综述:药品3D打印的商业开发

3D打印生物医疗
2022
12/03
22:03
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导读:三维(3D)打印是医疗保健领域的范式转变。3D打印是一种制造技术,制造过程过程简单,比传统方法有优势。在药物治疗过程中,每个人都需要特定剂量和种类的药物,然而目前的主流治疗方法仍然是“一刀切”,这不利于患者的快速康复。3D打印可以提供更加个性化的诊疗方法。那么目前的药物3D打印发展如何,药物3D打印的商业化发展如何呢?请跟随南极熊一探究竟吧!
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2022年11月26日,来自印度的研究学者对上述问题进行了调研和分析,他们已经将研究发现发表在了《未来药学》(Future Journal of Pharmaceutical Sciences)中,题目为《药品的3D打印:从实验室规模到商业开发的方法》

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此综述旨在涵盖关于3D打印的药物、聚合物和技术方面的选择的不同观点。关于临床实践方面,此文还讨论了监管问题和工业潜力。研究显示,以患者为中心的药物剂型的个体化将在不久的将来成为现实。它将通过考虑遗传特征、生理和疾病状况来提供个体的剂量需求,并且具有不同几何形状的独特药物将装载和释放定制剂量,更容易地输送治疗剂量。该技术可以满足人们对剂量准确性和治疗效率需求,并且易于符合监管市场的cGMP(药品质量生产规范)要求。

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研究背景
个性化药物治疗是一种针对患者的方法,以高精度和准确的剂量治疗任何人。它具有较高的精确度,是以患者为中心的剂型。由于患者生理因素如年龄、体重和当前身体状况的变化,需要个体化用药。针对特定人群的特定疾病状况可以容易地制备成原型制剂。配方是根据个人的基本剂量制定的。如果使用比所需剂量略高的剂量,3D打印可以帮助减少标准剂型中常见的副作用。研究发现,不适当的剂量及其组合导致了75–85%的不良情况。

药物3D打印

●材料挤压3DP
FabRx 由伦敦大学学院的研究人员创建,旨在开发药物 3D 打印,并于 2020 年推出了 M3DIMAKER GMP 打印机,这是世界上第一台用于个性化药物的制药 3D 打印机。FabRx 首席执行官兼联合创始人 Alvaro Goyanes 表示,该打印机旨在为医院和药房准备个性化药物,或为临床前或临床试验生产小批量产品。

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M3DIMaker 是一种材料挤压型 3D 打印机,可将材料熔化并将其分层沉积在打印床上,以构建所需的结构。根据输入材料的形式,机器可以使用三种不同类型的打印头。

1.在熔融沉积成型 (FDM) 中,药物和其他成分在挤出机中组合,并在单独的制造步骤中形成细丝,然后细丝熔化并沉积在 FDM 打印机中。
2.在直接粉末挤出 (DPE) 中,粉末形式的成分直接送入 3D 打印机。
3.半固体挤出 (SSE) 在压力下从注射器中挤出凝胶或糊剂 。SSE 的工作温度低于 FDM 或 DPE,这使其适用于热敏药物

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M3DIMAKER 的功能包括在线质量控制程序和过程摄像监控。这些工具由FabRx自主开发的软件控制,以确保每个‘printlet’(3D 打印的药片)都包含它应有的剂量。

●热熔挤出沉积
Triastek(三迭纪) 是一家位于中国的 3D 打印技术平台公司,发明了一种热熔挤出式的药物沉积技术,称为MED。MED 技术将粉末转化为软化、熔融状态,然后逐层沉积以生产具有精心设计的几何结构的物体,Triastek 首席科学官兼加利福尼亚太平洋大学教授解释道,这种技术可用于在室温下处理热敏药物和打印药片,可用于解决药物输送挑战。同时MED技术,可以通过多样化的分层结构设计和高精度加工来获得复杂药物释放曲线的组合。

