用3D打印，改變現代制藥業
時間：2022-01-21 09:35 來源：極客公園 作者：admin 閱讀：次
3D 打印會像觸屏交互變革消費電子一樣，改變制藥行業嗎？
2011 年，喬布斯去世后，iPhone4s 問世。作為 iPhone4 的優化版，它和 iPhone 一起成為了智能手機的劃時代產品。它們的出現，重新定義人們手掌中的觸屏交互，也意味著消費電子制造業的變革。同一時期，化學制藥車間則成了文物陳列館。那一年底，美國藥學年會（AAPS）上，藥物評估與研究中心（CDER）主任 Janet Woodcock 說：”1950 年代的制藥專家，都能輕易地辨認出當下的制藥過程。“藥關乎人的生命安全，監管嚴格必然帶來發展緩慢。但這不意味著穩定的行業不需要新興技術。在 Janet Woodcock 的推動下，CDER 設立了新興技術小組（ETT Emergency Technology Team），為面臨挑戰的新興技術提供支持。
2015 年 7 月 31 日，全球第一款 3D 打印藥物——來自美國 Aprecia 公司的 Spritam(左乙拉西坦），獲得 FDA（美國食品藥品監督管理局）批準。這對于當時在南京成立剛滿 4 天的三迭紀來說，無疑是意外之喜。這意味著 3D 打印制藥監管審批開始有了先例。
01 制藥的數字化：藥片可編程
如果說有效成分是藥的“靈魂”，那么劑型就是賦予它形狀的“肉身”。一款作為商品售賣的上市藥物，除了有效成分的發現和驗證，制劑也是重要的一環。有效成分怎樣與輔料配合，最終被制造成片劑、膠囊、顆粒等合適的形態，并在被吞咽下后溶解、釋放、再被人體吸收，都是制劑需要考慮的問題。你可能聽說過緩釋膠囊，這是一種傳統的延遲釋放技術。每一粒膠囊里都有許多小顆粒，每一個小顆粒外面有包衣。依據包衣的薄厚不同，這些小顆粒就會在體內分批次溶解，依批次釋放出內核的有效成分，使藥效持續。可想而知，這種膠囊制作需要多道工序：將包衣薄厚不同的小顆粒分別制作出來，再按比例灌裝成膠囊。
而在依據參數制作之前，還需要進行一系列試驗。”如果需要某個速率，就要尋找合適厚度的包衣；需要嘗試什么樣的厚度，對應有什么樣的速率，在試錯中，找到其中一點。“李霄凌介紹。至于最普通的片劑，由有效成分和輔料混合均勻壓制而成。在生產前也需要通過測試衡量兩種成分按比例混合后的溶解行為，并且在多次嘗試中優化。
3D 打印的革命性在于，可以用結構設計的全新思路來控制藥物的釋放過程。
以簡單的恒速釋放為例，輔料不與有效成分發生反應的前提下，再將它們混合好，按照設計好的結構，一層層打印到藥片的對應部位。那么進入人體后，藥物也會一層層依次溶解。調整每一層的表面積，就可以調整相對應部位的釋放速率。這種調整不依靠試錯性試驗，而是計算。根據已有的材料、溶解速度、表面積等已有數據，在電腦中先對藥的內部結構進行數學建模，再依據模型打印。可想而知，設計和生產的數字化，能讓制藥的效率提升。這種生產方式的優美之處還在于，它既實現了原有「片劑」、「膠囊」的各種釋放給藥的功能，又取消了兩者之間工藝上的差別。
傳統工藝中，壓片技術生產片劑，灌裝膠囊技術生產膠囊。而用 3D 打印，所有劑型，無論結構如何復雜，實際上只是一種工藝：用 3D 打印機，依據數學模型參數，將藥物結構打印出來。三迭紀創始人、首席執行官成森平形容：「三迭紀從事的是數字化的基建工程，我們正在建造一條現代化的制藥高速通路。」
今天，三迭紀已經邁過成立前 4 年的技術驗證期，進入了第二個階段：產品開發期。今年 1 月，三迭紀的首款 3D 打印藥物產品獲得了美國 FDA 的新藥臨床批準（IND），接下來將進行臨床試驗。這是繼 2015 年之后，全球第二款獲得美國 FDA IND 批準的 3D 打印藥物。在中國，這款藥也進入了注冊申報階段。
這款名為 T19 的產品，是一種治療類風濕關節炎的藥物，預計在 2023 年向 FDA 提交上市申請。
