盘点：3D打印药品的研究现状及引领者

导读：增材制造在医疗保健领域最令人兴奋的应用之一是制药领域，其目前有越来越多的公司致力于开发三维打印药物的解决方案。药品3D打印的潜力是巨大的，因为 3D 打印可以带来一系列好处，例如个性化剂量、改进药物管理、更快的药物开发和即时制造。在本文中，我们将探讨 3D 打印药物新兴领域的这些优势、仍然面临的挑战，以及哪些公司正在引领行业前进。

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3D 打印药物提供什么

首先，3D 打印药物仍处于起步阶段。虽然部分 3D 打印药物已获得批准使用，但 3D 打印药物的广泛推广在很大程度上受到制药行业严格法规以及非常成熟的工作流程和流程的限制。然而，制药行业非常清楚 3D 打印可以提供的好处，并且显然将该技术视为药物开发和药物管理未来的一部分。

在药物开发中，3D 打印可以并且正在用于快速生产由不同配方组成的小批量药物。按需和内部打印这些实验药物的能力使研究人员能够在临床前阶段更快地评估药物，并尽早排除某些配方，并将时间和资源集中在最有前途的配方上。

可以说，药物 3D 打印最根本的好处与药物管理有关。首先，3D 打印药物将标志着批量生产、通用剂量的转变。相反，可以根据患者的情况定制剂量，从而减少服用多片药片的需要或将药物减半。也可以将多种药物组合成一个药丸，这将使给药变得更加简单。对于每天需要多片药片的患者来说，多重用药不再是一个挑战，因为活性成分的定制组合可以组合在一个药丸中。

3D 打印药物带来的另一个巨大机遇是改进和定制的释放曲线。例如，3D 打印可以制造不同形状和几何形状的片剂，以控制活性成分的释放方式，从而更有效地给药。 3D 打印带来的设计自由度也可以用来生产更容易吞咽的药丸。

人们还对利用 3D 打印提供即时药品生产感兴趣。这意味着 3D 打印机可用于药房或其他医疗机构，按需制造个性化药物，这将有助于克服供应链问题、最大限度地减少等待时间并减少浪费（特别是保质期有限的药物）。

3D 打印药品的发展阻碍

尽管存在许多符合 GMP 的药物打印技术，但 3D 打印药丸成为常见处方可能还有很长的路要走。这不仅是因为技术仍然相对较新（或者在某些情况下非常新），而且制药行业严格的监管框架需要很长时间才能适应。例如，当前医药市场的结构必须应对药物生产中引入 3D 打印的问题。

虽然目前 3D 打印高度集中于少数制造商，但 3D 打印的引入将带来分散供应链的所有变化。这意味着药品监管机构需要建立一个新的框架来监管不是在制药厂而是在医疗机构生产的药物。好消息是，全球各地的机构正在对新框架进行调查，例如英国和美国，英国已经起草了针对即时 3D 打印药物生产的监管策略，美国 FDA 办公室也正在研究新的框架。测试和研究正在研究制药行业的 3D 打印，旨在制定标准。

还有一些技术挑战需要解决。例如，伦敦大学学院的研究人员发现，某些活性成分无法使用基于SLA 的工艺成功打印。在需要热量的基于挤出的解决方案中，具有热不稳定性的活性成分的应用也受到限制。因此，需要进一步推进既满足打印要求又满足医疗保健标准的赋形剂的开发。还需要严格的过程控制和监控，以确保片剂精确打印且无缺陷。

3D 打印药物公司

正如我们所说，尽管初创公司数量不断增加，并且正在进行大量创新研究，但 3D 打印药物市场仍然有限。以下是引领 3D 打印药物发展的主要医疗科技公司。

阿普雷西亚制药公司

Aprecia Pharmaceuticals 成立于 2003 年，旨在利用 3D 打印技术最大限度地减少“药丸负担”并使用药变得更容易。为此，该公司开发了一种名为 ZipDose 技术的专有工艺。 ZipDose 是目前唯一获得 FDA 批准用于商业规模药品印刷的产品。该技术本身基于粉末粘合剂喷射方法，不需要使用任何热量。相反，它依靠水性液体将多层粉末粘合在一起。其结果是一种快速溶解的片剂，可填充高达 1,000 毫克的定制剂量。这些药片接触水后几秒钟内就会溶解，使口服给药更容易。Aprecia 的 ZipDose 技术已经有了商业应用：自2016 年以来，它已被用于生产 SPRITAM，一种用于治疗癫痫发作的药物。该药物的快速溶解特性使得四岁儿童可以轻松服用，因为他们可能难以吞咽传统药片。 SPRITAM是第一个获得美国食品和药物管理局批准的3D打印药物。

Doser

荷兰公司 Doser宣称其使命是彻底改变药品的输送方式。该公司的 DoseRx1 系统是一款开放式、符合 GMP 要求的 3D 打印机，能够打印内部含有定制剂量药物的药片。该机器使用质量受控的可再填充墨盒，其中包含打印药物所需的配方。用户只需插入不锈钢墨盒并在 3D 打印机菜单中选择适当的剂量即可。该机器可以打印 80% 的所有口服活性药物成分 (API)，可以以每小时 100 至1000 剂量的速度打印半固体或液体制剂，并且可以在低温下运行以保持质量和功效的活性成分。 Doser 的平台最近被荷兰药物配制和定制药物专家 Transvaal Apotheek 采用。

