藥物傳輸—3D打印技術的新應用

3D打印出的“水凝膠微球”包含抗菌素及抗癌劑成分

　　路易安納州理工大學的研究者們通過傳統的3D打印技術成功制造出了一種新型的藥物埋植劑，這種藥物埋植劑包含抗生素和化療藥物，可用于藥物的靶向傳輸。

　　這項突破是由路易斯安那州理工大學生物工程實驗室和納米工程實驗室合作完成的。他們通過絲狀擠壓機制造出富含藥物特性的3D打印絲狀體。這些絲狀體是一種新概念材料，在藥物傳輸方面有一些專門的特性，可用于制造更有效的藥物埋植劑或醫用導管。

　　“在看到了3D打印機的應用之后，我們意識到采用這種技術來進行快速原型設計會是一個機會。”路易斯安那州科技大學生物醫學工程博士生杰弗瑞?威斯曼說，“通過納米粒子以及其他添加物的加入，這項技術變得更加具有可行性。目前應用傳統3D打印材料制造出的產品以不會產生排異反應。這些材料可以搭載抗生素和其他藥物成分，并且一段時間后會在身體中自然降解。”

　　據威斯曼講，個體特異性醫療是目前醫療的趨勢。他說，通過這項技術制造出的產品擁有藥物學兼容性，而這將會為藥劑師及內科醫生在傳輸藥物及治療疾病時提供更多的選擇。

　　“這項的技術的重大優勢是它的普適性，應用任何傳統的3D打印機，在世界的任何地方，我們都可以制造出醫療產品，” 威斯曼如是說。

　　威斯曼同康納?尼爾森（納米系統工程博士生）以及切斯特?威爾遜實驗室的部分成員同米爾斯合作，共同開發了這項技術。該團隊在Extrusionbot，3D打印機上進行試驗。亞利桑那州的LLC公司為本次研發提供產品測試以及材料方面的支持。

　　“我們正在研究3D打印技術的多方面應用，”米克斯說。“我的實驗室的幾個學生包括杰夫和康納（威爾遜實驗室的客座研究員）已經從業多年。我曾E-mail他們，問過他們這樣一個問題‘你覺得應用PMMA材料或者其他可吸收的材料來打印抗生素藥劑是否具有可行性？’”

　　從那一刻開始，這項技術逐步形成并且開創性地解決了許多藥物傳輸領域所遇到的問題。目前，大多數水凝膠微球或抗生素埋植劑都是以水泥骨為原料來制造出來的。這種微球必須由外科醫生在手術過程中人工混合，并且含有致癌物質。這種微球實際上是一種樹脂玻璃，它們在人體中不能降解，需要額外的手術進行移除。而用3D打印技術制造出的絲狀物可以被用來制成可被人體吸收，無需額外手術取出的生物塑料。

　　路易安納州理工大學發展的3D打印技術著眼于提高鏤空微球的表面性質及藥物傳輸與控制能力。這種通過3D打印微球的局部治療的方法可以避免過量用藥所帶來的毒性，減輕肝臟、腎臟的負荷。

　　“目前，在塑料中植入附加物還需要一些專門的工業化生產設備以保證添加物彌散地分布在塑料基體中，”米爾斯解釋道。“我們的方法在一定范圍內允許研究人員自由定制添加物的加入量。目前，甚至沒有任何抗生素的工業生產過程及特定藥物傳輸器具的方法能像注塑法一樣更多的關注藥物的均勻分布。”

　　“這真的是傳統3D打印技術在制造抗生素及化療藥物領域的一個創舉。”

　　科研團隊認為路易安納州理工大學優良的科研環境在這個項目中扮演了重要角色，它使得這個項目能夠在極短的時間里便取得了較大的成就。“這個項目之所以會取得進步正是由于這一點，因為在這里我們可以得到跨學科的設備以及優秀人才的支持，像米爾斯、威爾遜以及德科斯泰，”威斯曼說。“他們以及他們實驗室在細胞學及化療技術方面把這項計劃推向了一個新的高度。”

　　“這個成果對該項研究的持續發展以及保持路易安納州理工大學在快速原型設計方面的領先地位很重要，這將產生國家層面的巨大影響力。”