盤點：3D打印藥品的研究現狀及引領者

導讀：增材制造在醫(yī)療保健領域最令人興奮的應用之一是制藥領域，其目前有越來越多的公司致力于開發(fā)三維打印藥物的解決方案。藥品3D打印的潛力是巨大的，因為 3D 打印可以帶來一系列好處，例如個性化劑量、改進藥物管理、更快的藥物開發(fā)和即時制造。在本文中，我們將探討 3D 打印藥物新興領域的這些優(yōu)勢、仍然面臨的挑戰(zhàn)，以及哪些公司正在引領行業(yè)前進。

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3D 打印藥物提供什么

首先，3D 打印藥物仍處于起步階段。雖然部分 3D 打印藥物已獲得批準使用，但 3D 打印藥物的廣泛推廣在很大程度上受到制藥行業(yè)嚴格法規(guī)以及非常成熟的工作流程和流程的限制。然而，制藥行業(yè)非常清楚 3D 打印可以提供的好處，并且顯然將該技術視為藥物開發(fā)和藥物管理未來的一部分。

在藥物開發(fā)中，3D 打印可以并且正在用于快速生產由不同配方組成的小批量藥物。按需和內部打印這些實驗藥物的能力使研究人員能夠在臨床前階段更快地評估藥物，并盡早排除某些配方，并將時間和資源集中在最有前途的配方上。

可以說，藥物 3D 打印最根本的好處與藥物管理有關。首先，3D 打印藥物將標志著批量生產、通用劑量的轉變。相反，可以根據患者的情況定制劑量，從而減少服用多片藥片的需要或將藥物減半。也可以將多種藥物組合成一個藥丸，這將使給藥變得更加簡單。對于每天需要多片藥片的患者來說，多重用藥不再是一個挑戰(zhàn)，因為活性成分的定制組合可以組合在一個藥丸中。

3D 打印藥物帶來的另一個巨大機遇是改進和定制的釋放曲線。例如，3D 打印可以制造不同形狀和幾何形狀的片劑，以控制活性成分的釋放方式，從而更有效地給藥。 3D 打印帶來的設計自由度也可以用來生產更容易吞咽的藥丸。

人們還對利用 3D 打印提供即時藥品生產感興趣。這意味著 3D 打印機可用于藥房或其他醫(yī)療機構，按需制造個性化藥物，這將有助于克服供應鏈問題、最大限度地減少等待時間并減少浪費（特別是保質期有限的藥物）。

3D 打印藥品的發(fā)展阻礙

盡管存在許多符合 GMP 的藥物打印技術，但 3D 打印藥丸成為常見處方可能還有很長的路要走。這不僅是因為技術仍然相對較新（或者在某些情況下非常新），而且制藥行業(yè)嚴格的監(jiān)管框架需要很長時間才能適應。例如，當前醫(yī)藥市場的結構必須應對藥物生產中引入 3D 打印的問題。

雖然目前 3D 打印高度集中于少數制造商，但 3D 打印的引入將帶來分散供應鏈的所有變化。這意味著藥品監(jiān)管機構需要建立一個新的框架來監(jiān)管不是在制藥廠而是在醫(yī)療機構生產的藥物。好消息是，全球各地的機構正在對新框架進行調查，例如英國和美國，英國已經起草了針對即時 3D 打印藥物生產的監(jiān)管策略，美國 FDA 辦公室也正在研究新的框架。測試和研究正在研究制藥行業(yè)的 3D 打印，旨在制定標準。

還有一些技術挑戰(zhàn)需要解決。例如，倫敦大學學院的研究人員發(fā)現，某些活性成分無法使用基于SLA 的工藝成功打印。在需要熱量的基于擠出的解決方案中，具有熱不穩(wěn)定性的活性成分的應用也受到限制。因此，需要進一步推進既滿足打印要求又滿足醫(yī)療保健標準的賦形劑的開發(fā)。還需要嚴格的過程控制和監(jiān)控，以確保片劑精確打印且無缺陷。

3D 打印藥物公司

正如我們所說，盡管初創(chuàng)公司數量不斷增加，并且正在進行大量創(chuàng)新研究，但 3D 打印藥物市場仍然有限。以下是引領 3D 打印藥物發(fā)展的主要醫(yī)療科技公司。

