2025 年 9 月,江蘇省藥監(jiān)局核發(fā)了全國(guó)首張應(yīng)用 3D 打印技術(shù)生產(chǎn)藥品的《藥品生產(chǎn)許可證》。這不是普通的一紙?jiān)S可,它標(biāo)志著我國(guó)在 3D 打印技術(shù)藥品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程上邁出關(guān)鍵一步,更意味著:我國(guó)正式成為繼美國(guó)之后,全球第二個(gè)能實(shí)現(xiàn) 3D 打印藥物產(chǎn)業(yè)化的國(guó)家。
更值得驕傲的是,在熱熔擠出沉積(MED)這一細(xì)分賽道,我們已然站在了領(lǐng)跑位置。
圖源:南京發(fā)布
藥片一直不都是“壓”出來(lái)的嗎?還能“打印”出來(lái)?這事的確有意思,科普中國(guó)聯(lián)系了哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院主任藥師劉子琦,來(lái)詳細(xì)聊聊:這個(gè)技術(shù)到底會(huì)給制藥帶來(lái)什么樣的改變。
3D 打印藥片
是如何“打印”出來(lái)的?
藥片,這個(gè)我們都很熟悉的東西,一百多年來(lái)始終以同一種方式被生產(chǎn)出來(lái):把藥用輔料和原料藥混合,用模具一壓,一排排形狀、劑量一模一樣的藥片就出來(lái)了。這個(gè)過(guò)程就像做餅干,簡(jiǎn)單、高效,但也意味著——所有人的藥,都是一樣的,無(wú)論你是 200 斤的壯漢,還是瘦巴巴的老人。
通常這些藥片還會(huì)經(jīng)過(guò)包衣處理,像給餅干裹上一層保護(hù)殼。包衣可以掩蓋苦味、防潮避光,還能控制藥物在特定部位釋放。但這層包衣同樣也是標(biāo)準(zhǔn)化的,無(wú)法根據(jù)個(gè)體需求進(jìn)行定制。
但3D 打印制藥改變了這一切。
如果說(shuō)傳統(tǒng)藥片就像一塊普通的巧克力,最多在外面裹一層包衣來(lái)延遲釋放時(shí)間,3D 打印制藥像是在做“多味酒心巧克力”,能做出極其復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)——多腔室、多層設(shè)計(jì),每一層可能都有不同的藥物和輔料。
在眾多 3D 打印技術(shù)中,中國(guó)此次實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的核心技術(shù)叫熱熔擠出沉積(MED)。這項(xiàng)技術(shù)解決了以往 3D 打印制藥最大的痛點(diǎn)——規(guī)模化生產(chǎn)。
它的工作原理聽起來(lái)很像做“巧克力蛋糕”:將粉末狀的藥物有效成分和輔料倒進(jìn)料斗,在高溫高壓下熔融成類似“巧克力醬”的混合物,通過(guò)精密噴嘴,將這些“藥醬”按照電腦設(shè)計(jì)的模型高精度擠出并瞬間凝固,層層堆疊,最終形成一片藥。
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圖源:南京新聞
這項(xiàng)技術(shù)聽起來(lái)貌似很簡(jiǎn)單,但做起來(lái)巨難。這并非普通的塑料打印,而是醫(yī)藥級(jí)的精密制造。
首先,藥物本身遠(yuǎn)比其他材料要“嬌貴”得多,畢竟很多藥物遇高溫就會(huì)分解失效。MED 技術(shù)必須在極短時(shí)間內(nèi)完成熔融和凝固,這就要求:既要讓藥物材料熔化流動(dòng),同時(shí)又不能破壞藥性。中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)在“輔料學(xué)”和“溫控算法”上最終實(shí)現(xiàn)了突破,找到了藥物活性和可打印性之間的“最佳平衡點(diǎn)”。
