用SPHRINT为新型药物输送系统打印3D微观结构
2020-04-14
在最近出版的《SPHRINT——聚合物熔体打印药物输送微球》一文中，作者Tal Shpigel、Almog Uziel和Dan Y.Lewitus讨论了通过3D打印结构生产缓释药物的更好方法。
目前有多种材料被用于制备药物缓释微粒，可生物降解材料有很多，如聚乳酸（PLA）、聚乙醇酸（PGA）、其共聚物聚(乳酸-乙醇酸)共聚物（PLGA）和聚己内酯。
作者表示：“许多基于微粒的长效产品都获得了FDA的批准，其中包括：Zmax®（阿奇霉素）、Decapeptyl®/Trelstar®（曲普瑞林）、Vivitrol®（纳曲酮）、Arestin®（米诺环素）、Risperdal® Consta®（利培酮）、Sandostatin® LAR Depot（奥曲肽）、Nutropin Depot®（生长激素）、Lupron Depot®（亮丙脯氨酸）、DepoCyt®（阿糖胞苷）、DepoDur®（吗啡）、Bydureon®（艾塞那肽）、兰瑞肽LA（兰瑞肽）[1]和近期获批的ZILRETTA™（曲安奈德）。
从高速成像获得的帧捕获30% IBU-PCL熔融混合物的形状演变，该混合物与超疏油表面（顶部）相互作用，并在1.8秒后保持其球形形状，或与铝表面（底部）相互作用，其中液滴会逐渐变平。比例尺：500 µm。这些帧强调了使用非湿润表面形成球形液滴的重要性。
随着3D打印和喷墨技术的出现，研究人员已经尝试研发了多项技术。然而，在依靠喷墨打印和溶剂型方法方面，许多人也遇到了障碍和挑战。因此，研究人员创造了一种平价，但无溶剂的聚合物熔体制造技术，他们在这项研究中展示了SPHRINT技术的强大之处。
（A） （i）纯PCL（154±3°），（ii）30% IBU-PCL（171±4°），（iii）纯PLGA（167±6°），（iv）30% IBU-PLGA（169±4°）微球的光学图像，在室温（RT）下冷却。括号中的值为“球形度”，表示为接触角值（平均值±S.E.M.，n=10）。比例尺：200 µm。（B） （i）30% IBU-PCL和（ii）30% IBU-PLGA微球的SEM图像，在室温下冷却。比例尺：100 µm。
研究人员利用一种载有布洛芬等样品药物的聚合物制备药物输送微球，并对制备非晶形聚合物微球的潜力进行了实验和分析。研究人员评估了微球的大小、形态和结构。最终，他们能够生产出“近乎完美的微球”
研究人员表示：“除了工艺和性能效率外，我们发现了控制球体形成机制的其他复杂物理现象，这降低了微球产品的生产难度。SPHRINT打印无需借助有机溶剂和表面活性剂；它能在批内和批间生产具有相同大小、形状和形态的微球；并且由于微球呈球形，所以易于收集。”
研究人员计算了喷射速率和剪切速率，并研究了熔体与超疏油基底的相互作用和球体的形成过程。
此外，他们还发现SPHRINT的药物封装效率最高。作者们一直在寻找“稳定、一致、可重复的结果”。
研究人员总结道：我们坚信SPHRINT可以让微球的生产线遍及全球各地，从而使微球的桌面制造轻松扩展到工业数量（以25 Hz的生产速率，每小时可以从一个打印头上打印出4.7克的PCL微球）。最后，SPHRINT可以为储层注射药物输送技术提供一个全新的维度，使多种聚合物可用于生产微球和调整释放性能。
3D打印已被应用于多种药物输送系统，从微储层到亲水骨架片，甚至在精子机器人中都能找到它的身影。