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Triastek 自己的两种 3D 打印药物产品 T19(用于类风湿性关节炎)和 T20(用于心血管和凝血障碍)已根据研究性新药申请获得 FDA 批准,并且该公司已开始使用临床药物进行药代动力学 (PK) 研究试验合同研究组织。这些试点试验的结果将有助于指导配方优化,以建立待上市的配方。一旦配方最终确定,Tristek 将进行大规模生产以进行关键临床研究。

Triastek 于 2022 年 7 月宣布与 Eli Lilly 建立合作伙伴关系,使用 3D 打印技术创建一种结构,允许在胃肠道中有针对性和程序化地释放药物 。MED有能力制造多层片剂,每一层都可控释放。该联合研究项目将研究赋形剂特性和工艺参数如何影响药物化学和物理稳定性,从而影响药物的释放曲线。

公司的MED 3D打印系统采用32个打印喷嘴阵列设计,能够以约每72小时132公斤的生产率制造三种不同材料的3D打印片剂。阵列设计可以使用多种材料进行大规模生产以制造复杂的结构。该设计能够扩大规模以满足大量药品的制造需求,或者缩小规模以生产更少量的罕见病产品。

●"腔内”打印
Aprecia Pharmaceuticals 推出了一种小尺寸 3DP 技术,该技术使用粘合剂喷射直接在泡罩包装腔中形成 3D 打印片剂Aprecia是为数不多的获得FDA批准的3D打印药物产品公司之一。2015年产品获得批准后,就开始规模化商业运营。现在,它有核心的药物3D打印技术,包含可进行敞开式腔内打印的粘合剂喷射3D打印系统;还拥有先进的配方和快速的原型制作平台;特别是发明了专利的ZipDose平台,可快速溶解口服剂量。除了生产自己的药品之外,Aprecia还许可其他公司来使用技术平台,扩大业务范围。

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直接在泡罩包装中形成药片有两个好处,一个是能够消除材料浪费并产生 99% 的产量。另一个好处是灵活性,每个单独的泡罩腔都可以有定制的配方和药片体积和尺寸。

总裁兼首席执行官Smith 解释说:“Z-Form Flex 允许研究人员生产具有不同配方或具有不同强度的相同基础配方的小批量药片,快速高效的药物原型制作能够以接近商业化的剂量形式更快地进入首次人体研究。这种 技术]可以更快地过渡到概念验证试验,或者节省宝贵的时间、金钱和资源。通过在单个泡罩腔水平上定制的逐层精确剂量来快速准确地修改配方的灵活性更好地支持剂量范围和适应性临床试验。”

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泡罩卡上的条形码和每个腔体上的二维码促进了临床开发和个性化药物输送,这种“数字指纹”可以在整个供应链中实现精确的监管链。Z-Form Flex 占地面积小,大约 4 英尺 x 10 英尺,这降低了建造和运营的成本和对环境的影响。此外,设备易于清洁,效率很高,可提高小批量生产的效率。Z-Form Flex 平台专为各种生产量而设计。

Aprecia 计划通过将平台缩小到实验室版本( Z-Form Lab )和大批量 GMP 商业生产( Z-Form Pro )来进一步完善该平台。这两个系统目前都处于开发的设计阶段,目的是让 Z-Form Pro 与传统工艺流程的串行输出相匹配。

Smith 说:“在大规模制造方面,Z-Form Flex 为连续制造和实时制造创造了潜力,传统制造中的许多离散步骤,例如造粒、干燥、压缩和封装,现在都包含在一个小而紧凑的占地面积内,并发生在泡罩腔内。”


药物3D打印是一项新兴技术,它可以大规模生产不同剂型的药物,可根据需要量身定制个性化的药物治疗。在低剂量产品中,可以以高准确度和精密度配制强效原料药。各种药物监管需求和标准需要不断建立和完善,目前来看由监管机构将3D药物推向市场更容易被大众接受。

原文链接: s43094-022-00439-z.pdf (1.47 MB, 下载次数: 15)

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