諾丁漢大學(xué)獲600萬(wàn)英鎊的撥款,，促進(jìn)3D打印藥物的發(fā)展

2023年1月27日,，南極熊獲悉,，英國(guó)諾丁漢大學(xué)增材制造中心(CfAM) 的研究人員從英國(guó)政府獲得了600萬(wàn)英鎊（740 萬(wàn)美元）的撥款,，用于開(kāi)發(fā)一個(gè)工具包,，能夠更有效地制造 3D 打印藥物,。該項(xiàng)目旨在按需創(chuàng)建個(gè)性化和定制的“智能產(chǎn)品”,，推動(dòng)創(chuàng)新更接近商業(yè)生產(chǎn)，包括假肢、含有生物分子等活性成分的生物藥物,，以及可以重建因慢性疾病受損的組織的活體膏藥,、傷口貼片。



該項(xiàng)目由 CfAM 教授和增材制造專(zhuān)家 Ricky Wildman 領(lǐng)導(dǎo),，來(lái)自諾丁漢大學(xué)工程學(xué)院和藥學(xué)院的研究人員以及劍橋大學(xué),、雷丁大學(xué)和斯特拉斯克萊德大學(xué)以及波士頓等項(xiàng)目合作伙伴共同參與，這些團(tuán)隊(duì)將共同開(kāi)發(fā)一個(gè)工具包平臺(tái),，讓行業(yè)能夠識(shí)別,、選擇和處理正確的材料，以3D打印成新的再生藥物和藥物,。


△配制可用于高級(jí)功能的 3D 打印材料,。圖片由 CfAM/諾丁漢大學(xué)提供。

用于醫(yī)療保健的3D打印
為了讓醫(yī)療保健專(zhuān)業(yè)人員更快地獲得最新的前沿科學(xué)信息,，研究人員旨在改善從研究到開(kāi)發(fā)和臨床采用的途徑,。為此，向英國(guó)大學(xué)提供聯(lián)邦資助的工程與物理科學(xué)研究委員會(huì)(EPSRC) 決定資助 Wildman 為期五年的項(xiàng)目,。

Wildman 表示該項(xiàng)目能夠提高3D打印的采用率,，特別是在醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域。他進(jìn)一步解釋說(shuō)：“目前英國(guó)制造業(yè)缺乏靈活性,，這阻礙了3D打印在某些行業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展,。制造業(yè)需要能夠快速、可預(yù)測(cè)且可靠地“調(diào)高”性能,，以生產(chǎn)具有高級(jí)功能的產(chǎn)品,。許多制藥公司不知道如何使用3D打印將概念變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，因?yàn)樗麄儾淮_定哪些材料是可3D打印的,，制造過(guò)程中,，材料的組合順序是什么，或者不同的幾何形狀有什么區(qū)別,，這個(gè)新項(xiàng)目旨在提供所有這些信息以實(shí)現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用,。”

使用計(jì)算建模和機(jī)器學(xué)習(xí)，該團(tuán)隊(duì)將制定供行業(yè)使用的說(shuō)明,，以加快新藥的開(kāi)發(fā)周期,，這可以將藥物研發(fā)時(shí)間從兩年縮短到六個(gè)月。此外,，作為該項(xiàng)目的一部分,，研究人員將開(kāi)發(fā)和測(cè)試三種測(cè)試藥物產(chǎn)品，這些產(chǎn)品都需要結(jié)合蛋白質(zhì)或酶促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng),，并且具有可定制,、復(fù)雜和多材料的要求,。


△用于口服生物治療藥物的固體片劑。圖片由 CfAM/諾丁漢大學(xué)提供,。

加速健康革命
正如 CfAM 所解釋的那樣,，該選個(gè)木旨在提供能夠縮短功能性 3D 打印產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)時(shí)間和生產(chǎn)的工具，從而在醫(yī)藥行業(yè)內(nèi)實(shí)現(xiàn)廣泛采用和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),，該團(tuán)隊(duì)將首先展示3D打印能力，以提供先進(jìn)的功能產(chǎn)品,，特別是制藥和生物技術(shù)部門(mén),，開(kāi)發(fā)材料庫(kù)將擴(kuò)展3D打印生物墨水的當(dāng)前功能，并開(kāi)發(fā)一個(gè)連接合成,、配方,、篩選和沉積系統(tǒng)的工具包，以便快速評(píng)估和部署可3D打印的功能材料,。