阿普雷西亞制藥公司

Aprecia Pharmaceuticals 成立于 2003 年，旨在利用 3D 打印技術最大限度地減少“藥丸負擔”并使用藥變得更容易。為此，該公司開發(fā)了一種名為 ZipDose 技術的專有工藝。 ZipDose 是目前唯一獲得 FDA 批準用于商業(yè)規(guī)模藥品印刷的產品。該技術本身基于粉末粘合劑噴射方法，不需要使用任何熱量。相反，它依靠水性液體將多層粉末粘合在一起。其結果是一種快速溶解的片劑，可填充高達 1,000 毫克的定制劑量。這些藥片接觸水后幾秒鐘內就會溶解，使口服給藥更容易。Aprecia 的 ZipDose 技術已經有了商業(yè)應用：自2016 年以來，它已被用于生產 SPRITAM，一種用于治療癲癇發(fā)作的藥物。該藥物的快速溶解特性使得四歲兒童可以輕松服用，因為他們可能難以吞咽傳統(tǒng)藥片。 SPRITAM是第一個獲得美國食品和藥物管理局批準的3D打印藥物。

Doser

荷蘭公司 Doser宣稱其使命是徹底改變藥品的輸送方式。該公司的 DoseRx1 系統(tǒng)是一款開放式、符合 GMP 要求的 3D 打印機，能夠打印內部含有定制劑量藥物的藥片。該機器使用質量受控的可再填充墨盒，其中包含打印藥物所需的配方。用戶只需插入不銹鋼墨盒并在 3D 打印機菜單中選擇適當的劑量即可。該機器可以打印 80% 的所有口服活性藥物成分 (API)，可以以每小時 100 至1000 劑量的速度打印半固體或液體制劑，并且可以在低溫下運行以保持質量和功效的活性成分。 Doser 的平臺最近被荷蘭藥物配制和定制藥物專家 Transvaal Apotheek 采用。

△諾丁漢大學開發(fā)的 3D 打印物

埃森蒂斯

雖然德國公司 Exentis Group AG本身并不打印藥品，但它開發(fā)了一種專有的 3D 絲網印刷技術，該技術可以使用各種材料在潔凈室環(huán)境中使用，包括生物打印和藥品。該技術最近得到了展示，Exentis 在 30 分鐘內 3D 打印了 6,000 個金屬微過濾器，并剛剛被一家意大利 CDMO 制藥公司采用。在制藥領域，該技術可用于大規(guī)模生產具有“靈活定義的釋放曲線”的片劑，單個系統(tǒng)每年可打印多達 2 億片片劑。該公司表示，該公司已準備好首次公開募股，其3D絲網印刷平臺已被用于開發(fā)治療糖尿病、癲癇和帕金森病的藥物，其他應用領域包括營養(yǎng)補充劑和獸藥。

FabRx

英國生物技術公司 FabRx成立于2014 年，是倫敦大學學院的衍生公司，是 3D 打印藥品的先驅。如今，該公司銷售兩種用于制作個性化打印件的打印平臺：M3DIMAKER 1（專為研發(fā)和小批量生產而設計的單打印頭系統(tǒng)）和 M3DIMAKER2（具有更高吞吐量能力的多打印頭系統(tǒng)）。 FabRx 的技術提供了可更換打印頭系統(tǒng)，使用戶能夠使用半固態(tài)擠出、熔融沉積建模或直接粉末擠出。 FabRx 的硬件配有軟件平臺和藥物墨水開發(fā)服務（即 FabRx 與客戶合作開發(fā)和驗證可打印形式的不同活性成分）。除了打印定制劑量之外，FabRx 的技術還可以個性化其他變量，例如片劑的味道和顏色。如果可能的話，它還可以將多種藥物組合在一個片劑中。

