2014年4月,马塔双胞胎出生在一个不确定的未来。姐妹是连接从胸部和骨盆与几个共同的器官,它被认为是理想的分离。面对有史以来最复杂的分离对连体双胞胎,他们的外科医生在休斯顿的德克萨斯儿童医院,我们接受了一个意想不到的帮助新手:3 d打印机。
女孩第一次经历了一系列的电脑断层扫描。这些数据被用来打印不同颜色标识的3 d模型的女孩的器官和骨骼在精致的细节。这些模型使分离手术计划和广泛实践。10个月大的时候,女孩们分开的18个小时一起操作。这是第一次分离手术双胞胎与这个特定的配置已经成功,“说他们的一个外科医生。随着外科医生,3 d打印技术被誉为英雄。
这不仅仅是连体分离3 d印制技术赢得了它的条纹近年来在手术室。其他类型的复杂手术现在已经练习这种方法,包括正面的移植,和脊柱,大脑和心脏手术。3 d打印技术也越来越多地用于生产低成本、定制植入物包括大白鲨,头骨碎片,和臀部。
迄今为止,医疗最多产的使用3 d印刷生产的助听器。硅胶印象佩戴者的耳朵是扫描和数据用于打印个性化数字艾滋病与耳朵,或软earmoulds耳背式设备。一次劳动密集型过程自动化和生产舒适的耳机听起来都是舒适的,防止泄漏。
药品生产
3 d打印技术也开始在医学名称为自己制造。虽然很难预见到批发替换当前平板电脑的生产流程,3 d印制技术将找到一个地方在特定的利基在个性化药物和平板电脑。
2015年,美国FDA(食品与药物管理局)批准了第一个,目前仅3 d打印平板电脑。Spritam的再形成的抗癫痫发作药物levetiracetam Aprecia药品开发的位于辛辛那提的我们。Spritam分层,高度多孔结构,迅速吸收液体,崩溃中止。其独特的结构不能通过使用传统的制造方法。
使用3 d打印我们创建这个格子,当它触及到一口水,分散在口腔内秒,”解释了蒂姆•特雷西Aprecia首席执行官。这可以用于儿童、老年人和其他病人可能难以吞下药片。它还允许很大剂量的levetiracetam被包括在一个小的平板电脑。”我们可以把1克以上的API(活性药物成分)成一个剂型和色散的嘴几乎相同的不管优势,”特蕾西解释道。
Aprecia使用专用粉床和喷墨称为ZipDose 3 d打印技术。首先,粉层包含药物一起放下东西就像传送带一样。然后下经过液体喷墨打印头,打印一个绑定在特定位置沿纸粉、粉层绑定在一起的。我们然后躺另一层粉,再打印在相同的地方,”翠西说。我们打印层层层后,超过30日,甚至40岁的时候,根据平板电脑的大小,我们试图使。”
我们可以打印每天数以万计的平板电脑在一个打印机,”特蕾西解释道。这对比普遍认为3 d印刷总是缓慢。Aprecia已经发展为大规模生产3 d打印,使用打印机,“房间的大小”,而不是更熟悉的桌面的大小。
3 d打印技术药物有潜力超越大剂量平板电脑,可以立即解散。2017年12月,Aprecia来自英国剑桥和周期制药宣布建立合作伙伴关系,开发和商业化孤儿(罕见)疾病的3 d打印平板电脑使用这个ZipDose技术。
所谓的孤儿药物,3 d打印技术固有的多功能性是特别有吸引力。而不是制药公司的现状需要维持昂贵的专业基础设施生产药物的低数字销售,理论上是可以打印许多不同类型的平板电脑,只需改变Aprecia ZipDose过程中使用的粉末,或者是通过改变“墨盒”商用3 d打印机。
我们可以印刷一天成千上万的平板电脑在一台打印机
蒂姆•特雷西Aprecia制药
这个换墨盒的概念还提供下放,平板电脑在某些情况下生产的可能性。“你可以想象一个情形打印机使药物更本地病人,也许在医院或者药店,”解释了克莱夫·罗伯茨从药店的学校在英国诺丁汉大学的。
它还开辟了使用3 d打印个人化药物的可能性——生产平板电脑设计用于满足单个病人的需要。“你可以改变药物加载,药物的结合和释放的配方为个别病人定制,换句话说个性化,在没有额外的成本,”罗伯茨说。
Spritam批准开始被普遍视为一个3 d印刷革命在医药制造业。“十多个药品制造商已经正式或非正式地在接触FDA药物评价和研究中心关于3 d印刷制造毒品的使用,”FDA发言人Jeremy卡恩告诉必威体育 红利账户。
许多药物在一个
罗伯茨的实验室生产polypills一直在使用3 d打印机。包含多个药物的一片的想法已经存在了一段时间,作为一种手段来减少许多不同的平板电脑一个病人复杂的医疗需求必须记住。但是药物药物兼容性问题和问题通常需要被释放在不同时间尺度一旦进入消化系统阻碍了他们的发展。3 d打印技术导航这些问题通过允许多个药物的区域化在一个平板电脑。罗伯茨2015年,展示了两个polypills:一个包含三个药物,都以不同的速率释放,和另一个包含5个药物,二人一起在立即释放的区域化和三个在单独的隔间持续释放。没有观察到不同药物之间的相互作用在polypill。
最近,罗伯茨实验室一直在探索如何改变一个3 d打印平板的几何变化的速度药物包含在它被释放。3 d打印技术允许您改变药物的分布在一个平板电脑。你可以把一个大中心的药物浓度,降低浓度梯度出去,然后修改发布概要文件,”他解释说。“3 d打印给你一个机会去思考一些事情,你不会已经能够达到使用标准制造。