●根據(jù)諾丁漢大學(xué)的說(shuō)法,，該項(xiàng)目的目標(biāo)是在醫(yī)院、藥房和英國(guó)國(guó)民健康服務(wù)體系(NHS) 中得到廣泛的采用,。合作者已經(jīng)測(cè)試一種可以替代注射疫苗的生物藥丸,，如果成功，3D打印的個(gè)性化藥丸可以很容易地被患者服用,，從而減少物流,、交付和藥物管理方面的問(wèn)題。

●此外,，該小組正在開(kāi)發(fā)一種可以平息炎癥的腸道貼劑,，可能有助于克羅恩病患者，克羅恩病是一種炎癥性腸病 (IBD),，會(huì)導(dǎo)致消化道組織腫脹,。該貼片將覆蓋在內(nèi)部區(qū)域并釋放活性成分以幫助愈合和支持細(xì)胞更新。

NHS 顧問(wèn)和諾丁漢大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授 Mohammad Ilyas 表示,，通過(guò)建立細(xì)胞模型,，將“提高人們對(duì)腸道功能的理解”。這位專(zhuān)家補(bǔ)充說(shuō),，如果成功,，將導(dǎo)致臨床管理的范式轉(zhuǎn)變，并開(kāi)始使用自體組織工程療法治療腸道疾病,。同樣，諾丁漢大學(xué)醫(yī)學(xué)與健康科學(xué)學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院院長(zhǎng) Clive Roberts 表示,，“雖然這些產(chǎn)品還處于起步階段,，但通過(guò)研究和發(fā)展,，將證明3D打印工具包的使用價(jià)值，并能夠展示如何結(jié)合材料提供安全,、有效和低成本的個(gè)性化藥物,。”


△使用計(jì)算和算法方法來(lái)支持材料識(shí)別和產(chǎn)品設(shè)計(jì),。圖片由 CfAM/CfAM 提供

其實(shí),，這不是Wildman教授進(jìn)行的第一次3D打印創(chuàng)新。2021 年,，這位專(zhuān)家找到了一種設(shè)計(jì)和制造定制醫(yī)療設(shè)備的新方法,，通過(guò)結(jié)合多材料噴墨 3D 打印和遺傳算法來(lái)提高性能和細(xì)菌抵抗力。在此之前,，他還參與了一個(gè)3D 打印個(gè)性化劑量藥物的項(xiàng)目,。相信，在 Wildman 領(lǐng)導(dǎo) CfAM 的情況下,，3D打印研究可以幫助推進(jìn)下一代按需醫(yī)療保健設(shè)備的開(kāi)發(fā),，在眾多關(guān)鍵行業(yè)中發(fā)揮價(jià)值，如生物制藥,、細(xì)胞療法,、再生醫(yī)學(xué)、生物催化領(lǐng)域等,。

藥物3D打印市場(chǎng)前景究竟如何,？
沙利文發(fā)布的《藥物3D打印行業(yè)報(bào)告》指出，藥物3D打印技術(shù)作為一種新興技術(shù),，可應(yīng)用于固體制劑領(lǐng)域,，固體制劑以小分子藥物為主導(dǎo)。近年來(lái),，小分子藥物市場(chǎng)增長(zhǎng)較快,， 2016-2019年，全球市場(chǎng)規(guī)模從9,328億美元增長(zhǎng)至10,380億美元,，中國(guó)市場(chǎng)規(guī)模從7,226億人民幣增長(zhǎng)至8,190億人民幣,。2020年，新冠疫情影響了醫(yī)藥流通,，全球和中國(guó)的市場(chǎng)規(guī)模均出現(xiàn)小幅下降,。預(yù)計(jì)市場(chǎng)規(guī)模會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)，全球市場(chǎng)規(guī)模于2025年增長(zhǎng)至11,813億美元,，中國(guó)市場(chǎng)規(guī)模于2025年增長(zhǎng)至9,752億人民幣,。

相較于傳統(tǒng)固體制劑，3D打印藥物能夠更好的控制藥物釋放,，提高藥物療效,，減輕藥物副作用,，以及降低給藥頻次。目前已有數(shù)款3D打印藥物IND獲批進(jìn)入臨床階段,，未來(lái)隨著更多3D打印藥物的商業(yè)化,，將為患者提供更好的用藥選擇，在以小分子為主的固體制劑市場(chǎng)中加速拓展及應(yīng)用