药物传输—3D打印技术的新应用

3D打印出的“水凝胶微球”包含抗菌素及抗癌剂成分

　　路易安纳州理工大学的研究者们通过传统的3D打印技术成功制造出了一种新型的药物埋植剂，这种药物埋植剂包含抗生素和化疗药物，可用于药物的靶向传输。

　　这项突破是由路易斯安那州理工大学生物工程实验室和纳米工程实验室合作完成的。他们通过丝状挤压机制造出富含药物特性的3D打印丝状体。这些丝状体是一种新概念材料，在药物传输方面有一些专门的特性，可用于制造更有效的药物埋植剂或医用导管。

　　“在看到了3D打印机的应用之后，我们意识到采用这种技术来进行快速原型设计会是一个机会。”路易斯安那州科技大学生物医学工程博士生杰弗瑞•威斯曼说，“通过纳米粒子以及其他添加物的加入，这项技术变得更加具有可行性。目前应用传统3D打印材料制造出的产品以不会产生排异反应。这些材料可以搭载抗生素和其他药物成分，并且一段时间后会在身体中自然降解。”

　　据威斯曼讲，个体特异性医疗是目前医疗的趋势。他说，通过这项技术制造出的产品拥有药物学兼容性，而这将会为药剂师及内科医生在传输药物及治疗疾病时提供更多的选择。

　　“这项的技术的重大优势是它的普适性，应用任何传统的3D打印机，在世界的任何地方，我们都可以制造出医疗产品，” 威斯曼如是说。

　　威斯曼同康纳•尼尔森（纳米系统工程博士生）以及切斯特•威尔逊实验室的部分成员同米尔斯合作，共同开发了这项技术。该团队在Extrusionbot，3D打印机上进行试验。亚利桑那州的LLC公司为本次研发提供产品测试以及材料方面的支持。

　　“我们正在研究3D打印技术的多方面应用，”米克斯说。“我的实验室的几个学生包括杰夫和康纳（威尔逊实验室的客座研究员）已经从业多年。我曾E-mail他们，问过他们这样一个问题‘你觉得应用PMMA材料或者其他可吸收的材料来打印抗生素药剂是否具有可行性？’”

　　从那一刻开始，这项技术逐步形成并且开创性地解决了许多药物传输领域所遇到的问题。目前，大多数水凝胶微球或抗生素埋植剂都是以水泥骨为原料来制造出来的。这种微球必须由外科医生在手术过程中人工混合，并且含有致癌物质。这种微球实际上是一种树脂玻璃，它们在人体中不能降解，需要额外的手术进行移除。而用3D打印技术制造出的丝状物可以被用来制成可被人体吸收，无需额外手术取出的生物塑料。

　　路易安纳州理工大学发展的3D打印技术着眼于提高镂空微球的表面性质及药物传输与控制能力。这种通过3D打印微球的局部治疗的方法可以避免过量用药所带来的毒性，减轻肝脏、肾脏的负荷。

　　“目前，在塑料中植入附加物还需要一些专门的工业化生产设备以保证添加物弥散地分布在塑料基体中，”米尔斯解释道。“我们的方法在一定范围内允许研究人员自由定制添加物的加入量。目前，甚至没有任何抗生素的工业生产过程及特定药物传输器具的方法能像注塑法一样更多的关注药物的均匀分布。”

　　“这真的是传统3D打印技术在制造抗生素及化疗药物领域的一个创举。”

　　科研团队认为路易安纳州理工大学优良的科研环境在这个项目中扮演了重要角色，它使得这个项目能够在极短的时间里便取得了较大的成就。“这个项目之所以会取得进步正是由于这一点，因为在这里我们可以得到跨学科的设备以及优秀人才的支持，像米尔斯、威尔逊以及德科斯泰，”威斯曼说。“他们以及他们实验室在细胞学及化疗技术方面把这项计划推向了一个新的高度。”

　　“这个成果对该项研究的持续发展以及保持路易安纳州理工大学在快速原型设计方面的领先地位很重要，这将产生国家层面的巨大影响力。”