藥物3D打印制造技術(shù)全面盤點

lydiazhang   2017-08-18 14:33:00

3D打印技術(shù)用于不同領(lǐng)域時采用不同的打印方式,由于3D打印是增材制造過程,而將固態(tài)材料融化成液態(tài)后進行造型再凝結(jié)的方式具備更高的靈活性和可控性,因此大多數(shù)3D 打印技術(shù)都要經(jīng)過基礎(chǔ)材料融化過程。然而,用于藥物制劑的3D打印技術(shù)需要條件更加溫和的成型技術(shù),以避免藥物活性成分遭到破壞而使藥物失效。

1.噴墨打印法(inkjet printing)

藥物3D 噴墨式打印技術(shù)是通過藥物噴墨打印機將液態(tài)的黏結(jié)劑及藥物混合物形成小液滴并沉淀在基質(zhì)上制成藥物的技術(shù)。噴墨式打印技術(shù)的關(guān)鍵在于液墨的配制及精確控制液滴的噴射速度、位置、尺寸,以保證藥物的形態(tài)和質(zhì)量。ten Cate 等利用噴墨打印技術(shù)研究了一種微囊劑的制備工藝,采用帶有直徑為120 μm 噴嘴的打印設(shè)備,以亞麻籽油作芯液,卡拉膠溶于去離子水中作殼液,在包覆過程中將殼液溫度加熱到75 ℃,包覆后冷卻成型,其工藝原理圖如圖1 所示。Sandler 等研究了噴墨打印與柔性打印技術(shù)相結(jié)合的方法,以具有多孔結(jié)構(gòu)的無毒紙為基材,制作了具有控釋特性的固體制劑,其工藝流程示意圖如圖2 所示。該研究選用了核黃素磷酸鈉鹽和鹽酸普萘洛爾作為水溶性的模型藥,研究結(jié)果表明將藥物滲入到多孔介質(zhì)的基材中,不僅能控制藥物的沉積,且能控制藥物的結(jié)晶過程。

2.粉液黏結(jié)法(powder liquid bonding)

粉液黏結(jié)法藥物3D打印技術(shù)是將黏結(jié)劑通過噴頭以特定的運動軌跡噴射到藥物粉末中,待凝結(jié)后形成特定形狀的固體制劑。如圖3 所示,粉層升降臺沿z 方向上升,鋪粉輥將粉層升降臺上方的一層藥物粉末鋪設(shè)至成型升降臺上方,噴頭按照經(jīng)計算機輔助設(shè)計(CAD) 確定的固體藥物截面層輪廓信息,在水平面上沿x 方向和y 方向運動,并在鋪好的一層藥粉上,有選擇地噴射黏結(jié)劑,黏結(jié)劑滲入粉末的微孔中并使其黏結(jié),形成藥物的第一層截面輪廓,成型升降臺沿z 方向下降,如此循環(huán)送粉、鋪粉、噴黏結(jié)劑、成型的工序,直到完成最后一層的鋪粉與黏結(jié),最終形成所設(shè)計形狀的3D固體藥物。Wu 等利用粉液黏結(jié)法打印制作了用于骨結(jié)核治療的程序釋放植入多層片,藥物釋放曲線表明,抗菌藥按照異煙肼- 利福平- 異煙肼-利福平的順序有序地釋放,類似一個脈沖釋藥過程,這對充分發(fā)揮藥物的相互協(xié)同作用以及耐藥性的改善具有積極的意義。Yu 等以對乙酰氨基酚、乳糖、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)K30、甘露糖醇和膠體二氧化硅的混合粉末為原料,亞甲藍和PVP K30 溶于75%乙醇為黏合劑,打印制作了內(nèi)含散粉的殼- 核形式對乙酰氨基酚快速崩解片,體外溶出試驗表明97.7%對乙酰氨基酚在初始2 min 內(nèi)釋放。

3.熔融沉積法(fused deposition modelling)

熔融沉積法是通過加熱頭把熱熔性材料加熱到臨界狀態(tài),使其呈現(xiàn)半流體狀態(tài),然后加熱頭會在軟件控制下沿原先設(shè)計好的二維幾何軌跡運動,同時噴頭將半流動狀態(tài)的材料擠壓出來,材料瞬時凝固,形成有輪廓形狀的薄層。Goyanes 等通過將模擬藥物滲透到熔融性材料——聚乙烯醇中,再經(jīng)3D打印出模擬藥片,經(jīng)研究和分析,3D 打印出的藥片不僅具備較強的機械強度且外觀形態(tài)也不受熱應(yīng)力的影響。Skowyra 等將潑尼松龍經(jīng)一定條件孵化、滲透進入聚乙烯醇,制成載藥型3D 打印熔絲,經(jīng)檢測載藥量為1.9% 。制成的載藥型熔絲在230 ~ 250 ℃的高溫下融化后,經(jīng)3D 打印機噴嘴通過設(shè)計的運動軌跡打印得到潑尼松龍緩釋片劑,釋藥時間超過24 h。熔融沉積法3D 打印技術(shù)用于藥劑成型通常需要200 ℃的高溫使基材融化再成型,因此,使用該法得到的藥劑一般質(zhì)地較硬,更適宜制成緩控釋制劑,且要求藥物具備良好的熱穩(wěn)定性。

0

1674 0

發(fā)表評論

登陸后參與評論