MicroFab Inkjet喷墨打印技术在药物供给上的应用
2022-09-19 来源:睿度光电 点击次数:1532
使用MicroFab的Inkjet技术制备的微球囊，可控粒径范围为15～100μm。研究显示，采用该系统制备的载紫杉醇微球，对所载的紫杉醇分子本身无破坏，保证了药物的治疗效果，包封率至少可达67%，且粒径均匀，药物释放缓慢。研究表明，喷墨技术生产的微球能够持续释放超过50天，可有效抑制和逆转肿瘤的生长。
紫杉醇（Paclitaxel）在肿瘤化疗上的有效应用主要依赖于新药物供给系统的开发，这种给药系统可以在局部缓慢释放的同时降低药物毒性。其中，药物定位和药物代谢动力学控制的一种方法是将载药微球直接注射到肿瘤组织中。遗憾的是，目前获得生物可降解聚合物微球的方法比较复杂，对微球大小的控制较差。此外，它们产生的微球粒径分布广泛，这反过来又导致很差的控制释放效果。
药物供给的最终目标是控制载药微球的尺寸大小及尺寸分布范围，因为特定的释放速率和所需的给药途径需要特定的球体大小。利用喷墨技术和单乳液溶剂蒸发技术，MicroFab获得了粒径分布窄、粒径可控的载输紫杉醇的PLGA（聚乳酸-羟基乙酸）微球（如图1所示）。
▲ 图1 利用MicroFab喷墨打印技术制备的直径为50μm的载输紫杉醇的PLGA微球
通过HPLC色谱图和组织培养分析证实，制备工艺并不影响胶囊药物的药理作用（如图2所示）。
如图3所示，喷墨打印制备的微球被证明至少可以持续释放50天，且体外释放量的范围被证明也可以足够抑制和逆转肿瘤生长。
▲ 图3 喷墨打印制备的微球释放Paclitaxel的结果
喷墨打印制备载药微球的优势：
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微球尺寸均匀性好
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尺寸可控
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药物释放率可控
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制备工艺可控
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易于扩展制造（通过使用阵列打印或多个打印头）
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无菌且易于自动化制造
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药物毒性较小
① 载药微球可作为注射给药系统直接在肿瘤部位给药，避免了全身给药的副作用；
② 用于局部注射的药物通常不含有用于全身给药的溶解度增强剂；
③ 载药微球可生物降解，无需手术移除。
多层载药微球
很多类型的癌症不仅仅只对一种药物有反应，而是对至少两种及以上的细胞毒性药物或两种抗癌药物的组合有反应。此外，综合治疗法可以降低癌症复发的风险。然而，由于这两种药物在随后给药时有不同的剂量要求，因此会产生一些新的问题。与由固体聚合物组成的微球不同，载药微球是由一种聚合物作为核心和第二种聚合物作为包覆层层进行包裹，从而形成的双层微球，这种双层载药微球可能提供解决不同剂量需求的问题。这两种药物可以攻击两种不同类型的癌细胞。可以选择这两种药剂，使它们的释放速率不同，每天释放的药物量也不同。因此，载药微球将对更多类型的癌症产生疗效。
▲ 图4. 空心球形成过程中示意图。在压电元件产生的外部扰动下，两个同心流体的流注分解成多个球体。
在MicroFab，我们建立了一个用于生产空心微球的系统。该系统由两个浓缩管组成。外管用于注入形成外壳的液体，而空气则注入内管。空气可以用第二种流体代替，从而产生多层球体。
皮肤给药的应用
MicroFab的JetLab®II平台可用于分配和打印药物、聚合物和粘合剂，用于皮肤给药系统。应用还包括微针涂层/填充；在柔性薄膜上精确分配多层或者多种药物；以及药物/聚合物组合的精确印刷。
▲ 图5. MicroFab的Jetlab®II平台
鼻腔及吸入输运的应用
喷墨技术可制备用于肺部给药的固体粉末、产生用于肺部给药的蒸汽以及产生用于鼻腔给药的液滴。Vapor delivery是基于MicroFab的AromaJet®技术，该技术可以将香味应用于模拟和相关诊断中，并制造出个性化的精细香味。AromaJet®技术的数字控制已用于医疗诊断应用和爆炸物气相探测器校准。
▲ 图6. MicroFab嗅觉检测器在阿尔茨海默症上的应用
资料来源：美国MicroFab公司
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