3 d打印技术允许你改变药物的分布在一个平板电脑
克莱夫。罗伯茨,诺丁汉大学
及其polypill工作,罗伯茨的实验室使用商用3 d打印机的api(和其他组件构成的药物)包含在喷墨打印的墨水或挤压的粘贴。与挤压3 d打印粘贴,想象你糖衣蛋糕和挤出一个粘贴,然后迅速形成一个固体一旦出版,”他说。这个概念听起来比它更容易在实践中,和他的实验室的大部分研究工作是投资在发展中贴和墨水配方,允许必要的精确控制印刷片的结构。
大街上打印机
3 d打印机的类型,大多数人都熟悉FDM(熔融沉积造型),在线轴上的热塑性塑料线入一个打印机,融化,并打印出半熔化状态。一旦印刷,塑料迅速re-solidifies。使用这些打印机爱好者饼干刀具,门闭锁装置等。他们也越来越多地发现在实验室小,简单的廉价塑料物品如凯克剪辑和漏斗从公开共享设计。化学家们也开始分成更复杂的塑料,陶瓷或金属设计(见必威体育 红利账户,2018年3月,意思是)。FDM 3 d打印机的使用医药制造业被一些研究者探索包括史蒂芬·希尔顿伦敦大学学院学院的药店在英国。
“已经有有机化合物——颜色——在热塑性塑料,”他解释说。医学印刷是相似的,可以换成彩色复合药物科汉解释说,含药塑料。”他药物嵌入到使用过程称为塑料热熔挤压(一个既定技术混合药物分子与聚合物在机械压力)。由此产生的丝被加载到一个FDM打印头,打印。希尔顿的团队正在考虑如何使灯丝不那么脆弱。
有挑战性但固有问题用FDM打印机药物制剂,包括他们的速度慢和问题的热降解药物被打印出来。我们会打印在100ºC,”希尔顿解释道。一些抗癌药物做得很好,而抗生素往往在这个温度迅速降低。”他补充说,对热不稳定的药物,和更快速的生产,另一种类型的高街3 d打印机可能更合适:有限元,或SLA。这种方法还提供了一种高分辨率打印,所有尺寸比高街FDM同行。希尔顿的实验室也在探索潜在的这种类型的打印机打印平板电脑。
对于SLA印刷,药物放置在液体树脂照片acrylate-based单体和引发剂组成。树脂注入一个清晰的浅托盘和加载到打印机。在盘坐着一个激光和一面镜子。当激光冲击引发聚合的树脂固体聚合物在准确点。液体的激光跟踪路径并打印(固体平板)一层一层地,“希尔顿说。随着印刷的发展,固体平板培养出来的液体树脂托盘。一旦完成,多余的树脂流失以便重用。平板电脑然后置于紫外灯任何剩余的单体聚合。与acrylate-based树脂毒性是一个普遍的问题,解释了希尔顿。我们必须修改它们相当严重,使它们不会引起排斥的。再次,树脂发展的很大一部分希尔顿的工作。
罗伯茨,希尔顿也看3 d打印缓释药物,但却采取了不同的方法。他是身体改变形状设计平板电脑,快速扩张时接触到酸在胃里。当你吞下平板电脑,它向下进入胃,外胶囊溶解,释放药物设备里面然后长到大约一个乒乓球大小的(40毫米),“他说。平板电脑然后保留在胃里,因为它太大了,通过。这是一个开放的结构,慢慢分解,在七天内释放药物。
“对于我们的平板电脑,3 d打印技术是必要的;他们不能用传统的制造方法,”他补充道。树脂用于此目的设计在希尔顿的实验室。”设备扭转和压缩包装到平板电脑,然后打开成一个更大的结构,”他解释说。这是生物相容性材料,也是灵活和有效的形状记忆。打印3 d对象的概念然后重塑自己随着时间的推移,被称为四维印刷。
3 d生物打印
3 d打印技术在制药行业也取得进展,以产生3 d组细胞用于高通量筛选。比较典型的2 d细胞化验,3 d组提供一个更现实的细胞环境。这可能使有效成分更容易被识别,但也允许game-ending毒性问题被识别药物开发过程中更早。
可以想象,3 d生物打印可以加速药物发现。这可能让我们追逐更快,”普拉萨德解释Shastri从高分子化学研究所在德国弗莱堡大学的。“制药行业已经非常从事试图将3 d生物打印到他们的发现过程,”他说。
与印刷药物制剂,有许多不同类型的3 d生物和Shastri的实验室专注于extrusion-based打印机。他的兴趣在于发展的粘贴,bioink。“现成的产品非常差,”他说,给可怜的空间控制打印细胞组。如果你不能坚持每次打印相同的3 d细胞群,筛查结果的再现性是一个问题,使用Shastri解释道。”这样一个领域成功的关键在于人们能够产生的信息是可再生的。
bioink有一个额外的并发症的发展相比,标准为3 d印刷油墨;分散细胞水分环境的需要。水凝胶是唯一的材料,满足这一关键标准,”他说。(Bioink发展)是一个地方会有很多创新在未来几年。如果这种创新不发生,3 d生物打印将停滞不前。
如果你相信炒作,3 d打印注定要改变我们生活的方方面面,在医院和在我们的实验室。工业和学术科学家目前正在争相发展可行的工具的贸易,使其正持续充电为制药领域,但只有时间会告诉3 d打印技术能否实现其颠覆性技术潜力。
尼娜Notman索尔兹伯里附近是一个基于科学作家,英国
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