諾丁漢大學獲600萬英鎊的撥款，促進3D打印藥物的發(fā)展

2023年1月27日，南極熊獲悉，英國諾丁漢大學增材制造中心(CfAM) 的研究人員從英國政府獲得了600萬英鎊（740 萬美元）的撥款，用于開發(fā)一個工具包，能夠更有效地制造 3D 打印藥物。該項目旨在按需創(chuàng)建個性化和定制的“智能產(chǎn)品”，推動創(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。



該項目由 CfAM 教授和增材制造專家 Ricky Wildman 領(lǐng)導，來自諾丁漢大學工程學院和藥學院的研究人員以及劍橋大學、雷丁大學和斯特拉斯克萊德大學以及波士頓等項目合作伙伴共同參與，這些團隊將共同開發(fā)一個工具包平臺，讓行業(yè)能夠識別、選擇和處理正確的材料，以3D打印成新的再生藥物和藥物。


△配制可用于高級功能的 3D 打印材料。圖片由 CfAM/諾丁漢大學提供。

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

Wildman 表示該項目能夠提高3D打印的采用率，特別是在醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域。他進一步解釋說：“目前英國制造業(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)測且可靠地“調(diào)高”性能，以生產(chǎn)具有高級功能的產(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，因為他們不確定哪些材料是可3D打印的，制造過程中，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，這個新項目旨在提供所有這些信息以實現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用。”

使用計算建模和機器學習，該團隊將制定供行業(yè)使用的說明，以加快新藥的開發(fā)周期，這可以將藥物研發(fā)時間從兩年縮短到六個月。此外，作為該項目的一部分，研究人員將開發(fā)和測試三種測試藥物產(chǎn)品，這些產(chǎn)品都需要結(jié)合蛋白質(zhì)或酶促進細胞生長，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/諾丁漢大學提供。

加速健康革命
正如 CfAM 所解釋的那樣，該選個木旨在提供能夠縮短功能性 3D 打印產(chǎn)品的開發(fā)時間和生產(chǎn)的工具，從而在醫(yī)藥行業(yè)內(nèi)實現(xiàn)廣泛采用和競爭優(yōu)勢。為實現(xiàn)這一目標，該團隊將首先展示3D打印能力，以提供先進的功能產(chǎn)品，特別是制藥和生物技術(shù)部門，開發(fā)材料庫將擴展3D打印生物墨水的當前功能，并開發(fā)一個連接合成、配方、篩選和沉積系統(tǒng)的工具包，以便快速評估和部署可3D打印的功能材料。

●根據(jù)諾丁漢大學的說法，該項目的目標是在醫(yī)院、藥房和英國國民健康服務(wù)體系(NHS) 中得到廣泛的采用。合作者已經(jīng)測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題。

●此外，該小組正在開發(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)，會導致消化道組織腫脹。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胞更新。

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


△使用計算和算法方法來支持材料識別和產(chǎn)品設(shè)計。圖片由 CfAM/CfAM 提供

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

藥物3D打印市場前景究竟如何？
沙利文發(fā)布的《藥物3D打印行業(yè)報告》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。近年來，小分子藥物市場增長較快， 2016-2019年，全球市場規(guī)模從9,328億美元增長至10,380億美元，中國市場規(guī)模從7,226億人民幣增長至8,190億人民幣。2020年，新冠疫情影響了醫(yī)藥流通，全球和中國的市場規(guī)模均出現(xiàn)小幅下降。預(yù)計市場規(guī)模會持續(xù)增長，全球市場規(guī)模于2025年增長至11,813億美元，中國市場規(guī)模于2025年增長至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獲批進入臨床階段，未來隨著更多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中加速拓展及應(yīng)用