研究人员尝试使用3D打印的微型储存装置以获得更好的药物输送

发布者:匿名 2019-06-22 浏览量:2202


'使用Acculas BA-30微型立体光刻仪器进行口服药物输送的微储器装置的增材制造:可行性研究中'研究人员继续探索3D打印药物输送系统的潜力。在这里,作者正在测试用于口服给药的微储库几何形状,希望能够进一步提高对当今许多患者(如糖尿病患者)至关重要的药物的吸收效率。

制药行业对口服药物的改善有着明显的兴趣,但许多其他研究实体也是如此,因为进一步的进展不仅能改变生命,而且可能挽救生命。作者也指出,更好的药物输送系统可以提高患者的依从性。

“在口服药物递送效率低的情况下,限制是由胃肠系统的性质决定的。盐酸的存在与pH值严重下降至1.5,蛋白水解酶和其他消化酶以及最终紧密排列的粘液分泌上皮细胞层相关,证明是阻止功能分子传递和吸收的非常有效的屏障。“作者陈述。

功能性载体系统旨在保护消化系统免受有害酶和pH梯度的影响,提供以下功能:

•稳定,生物相容的环境

•渗透性

•长时间释放模式

•无毒剖面

研究人员指出,随着部件原型制作和打印的大型工业实践,3D打印和增材制造也为微技术和纳米技术提供了巨大的希望,引发了像这样的研究,研因为研究人员希望在医学和药学相关领域取得进一步突破。

“用于口服递送药物的微加工储库装置具有不对称设计的优点,从而允许装载药物的单向释放,可能促进向肠粘膜的释放的增加。”研究人员表示。

在这项研究中,研究人员使用Materialise Magics软件创建3D文件,然后在D-MEC Acculas BA-30微立体光刻系统上打印。后处理包括将样品浸泡在异丙醇中5分钟,然后用加压空气干燥。

他们开始创建一个由柱子系统组成的微容器,从微柱到分支出来的小柱子。显微镜检查显示,形状“不完全确定”,结构偏离初始设计方案。

小型3D打印简单微容器。3D打印微容器(b,c)和STL文件的SEM图像(a)使用OpenSCAD软件制作的相应微容器设计的图像。容器设计(a)的外径为500微米,内径为300微米。微柱的底部直径为100微米,顶部直径为80微米,高度为100微米,节距为80微米。图像(c)取自35°倾斜角度。

研究人员表示:“与设计中的理论测量结果相比,支柱尖端的测量结果表明,只有约80%的支柱(直径约为80微米)是制造出来的。”因为在设计中,柱子是从物体向外的,未完成的柱子也可以解释物体的较小的外径。最后,另一个值得注意的发现是,容器的储液罐不易辨认,似乎被填满了。这种情况可能是由于不适当地去除多余的未固化树脂残留物造成的。”

复杂拓扑优化微容器的3D打印。利用拓扑优化算法生成的3D打印(微立体光刻)微容器(c,d,e,f,h)和STL文件(a,b,g,i)相应的复杂微容器设计图像,并将微柱展开。除柱(a,b)之外的容器设计的外径为2200微米,包括柱2980微米。内径为1800微米,高度为1000微米。在SEM图像中描绘了观察到的尺寸,并且在(i)中示出了STL文件中的微柱的理论测量。以35°的倾斜角度记录图像(d,e,f,h)。

该团队开发了一个更基本的3D打印样本,将最小尺寸增加到80微米,整体尺寸减小到500微米,但也不合适,没有看到光刻层:

“获得的研究结果表明,这种设计中使用的尺寸,特别是最小特征尺寸太小,无法用所有仪器获得可接受的结果,”研究人员表示。

“由于这个事实,打印树脂没有完全固化,最终物体的结构没有出现。与此相反,在第二次测试中,激光功率明显过高,因此固化的树脂比预期的要多,然后储液器以及微柱之间的空隙被关闭。由于3D打印机在这些测试之前已经过适当的校准,因此决定使用之前的激光参数,而不是专注于进一步优化激光功率。此外,在这种情况下,没有可见的光刻层。”

该团队继续研究打印质量,增加尺寸和增加增加悬垂,使他们发现与以前的样品有一些相似之处,但偏差较小。

“虽然立体光刻中3D打印”杯“的问题是一个众所周知的问题,但3D打印结构的后处理应适应去除多余未固化的打印树脂,”研究人员总结道“在后处理/清洁协议必然需要进行彻底优化工作的前提下,论证了利用这种微制造技术可以实现毫米级器件,利用SLA 3D打印制作口服给药微容器的可行性。”

“从应用的角度来看,还存在另一个问题。所有微容器都是在同样3D打印的网格上进行增材制造,这些网格不可逆地连接它们。然而,用于口服药物递送的微容器的工作原理依赖于附着于肠粘膜的单独作用的容器。使用当前的3D打印方法,不可能释放单个微容器。 因此,建议在微机械加工中在牺牲释放层上实施3D打印。”

3D打印已经在医疗领域产生了无数的影响,但也在药物领域产生影响。研究人员在3D打印药片、开发加速剂量的技术,甚至是自动药片分配器方面有了更多的运气。

分辨率测定5:增加微容器的总体尺寸。微型容器的STL文件模型(a1-f1)和SEM图像(a2-f2,a3-f3)具有放置在悬垂上的不同尺寸的微柱。与其他图形相比,所有STL型号的底部总直径为1500微米,包括悬垂在内的2000微米。不包括支柱,所有微容器的高度均为600微米。微柱顶部和底部直径的尺寸为:(a1)30微米-80微米,(b1)60微米-100微米,(c1)80微米-130微米,(d1)100微米-170微米,(e1)120微米-200微米和(f1)90微米-200微米。微柱的高度设定为200微米。从35°倾斜角度记录SEM图像(A-F3)。

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