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3D打印的多藥物輸送裝置,成功地將雙歧桿菌增殖率提高到294.2%

3D打印前沿
2020
06/18
09:41
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評(píng)論
2020年6月18日,南極熊獲悉,浙江大學(xué)和德蒙福特大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)3D打印了一種多層給藥裝置(DDD),能夠?qū)⒁环N以上的藥物輸送到胃腸系統(tǒng)的不同部位。憑借其特有的芯殼幾何形狀,DDD可以裝載不同的藥物,以滿(mǎn)足各種緩慢和快速釋放的要求。研究人員認(rèn)為,他們的工作有可能通過(guò)對(duì)抗大腸桿菌來(lái)大大有利于人類(lèi)體內(nèi)微生物生態(tài)系統(tǒng)的建立。

△3D打印的DDDs,圖片來(lái)自德蒙福特大學(xué)


好 "細(xì)菌與 "壞 "細(xì)菌

人類(lèi)的內(nèi)臟是一大堆微生物的家園。這些腸道微生物對(duì)我們的營(yíng)養(yǎng)和健康有深遠(yuǎn)的影響。在 "好 "與 "壞 "細(xì)菌之間如此微妙的平衡下,天平稍有傾斜,就會(huì)導(dǎo)致肥胖、過(guò)敏甚至癌癥等一系列健康問(wèn)題。有一個(gè)完整的產(chǎn)業(yè),專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)用于食用的益生菌(含有有益微生物活培養(yǎng)物的酸奶和片劑),可以與主餐一起吃。

3D打印多種藥物輸送系統(tǒng)

該團(tuán)隊(duì)使用電液動(dòng)力3D打印機(jī)制造了芯殼結(jié)構(gòu)纖維。這臺(tái)機(jī)器使他們能夠在納米級(jí)精確地堆疊和排列纖維,以開(kāi)發(fā)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。這樣一來(lái),DDD的幾何形狀就可以根據(jù)不同患者的釋放曲線進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)。研究人員為這項(xiàng)研究打印了一個(gè)正方形、一個(gè)整圓和一個(gè)半圓形。在每一個(gè)DDD中,蛋白多糖被儲(chǔ)存在芯層(聚丙烯酸樹(shù)脂II)中,而開(kāi)心果糖被儲(chǔ)存在殼層(醋酸纖維素)中。




DDD纖維的SEM成像,圖片來(lái)自德蒙福特大學(xué)


研究小組在模擬胃腸液中測(cè)試了DDDs,確定了它們的釋放率和拉伸強(qiáng)度。外殼層在12小時(shí)內(nèi)溶解,但核心層在72小時(shí)內(nèi)仍完好無(wú)損,有足夠的時(shí)間讓DDDs進(jìn)入腸道深處。經(jīng)測(cè)定,最大抗拉強(qiáng)度(整圈)大于0.22MPa,這是人體腸胃中的壓力。

DDDs成功地將雙歧桿菌(好菌)的增殖率提高到294.2%。除此之外,還發(fā)現(xiàn)DDDs對(duì)大腸桿菌(不太好的細(xì)菌)有明顯的抑制作用,最高達(dá)37%。鑒于這一可喜的結(jié)果,研究人員認(rèn)為,他們開(kāi)發(fā)的芯殼結(jié)構(gòu)對(duì)重新平衡人類(lèi)的腸道菌群極為有用。




DDDs的全圓、半圓和正方形幾何體,圖片來(lái)自
德蒙福特大學(xué)


更多的研究細(xì)節(jié)可以在題為 "A core-shell multi-drug platform to improve gastrointestinal tract microbial health using 3D printing "的論文中找到。該書(shū)由 Li-Fang Zhu, Xing Chen, Zeeshan Ahmad, Yu Peng, and Ming-Wei Chang共同撰寫(xiě)。


編譯自:3dprintingindustry




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