随着3D打印技术的出现，医药行业即将迎来第四次产业革命。传统药店将通过多种渠道实现数字化转型，比如，药店利用3D打印机，实现远程医疗护理，并修改患者的药物治疗方案。

在3D打印技术中，FDM（熔融沉积成型）是一种将热熔性的线状材料加热熔化成形的方法。这一技术可用于生产定制药物，它在制备特殊形状的药片、调控药物固体存在形式比例、制备复方药物制剂等方面存在明显优势。

动脉网编译了3D打印药物的相关研究报告。本篇报告介绍了FDM技术的最新进展，并讨论了其面临的挑战。只有制药行业和药店共同参与其中，才能将这项技术变为现实，实现效益最大化。制药公司可以大规模生产含有药物有效成分的打印材料，同时保证质量和安全性；而数字药店可以根据特定的处方，将打印材料转化为定制药物。

商用的3D打印机必须满足药品制剂的卫生要求，而且符合监管和专利保护的规定。尽管这一技术的发展才刚刚起步，但3D打印药物仍有望成为制药领域有史以来最大的技术飞跃，而且如果进展顺利，这一目标很快就会实现。

3D打印制药：以自由成型的特性满足个性化的需求

随着工业革命的发展，尤其是在软胶囊剂型出现后，大规模流水线生产改善了药物治疗方式。此后，尽管出现了现代化的工业设施，生产质量也得到了提高，但制药的基础流程并没有改变。

在过去的几十年里，3D打印技术改变了人类生活的方方面面，成为第四次工业革命的重要标志之一。近年来，该技术在药物制剂领域也显示出了应用潜力。因此，世界各地的专家指出，经过两个世纪的发展，制药领域终于有机会实现重大的技术飞跃。

与传统方法相比，3D打印技术在药物制造方面存在独特优势，因为它自由成型的特性能满足不同患者个性化的需求，为他们制备特殊形状的药片、调控药物固体存在形式比例和释放特性、配制特定剂量的药物。此外，在口腔、皮肤和植入式给药方面，3D打印机可以帮助生产复杂精细的给药装置。

然而，要将3D打印技术应用于大规模的药物生产并不容易。针对这一问题，FDM打印机可能不是最佳的解决方案。其原因在于多个方面，例如，压片机的速度是打印机的60倍。因此，3D打印机也无法达到工业压片机的速度，但它们肯定有助于解决目前疗法存在的问题，通过补充或替代传统的药物生产方式，满足药物治疗的个性化需求。

另一方面，对于药店来说，3D打印和手动操作的速度差异可能没有那么大。3D打印机可以连接多个终端，同时进行多个任务，以加快整体进程。目前，为满足患者的个人需求，传统药店采用的手动操作流程仍与数百年前相似。例如，他们无法控制药物的释放特性，定制特定的剂型，生产的药物也无法达到药典所规定的质量标准，从而危及患者的安全。

3D打印过程的自动化，尤其是FDM技术的高精确度，都使药品打印过程更加安全。它还可以避免劣质产品的出现，改善个性化药物的质量。

FDM是一种3D打印技术，常用于制造给药装置。原因在于打印机的成本较低，打印的高准确度能保证药品质量，以及热熔挤出技术早在十年前就应用于制药领域。

FDM 3D打印机的原理如下：线状的原材料经过加热的挤出头处受热变软，定向地落在平台上的XY平面，冷却成型。在打印好一层材料后，计算机控制打印机的平台沿Z轴下降（或挤出头沿Z轴上升），挤出头开始在上一层之上继续打印，如此往复直至形成一个三维产品。FDM常用的线状打印材料为可生物降解的固态聚合物线材。

只有制药公司和药店共同参与，解决研究过程中遇到的问题，才能让3D打印产品真正进入市场，实现效益最大化。FDM 3D打印机携带方便，操作相对简单，适用于从事复方的药房。另一方面，制药公司可以利用热熔挤出法，大规模生产含有药物有效成分的打印材料。这些中间产品最终转化成个性化药物，供药店使用。

