MicroFab Inkjet噴墨打印技術在藥物供給上的應用
使用MicroFab的Inkjet技術制備的微球囊，可控粒徑范圍為15～100μm。研究顯示，采用該系統(tǒng)制備的載紫杉醇微球，對所載的紫杉醇分子本身無破壞，保證了藥物的治療效果，包封率至少可達67%，且粒徑均勻，藥物釋放緩慢。研究表明，噴墨技術生產(chǎn)的微球能夠持續(xù)釋放超過50天，可有效抑制和逆轉腫瘤的生長。
紫杉醇（Paclitaxel）在腫瘤化療上的有效應用主要依賴于新藥物供給系統(tǒng)的開發(fā)，這種給藥系統(tǒng)可以在局部緩慢釋放的同時降低藥物毒性。其中，藥物定位和藥物代謝動力學控制的一種方法是將載藥微球直接注射到腫瘤組織中。遺憾的是，目前獲得生物可降解聚合物微球的方法比較復雜，對微球大小的控制較差。此外，它們產(chǎn)生的微球粒徑分布廣泛，這反過來又導致很差的控制釋放效果。
藥物供給的最終目標是控制載藥微球的尺寸大小及尺寸分布范圍，因為特定的釋放速率和所需的給藥途徑需要特定的球體大小。利用噴墨技術和單乳液溶劑蒸發(fā)技術，MicroFab獲得了粒徑分布窄、粒徑可控的載輸紫杉醇的PLGA（聚乳酸-羥基乙酸）微球（如圖1所示）。
▲ 圖1 利用MicroFab噴墨打印技術制備的直徑為50μm的載輸紫杉醇的PLGA微球
通過HPLC色譜圖和組織培養(yǎng)分析證實，制備工藝并不影響膠囊藥物的藥理作用（如圖2所示）。
如圖3所示，噴墨打印制備的微球被證明至少可以持續(xù)釋放50天，且體外釋放量的范圍被證明也可以足夠抑制和逆轉腫瘤生長。
▲ 圖3 噴墨打印制備的微球釋放Paclitaxel的結果
噴墨打印制備載藥微球的優(yōu)勢：
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微球尺寸均勻性好
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尺寸可控
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藥物釋放率可控
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制備工藝可控
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易于擴展制造（通過使用陣列打印或多個打印頭）
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無菌且易于自動化制造
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藥物毒性較小
① 載藥微球可作為注射給藥系統(tǒng)直接在腫瘤部位給藥，避免了全身給藥的副作用；
② 用于局部注射的藥物通常不含有用于全身給藥的溶解度增強劑；
③ 載藥微球可生物降解，無需手術移除。
多層載藥微球
很多類型的癌癥不僅僅只對一種藥物有反應，而是對至少兩種及以上的細胞毒性藥物或兩種抗癌藥物的組合有反應。此外，綜合治療法可以降低癌癥復發(fā)的風險。然而，由于這兩種藥物在隨后給藥時有不同的劑量要求，因此會產(chǎn)生一些新的問題。與由固體聚合物組成的微球不同，載藥微球是由一種聚合物作為核心和第二種聚合物作為包覆層層進行包裹，從而形成的雙層微球，這種雙層載藥微球可能提供解決不同劑量需求的問題。這兩種藥物可以攻擊兩種不同類型的癌細胞。可以選擇這兩種藥劑，使它們的釋放速率不同，每天釋放的藥物量也不同。因此，載藥微球將對更多類型的癌癥產(chǎn)生療效。
▲ 圖4. 空心球形成過程中示意圖。在壓電元件產(chǎn)生的外部擾動下，兩個同心流體的流注分解成多個球體。
在MicroFab，我們建立了一個用于生產(chǎn)空心微球的系統(tǒng)。該系統(tǒng)由兩個濃縮管組成。外管用于注入形成外殼的液體，而空氣則注入內(nèi)管。空氣可以用第二種流體代替，從而產(chǎn)生多層球體。
皮膚給藥的應用
MicroFab的JetLab®II平臺可用于分配和打印藥物、聚合物和粘合劑，用于皮膚給藥系統(tǒng)。應用還包括微針涂層/填充；在柔性薄膜上精確分配多層或者多種藥物；以及藥物/聚合物組合的精確印刷。
▲ 圖5. MicroFab的Jetlab®II平臺
鼻腔及吸入輸運的應用
噴墨技術可制備用于肺部給藥的固體粉末、產(chǎn)生用于肺部給藥的蒸汽以及產(chǎn)生用于鼻腔給藥的液滴。Vapor delivery是基于MicroFab的AromaJet®技術，該技術可以將香味應用于模擬和相關診斷中，并制造出個性化的精細香味。AromaJet®技術的數(shù)字控制已用于醫(yī)療診斷應用和爆炸物氣相探測器校準。
▲ 圖6. MicroFab嗅覺檢測器在阿爾茨海默癥上的應用
資料來源：美國MicroFab公司
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