3D打印出的这种“咖啡杯”状药丸,可定时定量发挥药效 | 黑科技

目前,该技术正在测试阶段。

据悉,近日,MIT的工程师发明了一种新的3D制造方法,研究人员利用该方法制造一种新型装载药物的颗粒,结合该种颗粒,多剂量的药物或疫苗通过一次注射后,可以在体内按照药物需释放的时间周期释放药物。

据了解,新的颗粒类似于可以填充药物或疫苗的“微型咖啡杯”,装载完药物后就用盖子密封。其中,这种颗粒由与生物相容的PLGA聚合物制作,且医疗人员可以根据药物的扩散周期来设计该颗粒的降解时间。

那么研究团队是怎样制造这一“微型咖啡杯”颗粒的呢?

自然,研究人员会想到3D打印技术,但是无论从材料上,还是尺寸上,传统的3D打印技术都被证明不适合用来制造。因此研究人员基于材料与尺寸,研制出了一种制作该“微型咖啡杯”的新方法,他们是从计算机芯片的制造工艺中获得灵感的。

首先,他们使用光刻技术,为杯子和盖子定制了硅模具,随后,他们将约2000个模具的大阵列装配到载玻片上,随后依据模具冲压成型的PLGA杯(边缘长度为几百微米的立方体)和盖子。一旦形成聚合物杯阵列,研究人员就使用了定制的自动化分配系统来填充每个杯子的药物或疫苗。在杯子被填充之后,将盖子对齐并放在每个杯子上,当系统被稍微加热,直到杯子和盖子保持在一起,将药物密封在内部。

关于该过程,Jaklenec指出:“3D打印过程中,材料是先形成每一层,然后组装在一起,我们技术的新颖性在于如何实现密封和对齐。在这样做时,我们开发了一种新的方法,称为SEAL,利用这种新方法,我们可以将任何热塑材料打造为复杂几何形状的微结构,形成广泛的应用,如可注射脉冲药物递送,pH传感器和3-D微流体装置。”

除了制作过程,值得一提的还有定时定量释放药物的技术。

实现定时定量的技术原理在于材料本身的性质和架构,即PLGA聚合物的分子量和聚合物分子“骨架”的结构决定了注射后颗粒的降解速度,而降解率决定药物何时释放。所以通过注射许多以不同速率降解的颗粒,研究人员可以在预定的时间点让药物或疫苗释放。

实验中,在给小鼠注射后的第9天、第20天和第41天,颗粒中的药物准时释放,没有出现一次事先泄露的状况。

对于这项工作的实际意义,麻省理工学院的David H. Koch研究所教授Robert Langer表示:“我们对这项工作感到非常兴奋,因为我们第一次可以制造这种微型包装疫苗粒子库,且其中的每一次剂量的药物都可以在设定好的时间释放出来,这样一来,人们就可以接受一次注射,因为有多个助推器内置在“微型咖啡杯”颗粒中,所以一次注射就可以完成跟进的治疗过程,这对依从性差的患者格外有帮助。”

此外,研究人员还设计了可以在注射后数百天内降解和释放的颗粒,他们正在使用各种药物(包括现有的疫苗,如灭活的脊髓灰质炎疫苗)和仍在开发中的新疫苗来测试这些颗粒的稳定性。对此,研究人员表示,在释放药物之前保持这种颗粒的稳定性确实是一个挑战。

原文发布于微信公众号 - 镁客网(im2maker)

原文发表时间:2017-09-19

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