打印出來的藥片

文/ Jamie Clayton

3D打印技術能夠將藥品生產提高到一個全新的水平，具有極強的量身定制潛力。但是，打印機真的能夠打印出高質量的藥品么？

3D打印機是如何改變藥品生產的——3D打印機打印出的高載藥量藥品具有快速崩解的特性，特別適合吞咽困難的患者服用。但這并不是3D打印藥品的全部價值，藥品3D打印技術將會進一步推動個性化醫療的發展。在不久的將來，藥店和醫院中的3D打印機或許會按照個性化的處方打印藥品。

2015年8月，第一種由3D打印技術生產的藥物獲得了美國食品藥品監督管理局（FDA）的批準，它是一種由很多孔洞構成，遇水即溶的高載藥量藥品。對于有吞咽困難的患者來說，這能大大緩解他們的病痛。醫藥界人士認為，這一新技術有著巨大的應用潛力。從長遠來看，開發人員希望3D打印制藥技術能夠進一步推動個性化醫療的水平以及“孤兒藥”的本地化生產。

無論是藥片大小和形狀，還是藥物有效成分釋放的靈活性，抑或是服藥方式，相比傳統的藥品生產，藥品3D打印技術都更具優勢。此外，這項技術還能明顯降低藥品生產的成本。在安裝好3D打印機后，只需供給藥物原材料和設置打印操作指令便可進行藥品生產。

潛力及前景

在藥品生產領域中，利用3D打印技術還可以將過去的許多愿景變成現實：藥店的工作模式將發生實質性轉變，從銷售“預制好的成品藥”轉變為向患者提供“現場打印藥品”，以便更好地考量每個患者的遺傳、年齡、性別、生化指標以及疾病情況等因素來對癥下藥。這種變化將會給藥品監管帶來巨大變化，但同時也會帶來巨大的機遇。

供患者量身定制的藥品打印技術可滿足患者個性化醫療的需求，特別是對于兒童、老年人以及罕見病患者。雖然只使用現有的常規藥物也能明顯改進臨床治療效果，但接受個性化醫療的患者依從性更好，更有利于病癥的治療。

藥品3D打印技術減少了藥品和處方壓力，并提供了改善患者對藥品依賴性的可能性。研發人員希望通過這種藥品生產方式減少患者一次服用的藥片或藥丸數量——利用3D打印技術可根據患者的個人情況為其量身定制符合其治療需求的藥品。

對于工業化程度高的國家來講，3D打印技術提供了高效、靈活的藥品生產可能性。以3D打印的方式生產藥品將有助于實現地緣政治與藥品生產的動態平衡，并最大程度地降低供應鏈中斷的風險。

在監管與法規方面，美國FDA的藥品審評和研究中心（CDER）已初步解決了涉及到藥品3D打印的所有問題——CDER認識到，藥品3D打印技術的發展壯大是必然趨勢。

粉末B的穩定性指數只有1.52，不適合進行3D打印

聚焦流動性

3D打印藥品所用輔助材料的性能是3D打印技術研究的一個重點方向。保證藥品性能和質量的關鍵在于藥物有效成分和輔助成分的均衡配比。3D打印藥品的生產不同于常規的生產過程，從業人員不僅要具備常規藥品制片技術方面的經驗，而且還要具備其他工業領域使用3D打印技術的經驗。由于在常規制藥過程和3D打印制藥過程中都要使用粉質原材料，因此需要將目光放在粉質原材料檢測方法的選擇上。在這之中，需要檢驗測定的一個重要指標是粉質藥物原材料及輔料的流動性：這對于常規制藥過程和3D打印制藥技術，都有著重要意義。

在常規的片劑、丸劑生產過程中，當藥物原材料均勻地通過精確的定量控制裝置后，會被輸送至混合攪拌工序，然后進行造粒或者直接壓制成藥片。它們都是在自重作用下在藥模中成型的，這使得藥模出口處的負載適中。片劑混合物經造粒后可以避免藥物有效成分的離析，并能改善粉質藥物原材料的流動性。制藥過程中常常要添加一些流動劑，以改善整個制片、造粒過程中粉質藥物原材料的流動性。

測試是生產的一部分

粉質藥物或者顆粒以相對較松散的狀態從供料裝置中出，分裝到各個壓片藥模、膠囊中，確保正確的充填量。無論是進行造粒還是直接壓片，粉質藥物成分的高質量流動必須得以保證——可通過粉質流動性測試進行檢測。

為確定粉質藥物原材料在不同漏斗中的流動性，需對其進行剪力測試。最終的檢測結果用于顯示常規制片過程中不同階段的動態流動性能。其中，基本流動能（BFE）反映了供料裝置的性能，通風換氣能（AE）則為最佳流動性所允許的氣流比例。而諸如滲透性和可壓縮性等反映剪切和堆積性能的參數，描述的是粉末能否以及以何種速度通過氣流輸送，可以壓實到何種程度。

借助于流變學的檢測方法，用戶可以測定出一系列重要的藥品3D打印工作參數

重要的是什么？

由大型料斗輸送的藥物原材料進入藥品3D打印機之后的工作流程與傳統的制藥生產過程非常相似，因此仍然可以使用粉質藥物原材料的剪切性能數據。與之不同的是，藥物粉末進入的是具有高度流動性的低壓環境。而這樣的低壓環境對粉末狀藥物的逐層打印是至關重要的，3D打印時的逐層打印效果和打印質量都與粉狀藥物成分的性能有關。藥品打印的最終效果將取決于藥物粉末的動態流動性，這也就是動態流動性特別重要的原因。因此固體松密度的測定有助于確定合理的打印工藝流程。

藥品顆粒的粒度和顆粒分布以及形狀影響著藥物粉末的流動性和打印效果。均勻的粉末顆粒有助于改善3D打印藥品原材料的流動性和充填效率。但實踐經驗告訴我們僅憑這項還不能識別出藥物粉末打印效果的好壞。其他的重要參數還有堆積性能、流體動力學性能（穩定性指數和流速指數）、剪切學性能（內聚力和壁摩擦角）以及質量特性（滲透性和可壓縮性）等。藥物粉末的這些特性參數都可以用FT4粉體流變儀進行測量，以此得到可靠的檢測信息。

拒絕浪費

藥品3D打印中非常值得注意的一點是：打印出來的藥品中只有規定的某層含有藥物有效成分。因此藥品3D打印技術要想實現可持續發展，應對藥物粉末予以回收再利用。而回收后的藥物粉末對3D打印藥品的質量穩定性具體有何影響，也是其生產過程中的重點考量因素。這就需要確定回收的藥物粉末中有哪些參數和性能指標在3D打印過程中發生了變化。這時，動態的檢驗測試標準對保證再生藥物粉末的質量就有著非常大的幫助作用了。

下一步工作

粉末原材料的動態流動性檢測已被證明是區分打印粉末質量好壞的關鍵指標。確定3D打印粉質原材料和藥用打印粉末性質的高效測試方案和充分挖掘這一技術的全部應用潛力將有助于為更多患者緩解病痛。