研究人員開(kāi)發(fā)出3D打印的給藥系統(tǒng),，用磁場(chǎng)控制給藥速度

2020年4月29日，南極熊從外媒獲悉,， 英國(guó)和美國(guó)的研究人員開(kāi)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(chǎng)實(shí)現(xiàn)按需給藥,。

研究人員解釋說(shuō)：隨著個(gè)性化醫(yī)學(xué)和醫(yī)療設(shè)備需求的不斷增長(zhǎng),，近年來(lái)通過(guò)磁場(chǎng)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(kāi)發(fā)中,。

研究人員將這兩種技術(shù)結(jié)合起來(lái)，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(zhǎng)期、可重復(fù)使用的方法,。為了說(shuō)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(guò)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(shuō),，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(wú)效（劑量不足）或毒性（過(guò)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(lái)源：雷尼紹,。

研究人員寫(xiě)道，近年來(lái),，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┝浚瑢?dǎo)致藥物治療帶來(lái)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(lái)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(kāi)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(lái)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(lái)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(guò)植入物將腦部多巴胺神經(jīng)營(yíng)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(lái)源：雷尼紹,。

利用磁場(chǎng)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(kāi)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(guò)稱量前后的重量,，測(cè)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(lái)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(cè)試,，他們發(fā)現(xiàn)能夠通過(guò)控制磁場(chǎng)來(lái)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(kāi) "的狀態(tài),。相比之下，藥物釋放的開(kāi)關(guān) "關(guān)閉 "狀態(tài)可以通過(guò)放置在裝置底部的磁條來(lái)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