研究人員開發(fā)出3D打印的給藥系統(tǒng)，用磁場控制給藥速度

2020年4月29日，南極熊從外媒獲悉， 英國和美國的研究人員開發(fā)出了一種3D打印設(shè)備，該設(shè)備具有可觸發(fā)和遠程控制的功能，而且可利用集成的磁場實現(xiàn)按需給藥。

研究人員解釋說：隨著個性化醫(yī)學和醫(yī)療設(shè)備需求的不斷增長，近年來通過磁場觸發(fā)的可按需給藥系統(tǒng)的需求量明顯增加。3D打印技術(shù)本身由于其高精度和精確的制造能力，已經(jīng)多次應(yīng)用于個性化劑型的開發(fā)中。

研究人員將這兩種技術(shù)結(jié)合起來，希望能夠創(chuàng)造一種可觸發(fā)的藥物釋放裝置，為癌癥等病癥和疾病的局部治療提供一種安全、長期、可重復(fù)使用的方法。為了說明該裝置的藥物釋放行為，研究人員成功地使用了一種抗癌物質(zhì)作為模型藥物。

給藥系統(tǒng)的優(yōu)點

研究人員表示：“給藥系統(tǒng)的目的，是為了提供預(yù)定的藥物釋放曲線，確保藥物化合物的最佳分布和吸收，通過提供更安全、更方便、更有效的給藥方式，提高治療效果，并最大限度地減少副作用，提高患者的依從性。"

然而，研究人員解釋說，傳統(tǒng)的給藥系統(tǒng)很難在狹窄的藥物治療范圍內(nèi)維持藥物濃度水平，以避免無效（劑量不足）或毒性（過量）。因此，重要的是，給藥系統(tǒng)的設(shè)計要能在時間、速率和位置上調(diào)節(jié)藥物釋放，研究人員認為，這將 "顯示出在遞送藥物，如止痛藥、激素和化療藥等方面有相當大的進步。"

△雷尼紹的藥物輸送裝置，圖片來源：雷尼紹。

研究人員寫道，近年來，個性化醫(yī)學領(lǐng)域引起了人們的廣泛關(guān)注，因為它能夠 "綜合考慮患者自身的藥物基因組學、解剖學和身體狀況，為患者提供卓越的治療方案"。由于不恰當?shù)膭┝�，導致藥物治療帶來的各種不良反應(yīng)，人們對定制化的劑型方法的需求也越來越多。

3D打印的給藥系統(tǒng)

為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，滿足個性化醫(yī)學和藥物劑型的需求，3D打印的給藥系統(tǒng)已經(jīng)被成功地用于和開發(fā)了各種應(yīng)用，以取代傳統(tǒng)制造的藥物給藥系統(tǒng)。研究人員表示，這得益于3D打印技術(shù)的精確制造能力，以及其與復(fù)雜材料的兼容性。" 各種技術(shù)如粉末基（PB）、立體光刻（SLA）、選擇性激光燒結(jié)（SLS）、噴墨打印和熔融沉積成型（FDM）等技術(shù)已經(jīng)在醫(yī)藥應(yīng)用中得到了探索。"

事實上，來自貝爾法斯特女王大學的科學家們最近發(fā)表的一篇特刊社論，探討了利用各種3D打印技術(shù)生產(chǎn)藥品和藥物遞送裝置。該論文探索了藥物遞送可以從3D打印中獲益的方式。最近，3D打印藥物輸送裝置領(lǐng)域的進展來自于雷尼紹公司，該公司發(fā)起了一項醫(yī)學研究，試圖通過植入物將腦部多巴胺神經(jīng)營養(yǎng)因子輸送到大腦受影響區(qū)域，幫助帕金森病患者。

△雷尼紹的藥物輸送裝置，圖片來源：雷尼紹。

利用磁場控制藥物釋放曲線

研究人員特別強調(diào)，F(xiàn)DM 3D打印由于其 "成本效益高、省時且用途廣泛，在開發(fā)藥物遞送裝置中的應(yīng)用也尤為突出。" 因此，研究人員利用FDM 3D打印的儲液器和磁性聚二甲基硅氧烷(PDMS)海綿，創(chuàng)造了一種可以實現(xiàn)高度精確、動態(tài)地、即時地給藥系統(tǒng)。

研究人員使用Solidworks設(shè)計了儲液器，使用Robo R2 FDM設(shè)備配合PLA材料打印。然后，他們制作了多孔磁海綿，并將其設(shè)計成底部中空的形狀。在被放置在3D打印的裝置中之前，研究人員將海綿圓柱體浸入模型藥物溶液--5-氟尿嘧啶（FLU）中，研究人員通過稱量前后的重量，測量了裝載到裝置中的藥物量。

△3D打印的藥物輸送裝置研究的圖形摘要，圖片來源：Colloids and Surfaces B: Biointerfaces。

研究人員使用磁條進行了一系列成功的測試，他們發(fā)現(xiàn)能夠通過控制磁場來主動控制裝置的藥物釋放。當將棒狀物放置在裝置的一側(cè)時，在20分鐘、55分鐘和140分鐘時，分別有50%、80%和90%的藥物被溶解。這個位置被研究人員稱為 "開 "的狀態(tài)。相比之下，藥物釋放的開關(guān) "關(guān)閉 "狀態(tài)可以通過放置在裝置底部的磁條來實現(xiàn)，因為只有10%的藥物在12小時內(nèi)可以釋放。

這篇題為 "Novel 3D printed device with integrated macroscale magnetic field triggerable anti-cancer drug delivery system "的論文發(fā)表在《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》上。作者為Kejing Shi、Rodrigo Aviles-Espinosa、Elizabeth Rendon-Morales、Lisa Woodbine、Mohammed Maniruzzaman和Ali Nokhodchia。

編譯自：3dprintingindustry