噴墨打印技術(shù)在藥物供給上的應(yīng)用

2021-03-18 14:00 睿度光電RUIDU

二維碼

使用MicroFab的Inkjet技術(shù)制備的微球囊，可控粒徑范圍為15～100μm。研究顯示，采用該系統(tǒng)制備的載紫杉醇微球，對所載的紫杉醇分子本身無破壞，保證了藥物的治療效果，包封率至少可達(dá)67%，且粒徑均勻，藥物釋放緩慢。研究表明，噴墨技術(shù)生產(chǎn)的微球能夠持續(xù)釋放超過50天，可有效抑制和逆轉(zhuǎn)腫瘤的生長。

紫杉醇（Paclitaxel）在腫瘤化療上的有效應(yīng)用主要依賴于新藥物供給系統(tǒng)的開發(fā)，這種給藥系統(tǒng)可以在局部緩慢釋放的同時降低藥物毒性。其中，藥物定位和藥物代謝動力學(xué)控制的一種方法是將載藥微球直接注射到腫瘤組織中。遺憾的是，目前獲得生物可降解聚合物微球的方法比較復(fù)雜，對微球大小的控制較差。此外，它們產(chǎn)生的微球粒徑分布廣泛，這反過來又導(dǎo)致*差的控制釋放效果。

藥物供給的最終目標(biāo)是控制載藥微球的尺寸大小及尺寸分布范圍，因為特定的釋放速率和所需的給藥途徑需要特定的球體大小。利用噴墨技術(shù)和單乳液溶劑蒸發(fā)技術(shù)，MicroFab獲得了粒徑分布窄、粒徑可控的載輸紫杉醇的PLGA（聚乳酸-羥基乙酸）微球（如圖1所示）。

▲ 圖1 利用MicroFab噴墨打印技術(shù)制備的直徑為50μm的載輸紫杉醇的PLGA微球

通過HPLC色譜圖和組織培養(yǎng)分析證實，制備工藝并不影響膠囊藥物的藥理作用（如圖2所示）。

▲ 圖2 標(biāo)準(zhǔn)的紫杉醇與從制備的微球中提取的紫杉醇的比較。上圖：HPLC色譜圖比較。下圖：組織培養(yǎng)比較。

如圖3所示，噴墨打印制備的微球被證明至少可以持續(xù)釋放50天，且體外釋放量的范圍被證明也可以足夠抑制和逆轉(zhuǎn)腫瘤生長。

▲ 圖3 噴墨打印制備的微球釋放Paclitaxel的結(jié)果

噴墨打印制備載藥微球的優(yōu)勢：

微球尺寸均勻性好
尺寸可控
藥物釋放率可控
制備工藝可控
易于擴(kuò)展制造（通過使用陣列打印或多個打印頭）
無菌且易于自動化制造
藥物毒性較小
① 載藥微球可作為注射給藥系統(tǒng)直接在腫瘤部位給藥，避免了全身給藥的副作用；
② 用于局部注射的藥物通常不含有用于全身給藥的溶解度增強(qiáng)劑；
③ 載藥微球可生物降解，無需手術(shù)移除。

多層載藥微球

*多類型的癌癥不僅僅只對一種藥物有反應(yīng)，而是對至少兩種及以上的細(xì)胞毒性藥物或兩種抗癌藥物的組合有反應(yīng)。此外，綜合治療法可以降低癌癥復(fù)發(fā)的風(fēng)險。然而，由于這兩種藥物在隨后給藥時有不同的劑量要求，因此會產(chǎn)生一些新的問題。與由固體聚合物組成的微球不同，載藥微球是由一種聚合物作為核心和第二種聚合物作為包覆層層進(jìn)行包裹，從而形成的雙層微球，這種雙層載藥微球可能提供解決不同劑量需求的問題。這兩種藥物可以攻擊兩種不同類型的癌細(xì)胞。可以選擇這兩種藥劑，使它們的釋放速率不同，每天釋放的藥物量也不同。因此，載藥微球?qū)Ω囝愋偷陌┌Y產(chǎn)生療效。

▲ 圖4. 空心球形成過程中示意圖。在壓電元件產(chǎn)生的外部擾動下，兩個同心流體的流注分解成多個球體。

在MicroFab，我們建立了一個用于生產(chǎn)空心微球的系統(tǒng)。該系統(tǒng)由兩個濃縮管組成。外管用于注入形成外殼的液體，而空氣則注入內(nèi)管。空氣可以用第二種流體代替，從而產(chǎn)生多層球體。

皮膚給藥的應(yīng)用

MicroFab的JetLab II平臺可用于分配和打印藥物、聚合物和粘合劑，用于皮膚給藥系統(tǒng)。應(yīng)用還包括微針涂層/填充；在柔性薄膜上精確分配多層或者多種藥物；以及藥物/聚合物組合的精確印刷。

▲ 圖5. MicroFab的Jetlab II平臺

鼻腔及吸入輸運的應(yīng)用

噴墨技術(shù)可制備用于肺部給藥的固體粉末、產(chǎn)生用于肺部給藥的蒸汽以及產(chǎn)生用于鼻腔給藥的液滴。Vapor delivery是基于MicroFab的AromaJet*技術(shù)，該技術(shù)可以將香味應(yīng)用于模擬和相關(guān)診斷中，并制造出個性化的精細(xì)香味。AromaJet*技術(shù)的數(shù)字控制已用于醫(yī)療診斷應(yīng)用和爆炸物氣相探測器校準(zhǔn)。