MB醫(yī)療公司

MB Therapeutics成立于2022 年，是蒙彼利埃大學藥學院、法國尼姆大學醫(yī)院中心和位于巴約訥的一家專門從事工業(yè) 3D 打印系統(tǒng)開發(fā)的公司 Lynxter 之間的研究合作而誕生的。。這家年輕的公司正在建立一個用于開發(fā)和制造個性化 3D 打印藥物的生態(tài)系統(tǒng)。該生態(tài)系統(tǒng)的核心是 MED-U Modular，這是一款 3D 打印機，可將凝膠或糊劑精確地擠出到由食品/藥品級材料制成的可拆卸構建表面上。 MB Therapeutics 主要致力于改變兒童用藥管理方式，目標是到 2026 年提供打印的個性化藥物。目前，該公司正在與客戶合作進行配方開發(fā)，包括表征活性成分、開發(fā)配方、優(yōu)化 3D 打印過程，并生產技術批次進行試制。

默克

醫(yī)療科技初創(chuàng)公司并不是唯一追求 3D 打印藥物的公司：大型制藥公司也在探索這種可能性。 2020 年，Merck KGaA 宣布與 EOS 的姊妹公司 AMCM 合作，開發(fā)符合 GMP 的 3D 打印工藝，用于生產片劑配方。此次合作的目標是首先開發(fā)這項技術用于臨床試驗，并最終將其擴展到商業(yè)規(guī)模生產的全數字解決方案。該開發(fā)基于 AMCM 向位于德國達姆施塔特總部的默克創(chuàng)新中心提供的定制粉末床熔融技術。雖然合作伙伴尚未公開更新其合作情況，但據報道，默克公司也在探索其他藥物 3D 打印技術的潛力，并且還與我們名單上的下一家公司 Triastek 合作。

三迭紀

中國公司三迭紀（Triastek）也是3D 打印藥物的先驅。該公司成立于 2015 年，開發(fā)了其專有的藥品熔融擠出沉積 (MED) 3D 打印技術。該工藝使用的原料由含有 API 的粉末原料混合成“可移動半固體”，然后軟化并擠出成口服片劑，其結構適合特定的釋放曲線。 2024年1月，Triastek獲得美國FDA批準，開展3D打印胃潴留產品T22的IND申請。這使得 Triastek 處于臨床開發(fā)階段的 3D 打印藥物產品總數達到四種，據稱這使其“在開發(fā)產品數量方面位居全球 3D 打印藥物領域之首”。 FDA 批準的消息是在最近的 Pre-C 輪融資（其中 Triastek 籌集了 2040 萬美元）以及其 T21 治療潰瘍性結腸炎的首次人體試驗取得成功之后發(fā)布的。 Triastek 還與禮來 (Eli Lilly)、默克 (Merck KGaA)、勃林格殷格翰 (Boehringer Ingelheim)、西門子 (Siemens) 和 Sperogenix 等大型制藥公司建立了合作伙伴關系。

元一智慧

2023年，中國專注于醫(yī)藥3D打印領域的創(chuàng)新型公司深圳元一智慧醫(yī)藥科技有限公司（以下簡稱“元一智慧”）成立，據南極熊了解，元一智慧由具有工學背景的藥劑學博士研究生創(chuàng)立，團隊由廣東藥科大學、中國藥科大學的碩博團隊組建。公司核心目標為醫(yī)藥3D打印裝備及產品方案提供商，主營業(yè)務包括醫(yī)藥3D打印裝備及其解決方案和技術支持、標準與非標耗材定制、3D打印藥物制劑、3D打印寵物制劑及其功能性食品研發(fā)。

除此之外，元一智慧開創(chuàng)了數字化藥物遞送系統(tǒng)（Digital drug delivery system）的全新劑型研發(fā)領域，提出藥物遞送的STLD技術，根據臨床和藥物動力學需求，通過制劑三維結構設計，實現對藥物釋放速度（Speed）、時間（Time）、空間（Location）和劑量（Dosage）的精準控制。

作為國內新成立的從事醫(yī)藥生物3D打印設備開發(fā)和應用開發(fā)的公司，自創(chuàng)立以來，致力于設備及其應用開發(fā)不斷探索。據公司負責人陳博士介紹，元一智慧研發(fā)了基于墨水直寫（Direct ink writing，DIW）的3D打印技術，具有常溫或低溫成型、四頭多模成型的優(yōu)勢，將極大利好溫敏生物材料的活性保持和復雜制劑結構的設計。