D打印技術(shù)在藥物制造方面存在獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗�自由成型的特性能滿足不同患者個(gè)性化的需求，為他們制備特殊形狀的藥片、調(diào)控藥物固體存在形式比例和釋放特性、配制特定劑量的藥物。此外，在口腔、皮膚和植入式給藥方面，3D打印機(jī)可以幫助生產(chǎn)復(fù)雜精細(xì)的給藥裝置。

然而，要將3D打印技術(shù)應(yīng)用于大規(guī)模的藥物生產(chǎn)并不容易。針對(duì)這一問(wèn)題，F(xiàn)DM打印機(jī)可能不是最佳的解決方案。其原因在于多個(gè)方面，例如，壓片機(jī)的速度是打印機(jī)的60倍。因此，3D打印機(jī)也無(wú)法達(dá)到工業(yè)壓片機(jī)的速度，但它們肯定有助于解決目前療法存在的問(wèn)題，通過(guò)補(bǔ)充或替代傳統(tǒng)的藥物生產(chǎn)方式，滿足藥物治療的個(gè)性化需求。

另一方面，對(duì)于藥店來(lái)說(shuō)，3D打印和手動(dòng)操作的速度差異可能沒(méi)有那么大。3D打印機(jī)可以連接多個(gè)終端，同時(shí)進(jìn)行多個(gè)任務(wù)，以加快整體進(jìn)程。目前，為滿足患者的個(gè)人需求，傳統(tǒng)藥店采用的手動(dòng)操作流程仍與數(shù)百年前相似。例如，他們無(wú)法控制藥物的釋放特性，定制特定的劑型，生產(chǎn)的藥物也無(wú)法達(dá)到藥典所規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，從而危及患者的安全。

3D打印過(guò)程的自動(dòng)化，尤其是FDM技術(shù)的高精確度，都使藥品打印過(guò)程更加安全。它還可以避免劣質(zhì)產(chǎn)品的出現(xiàn)，改善個(gè)性化藥物的質(zhì)量。

FDM是一種3D打印技術(shù)，常用于制造給藥裝置。原因在于打印機(jī)的成本較低，打印的高準(zhǔn)確度能保證藥品質(zhì)量，以及熱熔擠出技術(shù)早在十年前就應(yīng)用于制藥領(lǐng)域。

FDM 3D打印機(jī)的原理如下：線狀的原材料經(jīng)過(guò)加熱的擠出頭處受熱變軟，定向地落在平臺(tái)上的XY平面，冷卻成型。在打印好一層材料后，計(jì)算機(jī)控制打印機(jī)的平臺(tái)沿Z軸下降（或擠出頭沿Z軸上升），擠出頭開(kāi)始在上一層之上繼續(xù)打印，如此往復(fù)直至形成一個(gè)三維產(chǎn)品。FDM常用的線狀打印材料為可生物降解的固態(tài)聚合物線材。

只有制藥公司和藥店共同參與，解決研究過(guò)程中遇到的問(wèn)題，才能讓3D打印產(chǎn)品真正進(jìn)入市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)效益最大化。FDM 3D打印機(jī)攜帶方便，操作相對(duì)簡(jiǎn)單，適用于從事復(fù)方的藥房。另一方面，制藥公司可以利用熱熔擠出法，大規(guī)模生產(chǎn)含有藥物有效成分的打印材料。這些中間產(chǎn)品最終轉(zhuǎn)化成個(gè)性化藥物，供藥店使用。

此外，3D打印個(gè)性化藥物可以解決遠(yuǎn)程醫(yī)療面臨的問(wèn)題（圖1）。作為醫(yī)療領(lǐng)域的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，遠(yuǎn)程醫(yī)療為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的應(yīng)用提供了更廣闊的發(fā)展空間。它充分發(fā)揮了大醫(yī)院或?qū)？漆t(yī)療中心的醫(yī)療技術(shù)和醫(yī)療設(shè)備優(yōu)勢(shì)，使醫(yī)生能夠?qū)︶t(yī)療條件較差地區(qū)的患者進(jìn)行遠(yuǎn)距離的診斷和治療。而3D打印技術(shù)可以根據(jù)虛擬處方打印藥物，讓傳統(tǒng)藥店實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

盡管3D打印技術(shù)在醫(yī)藥領(lǐng)域發(fā)展迅速，首款利用3D打印技術(shù)制備的藥物產(chǎn)品——SPRITAM？（左乙拉西坦）已經(jīng)上市，但仍有一些技術(shù)和監(jiān)管上的問(wèn)題需要解決。

