研究人员开发出3D打印的给药系统，用磁场控制给药速度

2020年4月29日，南极熊从外媒获悉， 英国和美国的研究人员开发出了一种3D打印设备，该设备具有可触发和远程控制的功能，而且可利用集成的磁场实现按需给药。

研究人员解释说：随着个性化医学和医疗设备需求的不断增长，近年来通过磁场触发的可按需给药系统的需求量明显增加。3D打印技术本身由于其高精度和精确的制造能力，已经多次应用于个性化剂型的开发中。

研究人员将这两种技术结合起来，希望能够创造一种可触发的药物释放装置，为癌症等病症和疾病的局部治疗提供一种安全、长期、可重复使用的方法。为了说明该装置的药物释放行为，研究人员成功地使用了一种抗癌物质作为模型药物。

给药系统的优点

研究人员表示：“给药系统的目的，是为了提供预定的药物释放曲线，确保药物化合物的最佳分布和吸收，通过提供更安全、更方便、更有效的给药方式，提高治疗效果，并最大限度地减少副作用，提高患者的依从性。"

然而，研究人员解释说，传统的给药系统很难在狭窄的药物治疗范围内维持药物浓度水平，以避免无效（剂量不足）或毒性（过量）。因此，重要的是，给药系统的设计要能在时间、速率和位置上调节药物释放，研究人员认为，这将 "显示出在递送药物，如止痛药、激素和化疗药等方面有相当大的进步。"

△雷尼绍的药物输送装置，图片来源：雷尼绍。

研究人员写道，近年来，个性化医学领域引起了人们的广泛关注，因为它能够 "综合考虑患者自身的药物基因组学、解剖学和身体状况，为患者提供卓越的治疗方案"。由于不恰当的剂量，导致药物治疗带来的各种不良反应，人们对定制化的剂型方法的需求也越来越多。

3D打印的给药系统

为了应对这些挑战，满足个性化医学和药物剂型的需求，3D打印的给药系统已经被成功地用于和开发了各种应用，以取代传统制造的药物给药系统。研究人员表示，这得益于3D打印技术的精确制造能力，以及其与复杂材料的兼容性。" 各种技术如粉末基（PB）、立体光刻（SLA）、选择性激光烧结（SLS）、喷墨打印和熔融沉积成型（FDM）等技术已经在医药应用中得到了探索。"

事实上，来自贝尔法斯特女王大学的科学家们最近发表的一篇特刊社论，探讨了利用各种3D打印技术生产药品和药物递送装置。该论文探索了药物递送可以从3D打印中获益的方式。最近，3D打印药物输送装置领域的进展来自于雷尼绍公司，该公司发起了一项医学研究，试图通过植入物将脑部多巴胺神经营养因子输送到大脑受影响区域，帮助帕金森病患者。

△雷尼绍的药物输送装置，图片来源：雷尼绍。

利用磁场控制药物释放曲线

研究人员特别强调，FDM 3D打印由于其 "成本效益高、省时且用途广泛，在开发药物递送装置中的应用也尤为突出。" 因此，研究人员利用FDM 3D打印的储液器和磁性聚二甲基硅氧烷(PDMS)海绵，创造了一种可以实现高度精确、动态地、即时地给药系统。

研究人员使用Solidworks设计了储液器，使用Robo R2 FDM设备配合PLA材料打印。然后，他们制作了多孔磁海绵，并将其设计成底部中空的形状。在被放置在3D打印的装置中之前，研究人员将海绵圆柱体浸入模型药物溶液--5-氟尿嘧啶（FLU）中，研究人员通过称量前后的重量，测量了装载到装置中的药物量。

△3D打印的药物输送装置研究的图形摘要，图片来源：Colloids and Surfaces B: Biointerfaces。

研究人员使用磁条进行了一系列成功的测试，他们发现能够通过控制磁场来主动控制装置的药物释放。当将棒状物放置在装置的一侧时，在20分钟、55分钟和140分钟时，分别有50%、80%和90%的药物被溶解。这个位置被研究人员称为 "开 "的状态。相比之下，药物释放的开关 "关闭 "状态可以通过放置在装置底部的磁条来实现，因为只有10%的药物在12小时内可以释放。

这篇题为 "Novel 3D printed device with integrated macroscale magnetic field triggerable anti-cancer drug delivery system "的论文发表在《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》上。作者为Kejing Shi、Rodrigo Aviles-Espinosa、Elizabeth Rendon-Morales、Lisa Woodbine、Mohammed Maniruzzaman和Ali Nokhodchia。

编译自：3dprintingindustry