3D打印药物仍处于早期阶段,但它们有潜力彻底改变医疗保健行业。
3D打印技术可以制造根据患者个体需求量身定制的药物。
这一创新可能包括设计为在体内以特定速率溶解的药物,或专门靶向特定组织或细胞的药物。
3D打印还可用于定制药物的特性,例如形状、大小、质地和颜色。
3D打印药物可能成为个性化医疗的未来。研究表明,打印出的片剂已达到足够的质量,可与传统工艺生产的片剂标准相媲美。
我们的新研究,发表于《国际药剂学杂志》(International Journal of Pharmaceutics),凸显了3D打印药物为患者带来的前景。
如果我们能够将3D打印推广至日常应用,那么根据您的具体健康需求定制药物的近乎无限的潜力,可能比您想象的更早成为现实。
一刀切行不通
长期以来,药物的生产一直采用所谓的“一刀切”方式,片剂和胶囊只提供固定的几种剂量。但如果这些确定的剂量对您并不适用呢?
当药物只提供固定剂量时,很难避免服用过量或不足。在服用抗抑郁药等重要药物时,这可能会带来严重后果,因为剂量变化过快会引发副作用。
针对这些情况,传统的解决办法是尝试将片剂掰成两半或四分之一,以获得介于两者之间的剂量。但这并非对所有片剂都可行,即便可行,研究表明这往往会导致剂量不准确。
3D打印可以消除猜测,并为医疗专业人员提供灵活性,使其能够真正为您量身定制药物。
逐层打造
药物打印采用相同的技术,通过逐层构建片剂的方式实现,即将药物与其他经批准的成分熔融混合,以帮助其在胃中溶解。重要的是,只需向机器下达指令使其打印得更大或更小,即可按任何所需剂量进行3D打印。
在我们的概念验证研究中,我们能够3D打印出含有非常精确咖啡因剂量的片剂,而这在传统生产方法下极难实现。
我们不是基于有限的商业选择来确定剂量,而是先选定剂量,再相应地设计并打印片剂。
咖啡因虽然不常被视为一种药物,但本研究选择它十分重要,因为它是全球使用最广泛的行为类药物。试图减少咖啡因摄入量常常会引起头痛和恶心,原因在于难以准确降低剂量。这是诸多“一刀切”方式难以奏效的场景之一。
与尝试将传统咖啡因片剂分割成相同剂量相比,3D打印片剂被证明具有更为精确的剂量。
我们的研究结果表明,一种简便的工艺能够实现“在正确的时间为正确的患者提供正确的药物”。这是个性化医疗的指导原则之一。
医疗保健的变革
尽管3D打印已经存在数十年,但将其用于药物生产(尤其是在医院或药房环境中)却非常新颖。
得益于治疗用品管理局的监管,澳大利亚对药品实施严格的质量控制标准。目前言之尚早,无法判断该局将如何监管3D打印药物。
美国已有一款3D打印的癫痫药物Spritam获得美国食品药品监督管理局(FDA)批准上市。该打印工艺使所得片剂能够在口中迅速崩解,适用于吞咽困难的患者,但不提供剂量定制功能。
然而,看来我们正处于临床上实现定制化方案的边缘,在2021至2022年间,有三款新型3D打印药物获得FDA的新药临床试验批准,此外,过去几年还完成了若干其他临床试验。
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我们设想在药房和医院中配备3D打印机,以实现现场定制与真正的个性化。然而,就目前阶段而言,这未必意味着取代甚至与传统药物竞争。
当前3D打印技术的生产速度远低于传统制造。最大的益处很可能惠及用药方案特别复杂的患者,或服用抗抑郁药等特定类型药物的患者。因此,最需要的人群可能拥有专属的量身定制药物。
事实上,其可能性不仅限于选择正确剂量。药物3D打印的应用可能还包括将多种药物组合为单一的“复合药丸”,以及全面定制形状、大小、颜色或质地等特性。
我们设想数字医疗的一种演进形式,即3D打印与机器学习、人工智能和大数据等技术相结合,朝着真正的个性化医疗迈出下一个重大步伐。
这一未来需要研究人员、医疗专业人员和监管机构通力合作,以界定3D打印在医疗保健中的地位,但它或许能让我们只需轻触按钮,即可从当地药房或医院取得个性化药物。