（圖1：有數(shù)字藥房參與的遠(yuǎn)程醫(yī)療）

FDM技術(shù)的多功能性：打印給藥裝置

最近發(fā)表的一篇科學(xué)報(bào)告稱，F(xiàn)DM 3D打印機(jī)可以制造多種不同的給藥裝置。在SciFinder中輸入“3D打印”、“FDM”和“藥物”等搜索詞，會(huì)發(fā)現(xiàn)從2014年到2018年，共有54篇相關(guān)論文發(fā)表，這表明了該技術(shù)的應(yīng)用潛力（圖2）。

（圖2：在SciFinder數(shù)據(jù)庫(kù)中，從2014年至2018年，共有54篇關(guān)于利用FDM技術(shù)打印給藥裝置的研究論文。）

大多數(shù)報(bào)告是關(guān)于口服劑型的研究，其中片劑占最大比例（63％），其次是膠囊（11％）。在所有上市的藥物中，口服藥物占40％以上。能夠控制打印變量，是3D打印藥物的一個(gè)優(yōu)勢(shì)。

而FDM技術(shù)可以根據(jù)患者的個(gè)性化需求，精確配制不同的藥物。比如，利用3D打印制備個(gè)體化劑量的華法林鈉片，以及通過(guò)打印定制的嗎丁啉，增加藥物在胃中停留的時(shí)間，從而減少服用片劑的頻率。此外，在打印過(guò)程中，可以混合不同的聚合物，從而得到含多種藥物成分的藥品。比如，在打印多效藥物“polypill”時(shí)，加入酚咖片的有效藥物成分，最終可以調(diào)節(jié)藥物的釋放特性。

通過(guò)3D打印制備特殊形狀的藥片，可以有效提高患者的依從性。相關(guān)試驗(yàn)表明，患者愿意嘗試不同形狀的藥片，如甜甜圈形狀（圓環(huán)）。糖果形狀的藥物可以提高兒童對(duì)于口服制劑的接受程度，而加入其他的聚合物可以幫助掩蓋藥物有效成分的苦味�？刂扑幤�的形狀也有助于調(diào)節(jié)藥物的釋放特性，因?yàn)獒尫盘匦耘c藥片的表面積和體積有關(guān)。

（圖3：通過(guò)FDM 3D打印機(jī)制備的特殊形狀藥片）

另一方面，利用3D打印技術(shù)制備的膠囊具有更好的藥物療效。研究人員設(shè)計(jì)了多層片（兩種藥物層層相接）和兩類(lèi)雙囊片，每種片劑含兩種不同的藥物成分，而且分高、低兩種載藥量。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，兩種成分在藥片中獨(dú)立分層，沒(méi)有相互摻雜的現(xiàn)象。多層片中藥物的釋放與兩種藥物單獨(dú)的釋放相似，載藥量較高的片劑釋放略快，雙囊片中外側(cè)部分的藥片釋放完后，內(nèi)層部分的藥片才會(huì)釋放。這意味著利用FDM技術(shù)，可以制造多組分藥物，通過(guò)改變形狀等方式來(lái)調(diào)控藥物遲緩／緩釋特性。

其他利用FDM技術(shù)打印的制劑包括口腔膜劑和防護(hù)牙托。例如，阿立哌唑口腔膜劑通過(guò)多孔聚合物基質(zhì)加快了藥物的溶解速度；新型的個(gè)性化給藥裝置，形狀像防護(hù)牙托，其中含有丙酸氯倍他索，用于治療口腔炎癥。

此外，利用3D技術(shù)還可以打印用于皮膚給藥的粘合劑。比如，聚乳酸微針裝置能夠穿透豬的皮膚，并傳遞一種模型藥物。

在關(guān)于利用FDM技術(shù)打印給藥裝置的研究中，陰道環(huán)和植入劑分別占2％和7％（圖2）。比如，黃體酮陰道環(huán)的表面積或體積不同，會(huì)改變藥物的釋放速率；聚乳酸皮下植入劑可以持續(xù)釋放雙硫侖；含有吲哚美辛的乙烯－醋酸乙烯酯子宮內(nèi)避孕器也已設(shè)計(jì)出來(lái)。

在圖2中，其他復(fù)雜的給藥系統(tǒng)占6％的比例。例如，利用3D打印出的裝置，可以使核黃素片在胃酸中停留較長(zhǎng)時(shí)間，提高藥物吸收率，并確保藥物的持續(xù)釋放。雙囊片可以結(jié)合兩種藥物（利福平和異煙肼），用于治療結(jié)核病。

因此，通過(guò)3D打印技術(shù)，我們可以制造多組分藥物，并通過(guò)改變其形狀和結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)控藥物的釋放特性。然而，雖然已經(jīng)有了相關(guān)的試驗(yàn)和報(bào)告，但關(guān)于這一課題的研究并不全面。治療眼疾的載藥隱形眼鏡、治療真菌感染的聚合釘狀物、治療禿頂?shù)慕o藥頭戴裝置，這些都是有待測(cè)試的新型設(shè)備。