此外，3D打印个性化药物可以解决远程医疗面临的问题（图1）。作为医疗领域的未来发展趋势，远程医疗为现代医学的应用提供了更广阔的发展空间。它充分发挥了大医院或专科医疗中心的医疗技术和医疗设备优势，使医生能够对医疗条件较差地区的患者进行远距离的诊断和治疗。而3D打印技术可以根据虚拟处方打印药物，让传统药店实现数字化转型。

尽管3D打印技术在医药领域发展迅速，首款利用3D打印技术制备的药物产品——SPRITAM？（左乙拉西坦）已经上市，但仍有一些技术和监管上的问题需要解决。

（图1：有数字药房参与的远程医疗）

FDM技术的多功能性：打印给药装置

最近发表的一篇科学报告称，FDM 3D打印机可以制造多种不同的给药装置。在SciFinder中输入“3D打印”、“FDM”和“药物”等搜索词，会发现从2014年到2018年，共有54篇相关论文发表，这表明了该技术的应用潜力（图2）。

（图2：在SciFinder数据库中，从2014年至2018年，共有54篇关于利用FDM技术打印给药装置的研究论文。）

大多数报告是关于口服剂型的研究，其中片剂占最大比例（63％），其次是胶囊（11％）。在所有上市的药物中，口服药物占40％以上。能够控制打印变量，是3D打印药物的一个优势。

而FDM技术可以根据患者的个性化需求，精确配制不同的药物。比如，利用3D打印制备个体化剂量的华法林钠片，以及通过打印定制的吗丁啉，增加药物在胃中停留的时间，从而减少服用片剂的频率。此外，在打印过程中，可以混合不同的聚合物，从而得到含多种药物成分的药品。比如，在打印多效药物“polypill”时，加入酚咖片的有效药物成分，最终可以调节药物的释放特性。

通过3D打印制备特殊形状的药片，可以有效提高患者的依从性。相关试验表明，患者愿意尝试不同形状的药片，如甜甜圈形状（圆环）。糖果形状的药物可以提高儿童对于口服制剂的接受程度，而加入其他的聚合物可以帮助掩盖药物有效成分的苦味。控制药片的形状也有助于调节药物的释放特性，因为释放特性与药片的表面积和体积有关。

（图3：通过FDM 3D打印机制备的特殊形状药片）

另一方面，利用3D打印技术制备的胶囊具有更好的药物疗效。研究人员设计了多层片（两种药物层层相接）和两类双囊片，每种片剂含两种不同的药物成分，而且分高、低两种载药量。

实验结果表明，两种成分在药片中独立分层，没有相互掺杂的现象。多层片中药物的释放与两种药物单独的释放相似，载药量较高的片剂释放略快，双囊片中外侧部分的药片释放完后，内层部分的药片才会释放。这意味着利用FDM技术，可以制造多组分药物，通过改变形状等方式来调控药物迟缓／缓释特性。

其他利用FDM技术打印的制剂包括口腔膜剂和防护牙托。例如，阿立哌唑口腔膜剂通过多孔聚合物基质加快了药物的溶解速度；新型的个性化给药装置，形状像防护牙托，其中含有丙酸氯倍他索，用于治疗口腔炎症。

此外，利用3D技术还可以打印用于皮肤给药的粘合剂。比如，聚乳酸微针装置能够穿透猪的皮肤，并传递一种模型药物。

在关于利用FDM技术打印给药装置的研究中，阴道环和植入剂分别占2％和7％（图2）。比如，黄体酮阴道环的表面积或体积不同，会改变药物的释放速率；聚乳酸皮下植入剂可以持续释放双硫仑；含有吲哚美辛的乙烯－醋酸乙烯酯子宫内避孕器也已设计出来。

在图2中，其他复杂的给药系统占6％的比例。例如，利用3D打印出的装置，可以使核黄素片在胃酸中停留较长时间，提高药物吸收率，并确保药物的持续释放。双囊片可以结合两种药物（利福平和异烟肼），用于治疗结核病。

因此，通过3D打印技术，我们可以制造多组分药物，并通过改变其形状和结构来调控药物的释放特性。然而，虽然已经有了相关的试验和报告，但关于这一课题的研究并不全面。治疗眼疾的载药隐形眼镜、治疗真菌感染的聚合钉状物、治疗秃顶的给药头戴装置，这些都是有待测试的新型设备。