3Dプリント医薬品

3Dプリント医薬品（3Dプリント医薬品、3Dプリント医薬品、3Dプリントドラッグとも呼ばれる）は、3Dプリント錠剤などの3Dプリント技術を使用して作成されたカスタマイズされた医薬品です。[ 1 ]薬剤の組成と投与量を正確に制御できるため、年齢、体重、病状など、個人の特定のニーズに合わせたパーソナライズされた医薬品の製造が可能になります。このアプローチは、薬物療法の有効性を高め、副作用を軽減するために使用できます。[ 2 ]

用途

医薬品錠剤

医薬品における3Dプリントの最も一般的な用途は、錠剤とカプセルの製造です。3Dプリントは、正確な投与量、放出プロファイルを改善した錠剤の設計能力、および複数の薬剤を1つの錠剤に組み合わせる能力を提供します。[ 3 ]現在の開発は、主に小児科、老年科、精神科、神経科の患者向けの薬剤の3Dプリントに焦点を当てています。これらの患者では、患者の状態に基づいて投与量の調整が必要になることが多く、患者の服薬遵守が課題となっています。[ 4 ] [ 5 ] FDAの承認を受けた最初の3Dプリント錠剤は、抗てんかん薬であるSpritam（レベチラセタム）でした。 [ 6 ]

様々な薬物放出プロファイルを可能にするために、様々な設計が考案されています。即放性および徐放性プロファイルを持つ錠剤を印刷するための3Dプリンティングプロトコルが開発されています。錠剤内の層の順序と幾何学的配向、錠剤の形状、および使用される賦形剤が、有効成分の放出プロファイルを決定します。[ 7 ]

薬物機能化材料

薬物製剤の印刷を目的とした3Dドラッグプリンティングに加えて、3Dプリンティングは抗生物質や血管新生剤などの薬物で機能化された材料の製造にも使用できます。[ 8 ]生体材料工学の一部であるこの分野は、錠剤やカプセルではなく、創傷治癒のための粘着パッチ、ハイドロゲル、非ハイドロゲルインプラントなどの製品を対象としています。そのため、この分野は前述の3Dドラッグプリンティングとは異なります

テクニック

医薬品の印刷に使用される技術には、通常、次のようなさまざまな付加製造方法が含まれます。

これらの技術はさまざまな利点を提供し、特定の医薬品の処方や製造要件に合わせてカスタマイズできます。

バインダージェット

バインダージェット方式は、ローラーを用いてプラットフォーム上に粉末の微細層を塗布することから始まります。[ 9 ]次に、取り外し可能なプリントヘッドが液滴を噴霧し、粉末を選択的に結合させて所望の構造を形成します。次に、プラットフォームを下げ、プリントヘッドが液滴を吐出し続けながら新しい粉末層を塗布します。この層ごとの印刷方法は、物体全体が形成されるまで繰り返されます。最後に、完成品を取り出し、余分な粉末を除去し、必要な後処理を行います。[ 10 ] 印刷インクには通常、バインダーのみが含まれ、粉末ベッドには有効医薬品成分（API）とその他の補助成分が含まれています。場合によっては、APIは溶液またはナノ粒子懸濁液の形で粉末ベッドに導入できます。BJ-3DP技術は、水溶性の高いAPIに限定されないことに注意する必要があります。水に溶けにくいAPIの場合、前処理方法によって溶解性を高めることができますが、この分野の研究は比較的限られています。[ 11 ]

熱溶解積層法

熱溶解積層法[ 12 ]は2009年に公開され、現在では3D医薬品印刷で一般的に使用されている手法です。このプロセスは、薬剤を組み込んだポリマーフィラメントから始まります。このフィラメントは、コンピューターソフトウェアによって制御される2つのローラーによって高温ノズルから供給され、印刷されます。1つの層が完成すると、印刷プラットフォームは次の層を開始します。このシーケンスは、印刷プロセス全体が完了するまで続きます。[ 13 ]

溶融押し出し堆積

マルチ押し出し積層方式3Dプリンティングは、ホットメルト押し出し技術と熱溶解積層法を組み合わせた技術です。このプロセスは、有効成分（API）と様々な添加剤を別々の供給装置に投入することから始まります。これらの材料は、ホットメルト押し出しシステム内で熱と強力なせん断を受け、均一な溶融状態になります。[ 14 ]その後、この溶融材料はホットメルト押し出しモジュールに送られます。各印刷ステーションは動作を調整し、多様な溶融材料を融合させ、印刷プラットフォーム上に層ごとに積層します。圧力と温度を正確に制御することで、目的の構造を忠実に再現した3Dプリント製剤を作成できます。

選択的レーザー焼結法

選択的レーザー焼結法（SLS）は、粉末を原料とし、レーザーをエネルギー入力として粒子を融合させます。この技術は様々な研究で医薬品の製造に利用されてきましたが、市場にはまだ導入されていません。ほとんどの医薬品は室温で粉末であるため、SLSでは材料の準備工程は必要ありません。さらに、乾燥した印刷条件と支持構造がないため、基本的に後処理は必要ありません。欠点は、同じプリンターで異なる物質を印刷する場合、相互汚染の可能性が高く、SLS印刷に最適化されていない物質では印刷失敗率が高いことです。[ 15 ]

半固体押し出し

半固体押し出しは、物体を層ごとに構築する積層造形技術です。SSEでは、押し出しヘッドがあらかじめ定義された経路に沿って半固体材料を堆積させ、各層を作成し、それらを徐々に積み重ねて最終製品を形成します。[ 16 ] SSEは概念的には熱溶解積層法（FDM）に似ていますが、重要な違いがあります。SSEで使用される材料は室温では半固体です。つまり、高温による材料の過度の軟化を防ぎ、意図した形状を維持するために、印刷プロセス中の正確な温度制御が不可欠です

このプロセスを容易にするために、専用のシリンジに半固体の印刷材料が充填されています。材料の押し出しは、空気圧、機械エネルギー、電磁システムなど、様々な方法で行うことができます。この技術により、半固体材料の層ごとの堆積を正確に制御することで、複雑な構造やカスタマイズされたオブジェクトを作成できます。[ 17 ]

光造形法

ステレオリソグラフィー技術は光重合の原理に基づき、レーザースキャンを利用して液体樹脂を固化し、層ごとに3Dプリントされたオブジェクトを構築します。[ 18 ]印刷プロセスは、プリンターの設定に応じて、上から下へ、またはその逆に設定できます。印刷を開始するには、液体フォトポリマー樹脂をリザーバーに注ぎ、スキャンミラーがレーザービームを樹脂表面に集光し、集光された光点を作成します。この光点が走査領域内の樹脂を固化させます。スキャン層が完了すると、印刷プラットフォームが1層分の高さまで下がり、スキージが次の印刷層のために樹脂表面を平坦化します。このプロセスは、オブジェクトが完全に形成されるまで続きます。その後、完成品が抽出され、余分な樹脂と支持構造が除去されます。SLAは、熱に不安定な薬剤に特に有効です。[ 19 ]

参照

参考文献

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