3D打印出的這種“咖啡杯”狀藥丸，可定時(shí)定量發(fā)揮藥效

目前，該技術(shù)正在測試階段。

據悉，近日，MIT的工程師發(fā)明了一種新的3D制造方法，研究人員利用該方法制造一種新型裝載藥物的顆粒，結合該種顆粒，多劑量的藥物或疫苗通過(guò)一次注射后，可以在體內按照藥物需釋放的時(shí)間周期釋放藥物。

據了解，新的顆粒類(lèi)似于可以填充藥物或疫苗的“微型咖啡杯”，裝載完藥物后就用蓋子密封。其中，這種顆粒由與生物相容的PLGA聚合物制作，且醫療人員可以根據藥物的擴散周期來(lái)設計該顆粒的降解時(shí)間。

那么研究團隊是怎樣制造這一“微型咖啡杯”顆粒的呢？

自然，研究人員會(huì )想到3D打印技術(shù)，但是無(wú)論從材料上，還是尺寸上，傳統的3D打印技術(shù)都被證明不適合用來(lái)制造。因此研究人員基于材料與尺寸，研制出了一種制作該“微型咖啡杯”的新方法，他們是從計算機芯片的制造工藝中獲得靈感的。

首先，他們使用光刻技術(shù)，為杯子和蓋子定制了硅模具，隨后，他們將約2000個(gè)模具的大陣列裝配到載玻片上，隨后依據模具沖壓成型的PLGA杯（邊緣長(cháng)度為幾百微米的立方體）和蓋子。一旦形成聚合物杯陣列，研究人員就使用了定制的自動(dòng)化分配系統來(lái)填充每個(gè)杯子的藥物或疫苗。在杯子被填充之后，將蓋子對齊并放在每個(gè)杯子上，當系統被稍微加熱，直到杯子和蓋子保持在一起，將藥物密封在內部。

關(guān)于該過(guò)程，Jaklenec指出：“3D打印過(guò)程中，材料是先形成每一層，然后組裝在一起，我們技術(shù)的新穎性在于如何實(shí)現密封和對齊。在這樣做時(shí)，我們開(kāi)發(fā)了一種新的方法，稱(chēng)為SEAL，利用這種新方法，我們可以將任何熱塑材料打造為復雜幾何形狀的微結構，形成廣泛的應用，如可注射脈沖藥物遞送，pH傳感器和3-D微流體裝置。”

除了制作過(guò)程，值得一提的還有定時(shí)定量釋放藥物的技術(shù)。

實(shí)現定時(shí)定量的技術(shù)原理在于材料本身的性質(zhì)和架構，即PLGA聚合物的分子量和聚合物分子“骨架”的結構決定了注射后顆粒的降解速度，而降解率決定藥物何時(shí)釋放。所以通過(guò)注射許多以不同速率降解的顆粒，研究人員可以在預定的時(shí)間點(diǎn)讓藥物或疫苗釋放。

實(shí)驗中，在給小鼠注射后的第9天、第20天和第41天，顆粒中的藥物準時(shí)釋放，沒(méi)有出現一次事先泄露的狀況。

對于這項工作的實(shí)際意義，麻省理工學(xué)院的David H. Koch研究所教授Robert Langer表示：“我們對這項工作感到非常興奮，因為我們第一次可以制造這種微型包裝疫苗粒子庫，且其中的每一次劑量的藥物都可以在設定好的時(shí)間釋放出來(lái)，這樣一來(lái)，人們就可以接受一次注射，因為有多個(gè)助推器內置在“微型咖啡杯”顆粒中，所以一次注射就可以完成跟進(jìn)的治療過(guò)程，這對依從性差的患者格外有幫助。”

此外，研究人員還設計了可以在注射后數百天內降解和釋放的顆粒，他們正在使用各種藥物（包括現有的疫苗，如滅活的脊髓灰質(zhì)炎疫苗）和仍在開(kāi)發(fā)中的新疫苗來(lái)測試這些顆粒的穩定性。對此，研究人員表示，在釋放藥物之前保持這種顆粒的穩定性確實(shí)是一個(gè)挑戰。

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