生物3D打印应用 | 打印高载药量速释片剂

片剂是一种原料药物或与适宜的辅料制成的圆形或异形的片状固体制剂，是我们在生病服用的药物当中最为常见的一种剂型。为了使药物能够进行大规模稳定生产，并能够被人体安全有效地吸收，药物通常需要满足以下几个要求：

1、一定的流动性：使得药物原料在生产过程中能够顺利流进模孔

2、一定的黏性：便于压制成型，但又不至于粘在模具或冲头上造成药物损失

3、良好的崩解、溶解性：遇到液体能够迅速崩解成细小的碎片并进一步溶解并被人体吸收

图1：常见的片剂形状

一般而言，药物有效成分本身很难同时满足上述所有的要求，因而在实际生产过程中会根据情况加入辅料，根据功能的不同分为填充剂（或稀释剂）、润湿剂（或粘合剂）、崩解剂、润滑剂（抗粘剂、助流剂）。辅料的添加虽然提升了制片的成功率，另一方面却带来了载药量低的缺点（通常为30-40% w/w）。因为在保证最终片剂重量、体积不变的情况下（通常是为了保证病人能够顺利吞咽），辅料的加入势必会减少有效成分的含量。同时，由于辅料和有效成分通常都为固体，因而如何将组分混合均匀也成为片剂制作的一大难题。

针对以上问题，CliveJ. Roberts课题组尝试用3D打印的方式，制作高载药量的速释片剂。由于取消模具的使用，同样的压制片剂效果可以通过使用少量高粘度的辅料来实现，因而大大提高了载药量，达到了80% w/w。实际操作中，作者将对乙酰氨基酚作为有效成分进行测试。将对乙酰氨基酚颗粒与辅料研磨后加入适量去离子水形成药物原料，通过regenHU生物3D打印机以及配套的针筒挤出式打印头将原料按照设定形状进行打印，其中片剂的形状设计是通过regenHU自行研发的3D建模软件BioCAD™完成。打印完成后放置于regenHU加温打印平台（80℃）进行后处理3小时，以蒸发原料中的水，从而达到最终高达80% w/w的载药量。

同时作者也对制作的片剂进行了相关检测，包括溶出试验、体外崩解、X射线粉末衍射、扫描电镜等，针对有效成分的晶型、结构、成分等进行了可行性分析，均得到较为满意的结果。这给药物制造提供了一种全新生产思路，作者甚至构想在未来，医生可以根据病人的个体化差异，使用3D打印技术进行药物的定制以达到药物效用最大化。

图2：作者构想的未来药物定制流程图

参考文献：

[1] 国家药典委员会. 中华人民共和国药典, 四部[S]. 北京: 中国医药科技出版社, 2015: 3.

[2] Khaled S A, Alexander M R, Wildman R D,et al. 3D extrusion printing of high drug loading immediate release paracetamoltablets[J]. International journal of pharmaceutics, 2018, 538(1-2): 223-230.

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