三维打印成形技术在制药工程中的应用_李晓燕

时间：2025-05-10

先进制造与智能控制李晓燕张曙三维打印成形技术在制药工程中的应用

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三维打印成形技术在制药工程中的应用

"，李晓燕!，张

曙!

（上海"）!#同济大学现代制造技术研究所，$$$%"

（上海"）"#上海理工大学机械工程学院，$$$%&

摘要：快速成形与制药工程的结合体现了先进制造技术的发展方向。介绍了采用三维打印成形技术制造先进可控释放和智能微晶片药物的方法，并分析了这种方法的优势和可行性，进一步讨论了三维打印成形技术应用于制药工程所涉及到的一些关键技术。关键词：三维打印成形技术；可控释放；药物智能微晶片中图分类号：!"#$

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注射会导致药物在血液中的浓度过高，毒副作用大，并且只有很少量的药，才能到达需治疗区域，药物浪费大，副作用大。此外很多病人忘记或不情愿用药。

可控释放药物已成为一个重要的医药研究领域。目前可控释放药物是采用生物可以降解的聚合物膜或聚合物控制释放骨架将药物密封，或是将药物与聚合物混合在一起，随着聚合物的分解，药物在体内逐渐地慢慢释放出来，以连续补充体内的药量。这种释放可以根据需求进行控制和调整，能够使药物维持在希望的治疗浓度，同时得避免给药太过频繁。减少副作用，减少用药量，优化治疗，提高病人的舒适度，具有良好的应用前景。

快速成形技术是计算机辅助设计及制造技术，逆向工程技术，分层制造技术，材料去除成形、材料增加成形技术以及它们的集成。通俗地说，快速成形技术就是利通过快速成形机，将一层层的材料用三维,-.的数据，堆积成实体原型。迄今为止，国内外已经成功开发了

［］

!$多种成熟的快速成形方法!。由美国麻省理工学院（/最早开发的三维打印成形技术（101）2344.56478597:

———）是采用静电墨水喷嘴按照零件截面;<=357>57&.=?形状，将液体粘接剂喷射在预先铺好的粉末层上，使部分粉末粘接在一起，形成截面轮廓。一层粉末成形完成后，再铺上一层粉末，进行下一层粉末的粘接，如此循环，最后经过后处理，形成原型制件。&.=成形是目前快速成形行业中最有生命力的技术，它具有设备简单、材料便宜、成本低、体积小、工作过程中无污染、成形速度快等优点。该技术无需激光系统，价格低廉，运行费用很低且可靠性高。&.=成形技术目前分别应用于模型验证、直接金属零件、多孔陶瓷过滤件、医学工程等不同领域，特别是在制药工程上有着特殊的优势。

&’(用#.=成形技术制作可控释放药物

采用传统方法生产药片时，通常将所有制药原材料放在一个容器内混合，进行烘干，然后高速将其挤压成型。这种方法需要不少的添加成分，将药物有效成分“粘和”在一起，最终形成成型的药片。用这种方法很难制造出具有复杂内部孔穴和薄壁部分可控释放药物。快速成形技术采用分层制造的思想，对生成具有复杂型腔的药物结构具有很大的优势。特别是快速成形中的能够生成药物所需要的多孔结&.=成形技术不产生热，

［］"构，在可控释放药物的制作上有着独特的优势。将/01的&.=实验室采用多喷嘴&.=成形技术，

几种用量相当精确的药打印入生物相融的、可水解的聚合物基层中，实现可控释放药物的制作。目前，/01已授权1，公司使用其&2435@807@A.=成形技术生产这种可

［］&控释放药物。可控释放药丸三维,-.模型如图!所

&#.=成形技术用于可控释放药丸

&’&传统投药模式和可控释放药物

过去"另类投药系统的设计不断涌现：贴$年来，片、植入式、长效型注射、局部凝胶、可控释放式药丸、鼻肺喷剂等药物。新型投药在美国每年的销售额已经超过了"到"$$亿美元，$$+年在世界范围内的销售可望达到($$亿美元。传统的药物一般采用口服或静脉注射的方式，但是许多药物，尤其是蛋白质类药物，通常会在口服后迅速遭到分解，难以有效地进入血液。而静脉

示。

收稿日期："$$&)!")!$

作者简介：李晓燕（，女，安徽合肥人，上海理工大学讲师，同济大学现代制造研究所在读博士，主要研!%(+)）

究方向为先进制造技术和快速成形。

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简而言之，无浪费地制%$&成形技术能够快速地、

造具有复杂药物释放曲线，精确药量控制的药物。目前与传统*-./012公司已经将成本降低到接近!美分一片，的高速挤压制作药片相比，已经具备一定的竞争能力。该公司正积极开展相关工作，以尽早实现%$&成形技术制作可控释放药片的商品化。

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中国制造业信息化

第%%卷第@期

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