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(yuǎn)程控制的功能,，而且可利用集成的磁場實(shí)現(xiàn)按需給藥。

研究人員解釋說：隨著個(gè)性化醫(yī)學(xué)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(gè)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(diǎn)

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(jì)要能在時(shí)間,、速率和位置上調(diào)節(jié)藥物釋放，研究人員認(rèn)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(dāng)大的進(jìn)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(gè)性化醫(yī)學(xué)領(lǐng)域引起了人們的廣泛關(guān)注，因?yàn)樗�能�?"綜合考慮患者自身的藥物基因組學(xué),、解剖學(xué)和身體狀況，為患者提供卓越的治療方案",。由于不恰當(dāng)?shù)膭┝�,，�?dǎo)致藥物治療帶來的各種不良反應(yīng),，人們對(duì)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(duì)這些挑戰(zhàn),，滿足個(gè)性化醫(yī)學(xué)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(shí)上，來自貝爾法斯特女王大學(xué)的科學(xué)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(jìn)展來自于雷尼紹公司,，該公司發(fā)起了一項(xiàng)醫(yī)學(xué)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(qiáng)調(diào),，F(xiàn)DM 3D打印由于其 "成本效益高、省時(shí)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(chǔ)液器和磁性聚二甲基硅氧烷(PDMS)海綿,，創(chuàng)造了一種可以實(shí)現(xiàn)高度精確,、動(dòng)態(tài)地、即時(shí)地給藥系統(tǒng),。

研究人員使用Solidworks設(shè)計(jì)了儲(chǔ)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(jì)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(jìn)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(dòng)控制裝置的藥物釋放,。當(dāng)將棒狀物放置在裝置的一側(cè)時(shí),，在20分鐘、55分鐘和140分鐘時(shí),，分別有50%,、80%和90%的藥物被溶解。這個(gè)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(shí)現(xiàn)，因?yàn)橹挥?0%的藥物在12小時(shí)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