用SLS打印可溶式药片，为医药3D打印开发新材料

南极熊从在最近发表在期刊《Materials》上的一篇文章中了解到，来自波兰克拉科夫教育大学的研究人员讨论了一种通过使用选择性激光烧结（SLS）来开发高度载药、强化的复合药物打印小片，以开发适合药物3D打印辅料的新方法。

△图片来源：Panchenko Vladimir/Shutterstock.com

背景介绍

一般来讲，增加药物在胃部停留时间的主要方法是使用浮动给药系统（FDDS）。近十年来，3D打印等增材制造技术已被用于创建药物输送配方。

在众多用于构建给药系统的3D打印技术中，选择性激光烧结（SLS）的使用是相当少见的。此外，对粉末的利用是SLS工艺最重要的优势之一。

SLS制备医药级材料主要模式是片剂，脂肪族聚酰胺，如尼龙，是SLS的首选材料。尼龙被利用来制作阿司匹林的可溶性和整体骨架片剂。在利用SLS的3D打印药品开发的早期，尼龙给药方法被开发出来。

不幸的是，药物释放时间已经延长到7-9天，这对于口服剂量类型时是无效的。另一个尚未解决的挑战是将大剂量的活性药物成分（API）纳入打印给药装置中。尼龙 12 (PA12) 是一种半结晶热塑性聚合物，由于可以使用商业染色的 PA12 粉末，因此广泛用于 SLS。

△打印颗粒案例。(a)技术图纸（尺寸为毫米），(b)打印的配方A（80/20/0/100）。图片来源：Kulinowski,。

研究内容

在这项研究中，作者介绍了利用SLS技术开发的由甲硝唑（Met）和烧结碳染色聚酰胺（PA12）制成的复合印迹。差示扫描量热法（DSC）和红外（IR）光谱法，以及对机械性能的评估，都被用来描述这些颗粒。此外，还评估了颗粒的功能质量，如在USP3和USP4仪器中的药物释放和浮动评估。

复合材料的热稳定性和其成分的特性都得到了验证。SLS 3D打印被用来制造由弹性不溶于水的PA12网状物和高浓度的Met结晶组成的复合打印件，还演示了在溶解过程中添加渗透剂的情况。此外，该团队还说明了确定3D打印中使用的辅料要求和寻找适当材料的必要性。

PA12被选为包含Met的相应烧结基质片的辅料。利用FDDS作为工作实例，证明了创建聚合物强化和高药物负荷复合配方的可行性。评估了惰性三维SLS打印辅料的特性，即尼龙用于Met的融入。对扩展的体外药物释放特性进行了研究，并评估了与溶解度调整相对应的可能的自由度。

△40倍放大的（a）配方A（80/20/0/100）的SEM图像；（b）50倍放大的配方D（90/10/0/75）；（c）100倍放大的配方A（80/20/0/100）；（d）100倍放大的配方D（90/10/0/75）。图片来源：Kulinowski

观察结果

在治疗剂量约为600毫克的情况下，有80%至90%的Met的打印品，硬度超过40N，质量很好，内部有多孔结构，确保了漂浮。在药物分解和漂浮过程中，有弹性的PA12网状物保持了小打印品的形状和结构。

低含量渗透剂的加入影响了药物的释放，而没有改变打印品的组成；80%的Met的释放时间在0.5到5小时之间。由于网状物占小打印品的10-20%，所以可以包括高治疗性的API剂量，如约600毫克的Met。尽管脆性药物成分的浓度很高，但仍达到了良好的机械特性。配方D只包括10% v/v的PA12，在最初的2小时内释放了大约80%的Met。

所开发的药物输送系统，当与打印品的潜在胃粘性结合时，有可能治疗幽门螺杆菌。DSC测量显示了粉末混合物和小颗粒的热性能的差异。添加少量的渗透剂，如2% v/v的NaCl，可以影响PA12/Met复合颗粒的药物溶解。

△USP3装置中3D打印小片的Met的平均释放曲线（n= 3）。图片来源：Kulinowski

结论

总之，本研究阐明了使用SLS制备一种由弹性不溶性PA12网状物组成的复合材料，其中加载有高比例的脆性（结晶）Met。药物-辅料组合被证明在DSC曲线方面会产生复杂的热效应，在选择打印参数时应考虑到这一点，这也为为塑造和修改药物释放曲线提供了一个新的自由度。

作者强调，需要确定3D打印中使用的辅料的要求，并寻找合适的材料。他们还认为，可以利用所开发的想法来设计其他的打印颗粒配方。

参考文献

Kulinowski, P., Malczewski, P., Łaszcz, M., et al. Development of Composite, Reinforced, HighlyDrug-Loaded Pharmaceutical Printlets Manufactured by Selective Laser Sintering—In Search of RelevantExcipients for Pharmaceutical 3D Printing. Materials 15(6) 2142 (2022).

https://www.mdpi.com/1996-1944/15/6/2142