但光控制溫度還不夠,3D 打印最牛的地方在于它的“程序化釋放”能力。比如,研發(fā)人員可以根據(jù)治療需求,在藥片內(nèi)部設(shè)計(jì)出多腔室結(jié)構(gòu):最外層可以快速釋放藥物起效,里面可以包裹兩三種甚至更多的不同成分,每種成分按照預(yù)定的時(shí)間釋放。
這就相當(dāng)于給藥裝上了“程序控制”。對(duì)于生物大分子藥物(比如mRNA),傳統(tǒng)方法無(wú)法口服是因?yàn)闀?huì)被胃酸破壞。但 3D 打印可以在藥片內(nèi)部先釋放保護(hù)劑,在腸道里創(chuàng)造一個(gè)安全的微環(huán)境,再讓大分子藥物“安全著陸”,直接讓生物利用度提升了幾個(gè)數(shù)量級(jí)。
更厲害的是,還可以設(shè)計(jì)一些特殊的結(jié)構(gòu)。比如“胃滯留”技術(shù)——打印出一種折疊膠囊,到胃里半小時(shí)后綻放成花瓣?duì)睿叽绱笥谟拈T就能穩(wěn)穩(wěn)卡在胃里,持續(xù)釋放藥物 10~12 小時(shí),直到材料軟化排出。這就比傳統(tǒng)的“胃漂浮技術(shù)”穩(wěn)定多了。
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圖源:南京新聞
而最讓人驚嘆的是規(guī)模化生產(chǎn)的突破。過(guò)去,全球很多實(shí)驗(yàn)室都能用 3D 打印打出藥片,但速度極慢。傳統(tǒng)高速壓片機(jī)一小時(shí)能產(chǎn) 24 萬(wàn)片,而很多 3D 打印機(jī)只能產(chǎn)出幾十片。
中國(guó)此次獲得許可證,意味著 MED 技術(shù)攻克了這方面的難題。通過(guò)打印頭陣列等技術(shù),實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化生產(chǎn),這是從“手工小作坊”到“工業(yè)4.0無(wú)人車間”的質(zhì)的飛躍。
相比傳統(tǒng)藥片,
3D 打印藥片強(qiáng)在哪?
技術(shù)的偉大,不在于技術(shù)本身,而在于它能給真實(shí)的人帶來(lái)什么改變。傳統(tǒng)的制藥模式已經(jīng)沿用了上百年,而 3D 打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)究竟在哪兒?
第一,藥效更精準(zhǔn),吃藥更精簡(jiǎn)。
傳統(tǒng)的緩釋片,藥物是均勻分布在同樣結(jié)構(gòu)的高分子“網(wǎng)”里的。而 3D 打印藥片可以設(shè)計(jì)成“夾心餅干”或者“千層蛋糕”。比如,你可以打印一片藥,最外層是速釋成分,讓藥物在半小時(shí)內(nèi)起效緩解不適癥狀;內(nèi)層是緩釋成分,維持隨后 12 小時(shí)的血藥濃度,這樣可以讓藥效更為持久。
甚至還可以將互不相容的幾種藥物打印在同一片藥里,這就是所謂的“多藥復(fù)合片(Polypill) ”。對(duì)于需要同時(shí)吃好幾種藥、一天吃好幾次的老年人來(lái)說(shuō),這可能意味著告別大把吃藥的日子,一片藥就可以搞定所有。
第二,解決兒童用藥難。
兒童用藥最頭疼的是什么?是“劑量靠猜,分藥靠掰”。很多成人藥沒(méi)有兒童劑型,家長(zhǎng)只能手動(dòng)把藥片掰成1/2、1/4,這既不精準(zhǔn)也不安全。
3D 打印技術(shù)可以根據(jù)兒童的體重、肝腎發(fā)育情況,按照個(gè)體化需打印出精確到微克的藥片,甚至還可以打印成小動(dòng)物的形狀、加入水果口味,讓孩子不再抗拒吃藥。
第三,吃藥不再那么痛苦。
傳統(tǒng)藥片越大越難咽。有了 3D 打印藥物,它利用粉末粘結(jié)技術(shù)制造了極高的孔隙率。這種藥片放入口中,只需一口水,甚至不用水,就能在幾秒內(nèi)像雪花一樣溶解。這對(duì)于吞咽困難的老年患者、精神疾病患者(抗拒吞藥)來(lái)說(shuō),極大地提高了用藥依從性。
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圖源:南京新聞
未來(lái)的藥房,
會(huì)是什么樣子?
