FabRx在挤出式3D 打印头中集成压力传感器，通过压力控制来优化药品制造

2023年2月7日，南极熊获悉，总部位于英国的生物技术公司FabRx宣布正式推出其新的压力监测式半固体挤出机（SSE）打印头——SSE Laguna。

为了保证在打印半固体材料时的打印均匀性，这种新的受专利保护的质量控制系统采用了专门设计的压力反馈系统，与FabRx的M3DIMAKER STUDIO软件相配合。

△配备Laguna SSE喷头的M3DIMAKER打印平台的示意图。图片来自FabRx。

压力监测式打印头——SSE

SSE是一种3D打印方法，它采用基于注射器的打印头，挤出凝胶或糊状材料来生产所需的物体。据FabRx称，SSE技术已经被应用于制药业，为人体临床试验创造配方。为了进一步协助其临床实施，研究人员尝试使用压力传感器来保证打印质量，可以提供关于有关原位和精确打印条件下的可打印性数据。

本研究的目的是将压力传感器纳入SSE制药3D打印机，用于材料表征，同时采用过程分析技术（PAT）来监督3D打印过程。在这项分析中，通过改变温度、流速或喷嘴直径，在12种不同的条件下评估了三种不同的材料（软质凡士林、糊状物质和凝胶状物质）。这是第一次使用压力传感器来描述油墨的流变特性，这些流变特性显示出与温度有关的、可塑性的和粘弹性的行为。管理关键的材料特性和3D打印过程的变量可能会使设计质量（QbD）方法促进高保真3D打印过程，这对未来的个性化医疗至关重要。

在本研究中，一个压力传感器被连接到3D打印机的挤压筒上，用于实时记录半固体物质通过小号喷嘴在打印件生产中的流动行为。在整个打印过程中使用注射器，加上3D打印平台本身，消除了许多参数，如果以传统方式进行测试，即在打印前使用纹理仪、流变仪或其他设备来检查候选墨水，则必须监测这些参数。简而言之，所开发的设置使得简短的实验可以通过印刷平台本身进行。这不仅可以模拟出准确的打印条件，而且还可以用标注的最佳参数值立即开始3D打印。

以压力为导向的SSE电机驱动的打印头（Laguna SSE打印头）及其控制软件系统实现了打印条件下的质量特征。通过使用相同的加热室、注射器和喷嘴，有可能在整个打印过程中模拟柱塞在质量上的运动，使质量的机械特性能够在现场得到确定。众多的其他协变量，如热扩散或通过喷嘴和注射器筒壁的流动，都被消除了。

△压缩/收缩周期图，显示测试的两种挤压速度。图片来自FabRx。

增材制造领域的半固态挤压技术

此前，日本名古屋市立大学的一组研究人员利用鱼明胶创造了一种新型的3D生物打印药物输送系统。研究人员使用半固态挤压生物打印机打印了三种不同的贴片形状：圆柱体、环形体（甜甜圈）和网格线。所使用的水凝胶包含一种半合成的聚合物，主要成分是鱼明胶。选择这种动物是因为鱼明胶相对便宜，而且与任何个人或宗教信仰没有冲突。然后在贴片中填充DOX化合物，研究小组开始评估其释放率。

△3D 生物打印贴片。照片来自名古屋市立大学。

此外，一组希腊和意大利的研究人员调查了3D打印作为一种涂层技术的应用，以定制特定患者的药物释放率。研究人员通过半固态挤压3D打印技术对片剂内部的两种活性药物成分（API）进行部分包衣来调整其释放。利用实验设计方法，该团队能够通过调整3D打印涂层工艺的不同参数来定制所选的API释放曲线。