未來3D打印在制藥行業(yè)中的應用

2015年八月美國FDA批準首款3D打印技術生產藥物。目前，總部位于賓夕法尼亞的Aprecia制藥公司是全球唯一一家開發(fā)3D打印藥物的制藥公司。與3D打印相比，現(xiàn)有的生產線是不能生產特殊劑型的，需要其它技術，而這一技術正是3D打印。3D打印的原型可以追溯到20世紀90年代末，但是直到最近計算能力和微型組件才使之成為現(xiàn)實。3D打印機是步進式系統(tǒng)，技術來源于文檔打�。▏娔�和激光），以計算機控制滴液尺寸和化學成分。

以下四幅圖顯示了粉末第一層、液體層、粉末第二層……是如何被疊加在傳送帶上以形成最終劑型的。但是至于這個過程是否合法，現(xiàn)在還沒有官方機構審批這樣的制劑制作方法。

圖1所示，粉末細霧（輔料或原料藥或二者混合物）噴灑到移動帶上

圖2所示，液體用可控方法被滴落到粉末上

圖3所示，液體有選擇性地在多孔層與粒子相結合

圖4所示，該過程經(jīng)重復預先設定好的次數(shù)后，最終產生具有特定效力的劑型

FDA已經(jīng)開發(fā)草案指南，提供FDA關于技術問題的初步設想，特別是關于應用疊加制造（additive manufacturing）技術的機器。疊加制造（AM）是一個包含了3D打印的更廣泛的制造理念，指通過反復構建二維（2D）層并將每層結合來制造物品。制造者僅需要一個機器，在制造的過程當中無需更換工廠所用機器或公司所用設備就能迅速改變設計。由于科技迅速發(fā)展、AM制造機器越來越多，該項技術所吸引的投資逐漸增多，這項技術在醫(yī)療領域的使用也越來越頻繁。

所以，3D打印可以用于打印什么東西呢？

1. 個性化藥物劑型
3D打印為個性化醫(yī)療添加了一個新的維度，簡單地說就是生產個性化3D打印口服片劑。個性化3D打印的藥物可以幫助患者以不同的方式應對同樣的藥物。醫(yī)生或藥劑師能夠通過患者的個人信息（年齡、種族和性別）選擇最佳藥物劑量，代替原本大宗生產、相同劑量的藥物。3D打印還可以打印出多層次藥片，將不同藥片結合來治療多種疾病，讓病人在單次給藥中獲得所有所需藥物。這對于嬰幼兒患者、吞咽藥片有困難的人，和每天服用多種藥片并容易發(fā)生混淆的老年人來說是非常重要的。

2. 獨特藥物劑型
3D打印技術可用于創(chuàng)造獨特的劑型，通過3D噴墨打印技術創(chuàng)造無限劑型。這個想法將挑戰(zhàn)傳統(tǒng)藥物制造業(yè)�，F(xiàn)在這種創(chuàng)造新劑型的過程已經(jīng)在很多藥物上進行試驗，如滲透泵和多層劑型，后者的每一層API都以不同的比率分配。

3. 更復雜的釋藥行為
釋藥行為顯示了藥物在病人體內是如何進行分解的。3D打印技術通過在多層次矩形粉末層上打印一個粘結劑來制造個性化藥物，幫助藥物進行定向可控的釋放。這個api之間的屏障有助于研究人員深入研究不同的釋放行為，制造更有效的藥物。

4. 印刷活性組織
雖然目前3D打印活性組織的規(guī)模不大，據(jù)預測20年內這項技術將能打印出一個功能齊全的3D打印心臟。目前該技術的難點在于器官錯綜復雜的血管網(wǎng)絡。據(jù)Wake Forest再生醫(yī)學研究所主任稱，人體每個器官呈現(xiàn)出不同程度的復雜性。因此，盡管一些組織容易打印（如像人類皮膚一樣的平面結構），最困難也是最重要的領域是打印心臟、肝臟和腎臟。

3D打印目前已被應用于如牙科、醫(yī)療、植入等醫(yī)學領域，這些領域所用打印材料各不相同。牙科植入物大多使用金屬和陶瓷來打印牙冠，醫(yī)療行業(yè)則使用一系列生物材料。有人估計2014年3D打印在醫(yī)用市場營收為2.85億美元，并有望在其后6年復合年增長率達到19.1%。
3D打印為個性化醫(yī)療添加了新的維度，簡單來說就是生產個性化的3D打印口服片劑。

點評
醫(yī)用3D打印機的價格應隨著需求增加和政府補貼（研究資助）而下降。醫(yī)用3D打印的材料是塑料、金屬、陶瓷、供體細胞、骨結合劑、生物材料等。金屬粉末和生物材料價格昂貴，目前許多還處于研究中的生物材料未來將在醫(yī)用3D打印行業(yè)發(fā)揮重要作用。針對病人量身定制的矯形外科及頜面外科產品需求量增加，將擴大整個市場規(guī)模。與3D打印相關的組織工程學的進步越來越重要，3D生物打印的組織不久將問世。

北美是目前全球3D打印醫(yī)療行業(yè)最大的消費者，歐洲緊隨其次。可以預測，未來高成本和監(jiān)管障礙將阻礙市場發(fā)展，其它影響因素包括技術創(chuàng)新、打印機的效率和靈活性，及是否能獲得高質量材料。

3D打印新趨勢
以上我們所說的應用可能很有趣，其實對于一些特定的短期以及長期產品來說，3D打印必將成為其首選技術。

罕見病用藥（Orphan Drugs）：這些開發(fā)時間早、產量少的藥品之所以罕見的原因是由于A. 這種藥物已過了專利期；B. 這些藥物市場很小，生產利潤小于其生產成本。3D打印將使罕見病用藥的按需生產成為現(xiàn)實。在最好的情況下，生產線僅需要清洗兩個噴頭（一個是粉末，另一個是液體）和一個輸送帶。這樣不僅銷貨成本（COGS）最小化，而且零售成本也在大多數(shù)病人可觸及的范圍內。試問這會不會是一個雙贏的局面？請關注南極熊3d打印網(wǎng)。

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來源：世界制藥原料中國展CPhI