如果說(shuō)以上只是技術(shù)層面的改進(jìn),那么 3D 打印帶來(lái)的產(chǎn)業(yè)變革,將徹底改變未來(lái)的醫(yī)療生態(tài)。
未來(lái)的場(chǎng)景可能是這樣的:醫(yī)生開出處方,這張?zhí)幏讲粌H是藥名,還包含了基于患者基因測(cè)序的精準(zhǔn)劑量數(shù)據(jù)和釋放曲線數(shù)據(jù)。藥房接收到數(shù)字文件后,通過(guò) 3D 打印機(jī)“一鍵打印”。這就是所謂的“分布式制造”。
目前,中國(guó)藥科大學(xué)等機(jī)構(gòu)已經(jīng)在探索結(jié)合 AI 算法,根據(jù)患者生理參數(shù)自動(dòng)優(yōu)化藥物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的研發(fā)平臺(tái)。
對(duì)于罕見病患者而言,這更是一個(gè)福音。為什么罕見病藥貴?因?yàn)樯a(chǎn)線一開就是幾十萬(wàn)片的批量,而全球患者可能只有幾千人,再加上藥品研發(fā)費(fèi)用巨大,藥廠缺乏生產(chǎn)動(dòng)力是必然。
但 3D 打印讓“小批量生產(chǎn)”變得經(jīng)濟(jì)可行。只要有數(shù)字模型,一臺(tái)機(jī)器就能生產(chǎn)出一小群罕見病患者使用的藥量。這大大降低了罕見病藥物的市場(chǎng)準(zhǔn)入門檻,讓“孤兒藥”不再遙不可及。
在更廣闊的維度上,未來(lái)可能不再需要運(yùn)輸成噸的藥片。藥企只需要將含有藥物成分的特殊材料和處方程序發(fā)送到醫(yī)院或藥店,醫(yī)院就地打印,即打即用。這不僅能解決藥品運(yùn)輸成本高、保質(zhì)期短的問(wèn)題,更是在突發(fā)公共衛(wèi)生事件時(shí),具有不可估量的戰(zhàn)略意義。
總結(jié)
2025年,中國(guó)拿到了這張來(lái)之不易的"許可證"。
這不僅是江蘇一家企業(yè)的勝利,更是中國(guó)醫(yī)藥工業(yè)從"仿制"向"智能制造"轉(zhuǎn)型的縮影。
我們正在見證:當(dāng)精準(zhǔn)的算法遇見精妙的制造工藝,當(dāng)科技的溫度注入古老的制藥行業(yè),那一粒小小的藥片,終于不再只是單純的化學(xué)合成物,而是變成了為每一個(gè)獨(dú)特生命量身定制的存在。
在不遠(yuǎn)的未來(lái),當(dāng)你走進(jìn)藥房,拿到的可能不再是標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的藥盒,而是一份剛剛為你現(xiàn)場(chǎng)打印出來(lái)的、專屬你的“定制藥”。
這就是科技改變生活的真實(shí)力量。
參考文獻(xiàn)
[1] 專訪三迭紀(jì)技術(shù)高級(jí)副總裁鄧飛黃: 3D打印制藥,何以成為復(fù)雜制劑研發(fā)的“破局者”,藥聞天下
[2] 南京三迭紀(jì)獲批全國(guó)首張3D打印藥品生產(chǎn)許可證,南京新聞
策劃制作
作者丨劉子琦哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院主任藥師
審核丨符垚 四川大學(xué)華西藥學(xué)院 藥劑學(xué) 教授
鄧?yán)?四川大學(xué)華西藥學(xué)院藥劑學(xué) 副教授
策劃丨張林林
責(zé)編丨張林林
審校丨徐來(lái)
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