诺丁汉大学获600万英镑的拨款，促进3D打印药物的发展

2023年1月27日，南极熊获悉，英国诺丁汉大学增材制造中心(CfAM) 的研究人员从英国政府获得了600万英镑（740 万美元）的拨款，用于开发一个工具包，能够更有效地制造 3D 打印药物。该项目旨在按需创建个性化和定制的“智能产品”，推动创新更接近商业生产，包括假肢、含有生物分子等活性成分的生物药物，以及可以重建因慢性疾病受损的组织的活体膏药、伤口贴片。



该项目由 CfAM 教授和增材制造专家 Ricky Wildman 领导，来自诺丁汉大学工程学院和药学院的研究人员以及剑桥大学、雷丁大学和斯特拉斯克莱德大学以及波士顿等项目合作伙伴共同参与，这些团队将共同开发一个工具包平台，让行业能够识别、选择和处理正确的材料，以3D打印成新的再生药物和药物。


△配制可用于高级功能的 3D 打印材料。图片由 CfAM/诺丁汉大学提供。

用于医疗保健的3D打印
为了让医疗保健专业人员更快地获得最新的前沿科学信息，研究人员旨在改善从研究到开发和临床采用的途径。为此，向英国大学提供联邦资助的工程与物理科学研究委员会(EPSRC) 决定资助 Wildman 为期五年的项目。

Wildman 表示该项目能够提高3D打印的采用率，特别是在医疗技术领域。他进一步解释说：“目前英国制造业缺乏灵活性，这阻碍了3D打印在某些行业领域的发展。制造业需要能够快速、可预测且可靠地“调高”性能，以生产具有高级功能的产品。许多制药公司不知道如何使用3D打印将概念变为现实，因为他们不确定哪些材料是可3D打印的，制造过程中，材料的组合顺序是什么，或者不同的几何形状有什么区别，这个新项目旨在提供所有这些信息以实现商业应用。”

使用计算建模和机器学习，该团队将制定供行业使用的说明，以加快新药的开发周期，这可以将药物研发时间从两年缩短到六个月。此外，作为该项目的一部分，研究人员将开发和测试三种测试药物产品，这些产品都需要结合蛋白质或酶促进细胞生长，并且具有可定制、复杂和多材料的要求。


△用于口服生物治疗药物的固体片剂。图片由 CfAM/诺丁汉大学提供。

加速健康革命
正如 CfAM 所解释的那样，该选个木旨在提供能够缩短功能性 3D 打印产品的开发时间和生产的工具，从而在医药行业内实现广泛采用和竞争优势。为实现这一目标，该团队将首先展示3D打印能力，以提供先进的功能产品，特别是制药和生物技术部门，开发材料库将扩展3D打印生物墨水的当前功能，并开发一个连接合成、配方、筛选和沉积系统的工具包，以便快速评估和部署可3D打印的功能材料。

●根据诺丁汉大学的说法，该项目的目标是在医院、药房和英国国民健康服务体系(NHS) 中得到广泛的采用。合作者已经测试一种可以替代注射疫苗的生物药丸，如果成功，3D打印的个性化药丸可以很容易地被患者服用，从而减少物流、交付和药物管理方面的问题。

●此外，该小组正在开发一种可以平息炎症的肠道贴剂，可能有助于克罗恩病患者，克罗恩病是一种炎症性肠病 (IBD)，会导致消化道组织肿胀。该贴片将覆盖在内部区域并释放活性成分以帮助愈合和支持细胞更新。

NHS 顾问和诺丁汉大学医学院教授 Mohammad Ilyas 表示，通过建立细胞模型，将“提高人们对肠道功能的理解”。这位专家补充说，如果成功，将导致临床管理的范式转变，并开始使用自体组织工程疗法治疗肠道疾病。同样，诺丁汉大学医学与健康科学学院生命科学学院院长 Clive Roberts 表示，“虽然这些产品还处于起步阶段，但通过研究和发展，将证明3D打印工具包的使用价值，并能够展示如何结合材料提供安全、有效和低成本的个性化药物。”


△使用计算和算法方法来支持材料识别和产品设计。图片由 CfAM/CfAM 提供

其实，这不是Wildman教授进行的第一次3D打印创新。2021 年，这位专家找到了一种设计和制造定制医疗设备的新方法，通过结合多材料喷墨 3D 打印和遗传算法来提高性能和细菌抵抗力。在此之前，他还参与了一个3D 打印个性化剂量药物的项目。相信，在 Wildman 领导 CfAM 的情况下，3D打印研究可以帮助推进下一代按需医疗保健设备的开发，在众多关键行业中发挥价值，如生物制药、细胞疗法、再生医学、生物催化领域等。

药物3D打印市场前景究竟如何？
沙利文发布的《药物3D打印行业报告》指出，药物3D打印技术作为一种新兴技术，可应用于固体制剂领域，固体制剂以小分子药物为主导。近年来，小分子药物市场增长较快， 2016-2019年，全球市场规模从9,328亿美元增长至10,380亿美元，中国市场规模从7,226亿人民币增长至8,190亿人民币。2020年，新冠疫情影响了医药流通，全球和中国的市场规模均出现小幅下降。预计市场规模会持续增长，全球市场规模于2025年增长至11,813亿美元，中国市场规模于2025年增长至9,752亿人民币。

相较于传统固体制剂，3D打印药物能够更好的控制药物释放，提高药物疗效，减轻药物副作用，以及降低给药频次。目前已有数款3D打印药物IND获批进入临床阶段，未来随着更多3D打印药物的商业化，将为患者提供更好的用药选择，在以小分子为主的固体制剂市场中加速拓展及应用