2011 年，喬布斯去世后，iPhone4s 問世。作為 iPhone4 的優化版，它和 iPhone 一起成為了智能手機的劃時代產品。它們的出現，重新定義人們手掌中的觸屏交互，也意味著消費電子制造業的變革。同一時期，化學制藥車間則成了文物陳列館。那一年底，美國藥學年會（AAPS）上，藥物評估與研究中心（CDER）主任 Janet Woodcock 說：”1950 年代的制藥專家，都能輕易地辨認出當下的制藥過程。“藥關乎人的生命安全，監管嚴格必然帶來發展緩慢。但這不意味著穩定的行業不需要新興技術。在 Janet Woodcock 的推動下，CDER 設立了新興技術小組（ETT Emergency Technology Team），為面臨挑戰的新興技術提供支持。
2015 年 7 月 31 日，全球第一款 3D 打印藥物——來自美國 Aprecia 公司的 Spritam(左乙拉西坦），獲得 FDA（美國食品藥品監督管理局）批準。這對于當時在南京成立剛滿 4 天的三迭紀來說，無疑是意外之喜。這意味著 3D 打印制藥監管審批開始有了先例。
第一款 3D 打印藥物 | 來源：美國 Aprecia 公司
三迭紀源于公司聯合創始人、首席科學官李霄凌教授（Xiaoling Li P h.D.）的一個科學假想：用 3D 打印技術，對藥物制劑的研發和生產進行底層革新。你可以想象一個藥片，內部有不同大小形狀的腔室，猶如擁有不同房間的微小建筑。每個房間里有不同的藥物成分。它進入人體后，每個房門的開啟時間點、先后順序、其中成分的釋放速度，甚至到達腸胃某個特定部才釋放，都是按照預先設計來進行——藥物的釋放過程已然被事先編程。01 制藥的數字化：藥片可編程
如果說有效成分是藥的“靈魂”，那么劑型就是賦予它形狀的“肉身”。一款作為商品售賣的上市藥物，除了有效成分的發現和驗證，制劑也是重要的一環。有效成分怎樣與輔料配合，最終被制造成片劑、膠囊、顆粒等合適的形態，并在被吞咽下后溶解、釋放、再被人體吸收，都是制劑需要考慮的問題。你可能聽說過緩釋膠囊，這是一種傳統的延遲釋放技術。每一粒膠囊里都有許多小顆粒，每一個小顆粒外面有包衣。依據包衣的薄厚不同，這些小顆粒就會在體內分批次溶解，依批次釋放出內核的有效成分，使藥效持續。可想而知，這種膠囊制作需要多道工序：將包衣薄厚不同的小顆粒分別制作出來，再按比例灌裝成膠囊。
而在依據參數制作之前，還需要進行一系列試驗。”如果需要某個速率，就要尋找合適厚度的包衣；需要嘗試什么樣的厚度，對應有什么樣的速率，在試錯中，找到其中一點。“李霄凌介紹。至于最普通的片劑，由有效成分和輔料混合均勻壓制而成。在生產前也需要通過測試衡量兩種成分按比例混合后的溶解行為，并且在多次嘗試中優化。
3D 打印的革命性在于，可以用結構設計的全新思路來控制藥物的釋放過程。
以簡單的恒速釋放為例，輔料不與有效成分發生反應的前提下，再將它們混合好，按照設計好的結構，一層層打印到藥片的對應部位。那么進入人體后，藥物也會一層層依次溶解。調整每一層的表面積，就可以調整相對應部位的釋放速率。這種調整不依靠試錯性試驗，而是計算。根據已有的材料、溶解速度、表面積等已有數據，在電腦中先對藥的內部結構進行數學建模，再依據模型打印。可想而知，設計和生產的數字化，能讓制藥的效率提升。這種生產方式的優美之處還在于，它既實現了原有「片劑」、「膠囊」的各種釋放給藥的功能，又取消了兩者之間工藝上的差別。
三迭紀 3D 打印藥片 | 來源：三迭紀
傳統工藝中，壓片技術生產片劑，灌裝膠囊技術生產膠囊。而用 3D 打印，所有劑型，無論結構如何復雜，實際上只是一種工藝：用 3D 打印機，依據數學模型參數，將藥物結構打印出來。三迭紀創始人、首席執行官成森平形容：「三迭紀從事的是數字化的基建工程，我們正在建造一條現代化的制藥高速通路。」
今天，三迭紀已經邁過成立前 4 年的技術驗證期，進入了第二個階段：產品開發期。今年 1 月，三迭紀的首款 3D 打印藥物產品獲得了美國 FDA 的新藥臨床批準（IND），接下來將進行臨床試驗。這是繼 2015 年之后，全球第二款獲得美國 FDA IND 批準的 3D 打印藥物。在中國，這款藥也進入了注冊申報階段。
這款名為 T19 的產品，是一種治療類風濕關節炎的藥物，預計在 2023 年向 FDA 提交上市申請。
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