据统计，每个美国人平均每年要服用12种处方药物。这些处方药物几乎100％都是制药公司根据那些最常用的处方剂量大规模制造出来的。此外，虽然这些药物有多种颜色，但这些药丸的形状只有寥寥几种。

虽然目前并不是特别清楚，药丸的形状和尺寸是否会显著改变药物对人体的作用。但是几乎所有的药丸都使用统一的尺寸和形状的做法已经实施了数十年，这一状况需要在未来有所改变，因为未来的用药更侧重于定制化而非规模生产。为了做到这一点，我们需要找到一种既迅速又精确地定制药物的方法。

近日，伦敦大学制药学院与FabRx公司的研究人员发表了一篇名为《3D打印药片的几何形状对于药物释放的影响（Effect of Geometry on Drug Release From 3D Printed Tablets）》的论文，详细说明了使用3D打印技术制造出一般难以制造的异形药片的方法。

“未来的药剂设计和制造很可能会从限定剂量的片剂/胶囊的大批量生产迈向针对病人的个性化、任意剂量的即时制造。”研究人员写道。“推动这一变化的因素包括具有狭窄治疗指数的低剂量药物（比如免疫抑制剂和/或血液稀释剂）的发展、对于药物基因组学重要性认识的不断提高（比如癌症患者的药物敏感性方面）以及制定药物组合的需要。为了应对这一挑战，制药行业需要评估和接受新的制造技术。其中一项具有潜在应用可能的技术就是3D打印（3DP）。”

其他研究机构主要依靠溶液的被动扩散作为导入药物的主要方式，从而导致能够发挥作用的总药物剂量非常低，而在这项研究中的研究人员则选择使用热熔挤出方法——一种在制药行业广泛使用的方法——在整个水溶性聚合物（聚乙烯醇，PVA）中均匀散布药物。用这种方法能够制成一种药物输注线材。据天工社了解，他们的目标是再用这种线材3D打印出无法通过传统粉末压制方法制造的各种形状药丸，并根据药物不同的溶出行为设定几何参数，确定药丸的形状。

那么，研究人员在论文中是如何描述他们的研究方法的呢？

首先，他们从MakerBot那里购买了水溶性的PVA类线材，并准备了USP级扑热息痛（也称为乙酰氨基酚，泰诺的通用形式）和盐。他们把线材切成一段段的小块（长度为大约2毫米），基本上把一整卷的线材全变成了颗粒。然后把它们与扑热息痛充分混合，并用一台拉线机将混合物重新拉成3D打印线材，拉制线材的时候将温度设置在180℃。于是他们就制成了一卷药物输注3D打印线材。

下一步就是打印药丸了。研究人员使用AutoCAD 2014设计出各种独特形状，并将设计导出为STL文件，然后使用自制的药物输注线材在桌面型MakerBot Replicator 2X 3D打印机上打印出各种药物片剂。

“我们使用软件设计出拥有固定表面积（275平方毫米）、固定表面积/体积比（1：1）或重量（500毫克）的药丸。”该论文解释说，“而且在所有的情况下，每个形状的长度、宽度和高度的比率保持恒定。”

下面是每种3D打印药片的统计数字，他们打印了5种不同的形状：立方体、金字塔、柱状、圆环体和球体。

研究人员一旦证明，这些复杂的药片形状能够经由FDM 3D打印机相当精确地制造出来，那么剩下的时间就是研究药片的质量以及这些形状如何对药物的溶解产生影响。

在进行溶解试验后，研究人员得出的结论是：事实上，几何形状确实在决定药物释放曲线中起到主要作用。他们发现，当在3D打印的药片表面积保持恒定时，药物释放速度最快的是金字塔形的药片，接着是圆环体、立方体，球体，最后是圆柱体。这个排序与片剂表面积/体积比率直接相关，因为圆柱体的这一比值最低，而金字塔状的则最高。 这使得研究人员得出如下结论：

“片剂的药物释放动力学显示其对于表面积并不存在依赖关系，而是跟表面积与体积的比率直接相关，这表明了几何形状对药物释放曲线的影响。而大量形状类似的片剂表现出来的溶解曲线几乎没有差别。”

因此，该研究表明，3D打印机打印成各种形状和大小药片的能力可在未来的药剂定制中发挥显著的作用。举例来说，患者A可能需要药物快速释放到血液中以减轻他的痛苦；而患者B则可能需要相同的药物更慢、更稳定释放。而医生提供的是可3D打印的药物输注线材，患者A就可以打印出金字塔状的药丸服用，而患者B则可以服用圆柱状的药丸。

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