巴基斯坦使用3D打印优化可控制剂量的抗生素片剂
中国3D打印网７月５日讯，来自旁遮普大学，米尔普尔科技大学，巴哈丁·扎卡里亚大学和拉合尔女子大学的研究人员已经通过3D打印优化了可控制剂量的抗生素片剂。研究小组利用融合沉积建模（FDM）技术，以3D打印了相同大小的药片，但填充物和药物浓度的百分比却不同。研究小组确定了抗生素的释放速度与片剂的填充百分比之间存在直接联系，这使他们能够通过调整其打印参数来控制其剂量。该技术的未来应用可能会导致针对抗生素患者的个性化药物的开发，并提高重症患者的临床疗效。
巴基斯坦研究人员使用FDM 3D打印技术制造了具有不同填充百分比的药片（如图）。图片来自《未来医学》杂志。
3D打印的抗生素应用
抗生素是临床医生与病原体抗争和管理重大疾病的重要武器，具有增强患者护理甚至降低死亡率的潜力。采用最佳剂量方法对于获得这些益处以及抑制耐药性病原体的发展至关重要。
理想情况下，这些药物的剂量应根据患者情况定制，并针对特定疾病，以避免过量或不足的风险。尽管目前这在商业上不可行，但制药公司正越来越多地转向替代制造方法来开发可定制剂量的片剂。
使用3D打印来生产药物的优势在于，它允许以逐层方式构建不同的几何结构，并且在数字模型的指导下，可以控制剂量的释放。其他研究人员已经对3D打印测试了多种AM方法，但是巴基斯坦团队选择了FDM，因为它具有准确性，适应性和成本效益。此外，FDM简化了开发过程并提高了剂型的内置质量，使其成为生产定制药物递送系统的诱人技术。
该团队使用FDM 3D打印，试图控制广谱抗生素盐酸环丙沙星（ciprofloxacin-HCl）的剂量。该药对复杂的尿液，严重的下呼吸道，胆囊和腹腔内感染均有效。但是，为了有效抵抗这些疾病，每个患者的合适剂量将取决于疾病的进展程度以及年龄和体重等因素。此外，该药的强度变化很少，只能在市场上买到，并且在医院环境下进行批量购买既不可行也不经济。结果，研究小组开始开发具有不同剂量的环丙沙星盐酸盐片，以优化其对多种感染的功效，并使之可针对每个患者进行定制。
研究小组发现，填充量为25％的片剂的机械强度为340至400N，而更高百分比的片剂的机械强度接近495N。图片来自《未来医学》杂志。
制作3D打印的片剂
由于其熔点在190至210°C之间相对较低，使用聚乙烯醇（PVA）生物相容性和水溶性聚合物制成了这种片剂。通过热熔挤出（HME）技术使用Makerbot 3D打印机，以特定强度复制环丙沙星-HCl片剂。将聚合物熔体通过1.75 mm的圆形模具挤出，并引导到传送带上进行冷却并确保直径均匀。然后将挤出的长丝储存在气密容器中，总共制成八种配方，每批含50％强度的环丙沙星-HC，浓度为5％至20％（w / w）。
对挤出的长丝进行机械测试，以检查其相对于药物载量和组成的可印刷性，并将药物与市售药物进行比较。结果表明，将药物比例提高到15％或以上会导致机械强度较弱的细丝，这些细丝无法通过FDM工艺轻松印刷。另一方面，药物比例在10％或以下的长丝更坚固，可以成功制造。这是由于必须使用MakerBot 3D打印机才能使用直径为1.75毫米的细丝，以便达到所需的3D打印精度水平。
至关重要的是，该团队发现可以通过更改打印参数来更改溶解模式，并且可以成功地以25％，50％，75％和100％的填充百分比来打印片剂。此外，虽然填充百分比的增加可以预料到片剂的重量增加，但片剂的大小几乎保持不变。这些药物还显示出高再现性和对处理时的破坏的抵抗力，对于25％的片剂，其机械强度为340至400N，对于更高百分比的片剂，其机械强度接近495N。
虽然观察到25％的填充片剂在4小时内可完全释放药物，但50％，75％和100％的片剂在初次破裂后显示出较慢的释放。这表明，随着填充率的提高，药物的释放速度可能会减慢。在低（25％）聚合物填充片剂的情况下，由于其设计，由于片剂结构中存在通道，因此溶解也很快。随着更多的表面积暴露于溶出介质，药物释放主要取决于溶出度。
研究小组得出结论，FDM 3D打印可以有效地用于定制环丙沙星盐酸盐，并具有定制的口服剂量。通过调整打印参数来调整释放方式，并通过降低片剂的填充百分比来获得快速的药物释放。 3D打印的这一进步不仅可以使片剂具有特定于患者的剂量，而且可以提高危重患者的生存率。
研究团队说：“这项工作对于优化抗生素剂量具有潜在意义，这反过来又可以提高临床效果。该领域的进一步发展和成熟将使这一有前途的举动成为生产个性化药物的可靠方法。”
添加剂应用中使用的片剂
在过去的几年中，已经利用3D打印来生产药片来对抗各种不同的疾病。例如，来自伦敦大学学院（UCL）的一组研究人员使用3D打印创建了具有抗酒精和防止滥用作用的阿片类药物（曲马多）。研究人员制造了这种药片来应对因高强度止痛药处方过量而引起的日益严重的阿片类药物滥用全球健康危机。
全球制药公司默克公司与EOS集团旗下的AMCM合作，该公司生产定制的增材制造机器，使用粉末床融合技术开发和生产3D打印片剂。这种合作关系被视为“朝着行业数字化迈出的一步。”
英国3D打印制药公司FabRx使用3D打印为患有罕见代谢紊乱，枫糖浆尿病（MSUD）的儿童开发个性化药物。 FabRx的3D打印咀嚼片称为“ Printlets”，为定制量身定制的治疗剂量提供了一种快速，自动化的替代方法。
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