△诺丁汉大学开发的 3D 打印物

埃森蒂斯

虽然德国公司 Exentis Group AG本身并不打印药品，但它开发了一种专有的 3D 丝网印刷技术，该技术可以使用各种材料在洁净室环境中使用，包括生物打印和药品。该技术最近得到了展示，Exentis 在 30 分钟内 3D 打印了 6,000 个金属微过滤器，并刚刚被一家意大利 CDMO 制药公司采用。在制药领域，该技术可用于大规模生产具有“灵活定义的释放曲线”的片剂，单个系统每年可打印多达 2 亿片片剂。该公司表示，该公司已准备好首次公开募股，其3D丝网印刷平台已被用于开发治疗糖尿病、癫痫和帕金森病的药物，其他应用领域包括营养补充剂和兽药。

FabRx

英国生物技术公司 FabRx成立于2014 年，是伦敦大学学院的衍生公司，是 3D 打印药品的先驱。如今，该公司销售两种用于制作个性化打印件的打印平台：M3DIMAKER 1（专为研发和小批量生产而设计的单打印头系统）和 M3DIMAKER2（具有更高吞吐量能力的多打印头系统）。 FabRx 的技术提供了可更换打印头系统，使用户能够使用半固态挤出、熔融沉积建模或直接粉末挤出。 FabRx 的硬件配有软件平台和药物墨水开发服务（即 FabRx 与客户合作开发和验证可打印形式的不同活性成分）。除了打印定制剂量之外，FabRx 的技术还可以个性化其他变量，例如片剂的味道和颜色。如果可能的话，它还可以将多种药物组合在一个片剂中。

MB医疗公司

MB Therapeutics成立于2022 年，是蒙彼利埃大学药学院、法国尼姆大学医院中心和位于巴约讷的一家专门从事工业 3D 打印系统开发的公司 Lynxter 之间的研究合作而诞生的。。这家年轻的公司正在建立一个用于开发和制造个性化 3D 打印药物的生态系统。该生态系统的核心是 MED-U Modular，这是一款 3D 打印机，可将凝胶或糊剂精确地挤出到由食品/药品级材料制成的可拆卸构建表面上。 MB Therapeutics 主要致力于改变儿童用药管理方式，目标是到 2026 年提供打印的个性化药物。目前，该公司正在与客户合作进行配方开发，包括表征活性成分、开发配方、优化 3D 打印过程，并生产技术批次进行试制。

默克

医疗科技初创公司并不是唯一追求 3D 打印药物的公司：大型制药公司也在探索这种可能性。 2020 年，Merck KGaA 宣布与 EOS 的姊妹公司 AMCM 合作，开发符合 GMP 的 3D 打印工艺，用于生产片剂配方。此次合作的目标是首先开发这项技术用于临床试验，并最终将其扩展到商业规模生产的全数字解决方案。该开发基于 AMCM 向位于德国达姆施塔特总部的默克创新中心提供的定制粉末床熔融技术。虽然合作伙伴尚未公开更新其合作情况，但据报道，默克公司也在探索其他药物 3D 打印技术的潜力，并且还与我们名单上的下一家公司 Triastek 合作。

三迭纪

中国公司三迭纪（Triastek）也是3D 打印药物的先驱。该公司成立于 2015 年，开发了其专有的药品熔融挤出沉积 (MED) 3D 打印技术。该工艺使用的原料由含有 API 的粉末原料混合成“可移动半固体”，然后软化并挤出成口服片剂，其结构适合特定的释放曲线。 2024年1月，Triastek获得美国FDA批准，开展3D打印胃潴留产品T22的IND申请。这使得 Triastek 处于临床开发阶段的 3D 打印药物产品总数达到四种，据称这使其“在开发产品数量方面位居全球 3D 打印药物领域之首”。 FDA 批准的消息是在最近的 Pre-C 轮融资（其中 Triastek 筹集了 2040 万美元）以及其 T21 治疗溃疡性结肠炎的首次人体试验取得成功之后发布的。 Triastek 还与礼来 (Eli Lilly)、默克 (Merck KGaA)、勃林格殷格翰 (Boehringer Ingelheim)、西门子 (Siemens) 和 Sperogenix 等大型制药公司建立了合作伙伴关系。

元一智慧

2023年，中国专注于医药3D打印领域的创新型公司深圳元一智慧医药科技有限公司（以下简称“元一智慧”）成立，据南极熊了解，元一智慧由具有工学背景的药剂学博士研究生创立，团队由广东药科大学、中国药科大学的硕博团队组建。公司核心目标为医药3D打印装备及产品方案提供商，主营业务包括医药3D打印装备及其解决方案和技术支持、标准与非标耗材定制、3D打印药物制剂、3D打印宠物制剂及其功能性食品研发。

除此之外，元一智慧开创了数字化药物递送系统（Digital drug delivery system）的全新剂型研发领域，提出药物递送的STLD技术，根据临床和药物动力学需求，通过制剂三维结构设计，实现对药物释放速度（Speed）、时间（Time）、空间（Location）和剂量（Dosage）的精准控制。

作为国内新成立的从事医药生物3D打印设备开发和应用开发的公司，自创立以来，致力于设备及其应用开发不断探索。据公司负责人陈博士介绍，元一智慧研发了基于墨水直写（Direct ink writing，DIW）的3D打印技术，具有常温或低温成型、四头多模成型的优势，将极大利好温敏生物材料的活性保持和复杂制剂结构的设计。