用于药物输送系统的3D打印无增塑剂亲水基质

来源：广西增材制造协会

国际研究人员一直在进行与3D打印药物相关的非常重要的工作，他们的研究结果在最近发表的“无增塑剂3D打印亲水基质：定量3D表面纹理、机械、溶胀、侵蚀、药物释放和药代动力学研究。”他们研究的重点是羟丙基甲基纤维素（HPMC），一种亲水性聚合物，可能具有制造基质片剂的巨大潜力。在这里，研究小组分析了不含增塑剂的3D打印亲水基质和载药细丝，检测了它们在体外和体内应用中的性能水平。

虽然全球的制药公司可能已经能够以适当的剂量和形状制造药物，有时可以负担得起3D打印它们，它们可以为患者提供未来的可能性，并通过患者特异性治疗。这已经在FDA批准Spritam（第一种3D打印癫痫药物）的情况下得到了证明。

本研究中使用的不同羟丙基甲基纤维素（HPMC）等级的规格

“虽然目前的方法很常见且具有成本效益，但它们几乎没有提供个性化和按需制造的机会，因为电脑的尺寸、形状和剂量的变化需要在每个制造步骤进行改造并对压片机进行改造，”“因此，需要一种能够生产具有各种强度的剂型的技术，例如3D打印，以实现个体的个性化治疗需求。”

以前的研究人员已经尝试使用各种不同的细丝，以及不同的复合材料和硬件来制造3D打印药物。聚合物是这类药物的极其常见的选择，其中使用增塑剂等组合使挤出更容易。然而，这些添加可能会对药物吸收产生负面影响。对于通过FDM进行3D打印，材料必须坚固且“机械强度”足以承受制造过程。可能会出现缝线问题，以及孔隙率过高的问题。为了弥补以前已知的障碍，研究小组避免使用增塑剂。他们还使用压汞孔隙率测定法和白光光学轮廓测定法测试和评估表面纹理。

“Glipizide是一种治疗2型糖尿病的磺酰脲类抗糖尿病药物，被用作模型药物。格列吡嗪是一种弱酸（pKa = 5.9），几乎不溶于水和酸，具有高渗透性（生物药剂学分类系统，BCS II），”研究人员说。“它似乎是一种有效的胰岛素促分泌剂，其在单次口服给药后1-3小时内达到峰值血浆浓度，消除半衰期为约2-4小时。这种快速吸收的药物具有快速消除率和短半衰期，使其成为考虑持续给药的合适候选药物。”

研究团队成功地在不使用增塑剂的情况下对HPMC材料进行3D打印。

（a）热熔挤出长丝和（b）3D打印亲水基质。

“总体而言，格列吡嗪和载药HPMC细丝的XRD光谱与DSC曲线一致，因此，两种方法均显示格列吡嗪具有晶体结构，而HPMC和载药细丝具有无定形性质。研究人员表示，这可能会增强溶解，但可能对稳定性产生负面影响。”

最终，加载的长丝确实产生3D打印的亲水基质，其厚度、直径和重量都相似; 然而，3D打印表面被发现“相当粗糙”。

3D打印亲水基质的几何和形态特征（n = 5，标准偏差在括号中）。