3D打印技术即将催生医药行业的蓬勃发展
1.药物3D印刷
3D打印面积的最新进展（3DP）促使科学家在医学领域进行测试和评估该技术的适用性。药物递送系统，组织工程，组织和器官模型，假肢和复制制造，植入物以及更多领域是那些迅速发展的领域（1）。结果，3D打印在药理学领域非常重要。它在该领域的使用是新患者中心治疗方法的基础。可以通过添加剂丸制造产生个性化药物和治疗方法。这可能有助于患者以尽可能低的成本接受最有效的治疗。在过去的五年（2）中，科学家一直在积极调查制药部门3D印刷的可能性。
三维打印是一种通过逐层沉积材料来创造数字化控制的三维形状的方法。它以前被广泛用于汽车、机器人、航空航天和其他行业的快速原型制作。由于商业3D打印机的广泛使用，以及FDA最近批准了首个3D打印剂型(Spritam.(3)生产复杂、可定制和个性化的按需剂量形式的能力是研究人员对3D打印越来越感兴趣的主要原因。定制的阴道黄体酮环，用于更好的崩解和溶解的通道片，个性化的口服给药装置，以及用于治疗痤疮的局部鼻子形状的装置都是最近使用融合沉积建模(FDM) 3D打印创建的。
2.设计药物的过程
2.1计算机辅助设计软件
3D打印过程的第一步是创建一个数字模型。计算机辅助设计是创建数字模型(CAD)最流行的技术。通过三维扫描，逆向工程也可以用来创建数字模型。CAD建模和3D扫描也可用。在设计3D打印时，有很多设计问题需要考虑。这些通常涉及到特征几何限制、支撑材料和需要一个逸出孔。
2.2文件的转换和转移到机器可接受的格式
必须将CAD模型转换成3D打印机可以理解3D打印组件的格式。第一步是将CAD模型转换为立体光刻（STL）文件，该文件也称为标准三角形语言文件。也允许3D打印文件格式，例如obj和3dp，但它们不太受欢迎（4）。STL描述了使用三角形（多边形）的物体的表面，从而减少有时复杂的CAD表示。大多数CAD应用程序可以将绘图导出为STL文件。创建STL文件后，将其加载到Slicer软件中，将设计切片成将用于构造组件的图层。STL文件由Slicer软件转换为G代码。G码是一种数字控制的软件应用程序，用于计算机辅助制造（CAM），用于操作自动化设备这样的机器和3D打印机。Slicer软件还使3D打印机操作员能够选择支持位置，层高度和组件方向来定义3D打印机构建参数。虽然存在某些通用切片器应用程序，例如NetFABB，SimpleIffy3D和SLIC3R，Slicer程序通常是每种类型的3D打印机都是独一无二的。 As a designer, you often just need to submit an STL file to a 3D printer operator (5). The operator will then configure the appropriate print settings and generate the G-code file on their own.
2.3机器设置及印刷特性
要生产精确的打印，大多数融合沉积机（FDM）机器包括可能修改的许多设置。操作员通过调节构建速度，挤出速度和喷嘴温度来控制挤出灯丝的均匀性（一些机器使用基于打印的材料类型的自动预设）。FDM印刷品的分辨率由喷嘴直径和层高度最基本地定义。虽然所有参数影响零件尺寸精度，但通常建议使用较小的喷嘴直径和较低层高度，用于需要平滑表面和高度细节的组件。使用FDM打印时，必须考虑可用的构建体积。桌面打印机通常具有构建室，即200 x 200 x 200 mm。建造大约1000 x 1000 x 1000 mm在较大的工业设备上提供的房间。打印后，将设计分解为可以组合的组件通常是极大的项目的最佳选择。
2.3物体制造及后处理
在对象制造期间，有几个参数被认为是诸如物体的几何形状，如果形状在打印时需要任何支持（6），则填充参数和支持结构。“双层或多层可以在一种剂量中给予多于一种药物，这更方便。通过将药物递送在不同的层中，可以避免药物之间的不兼容性，否则是不可能在单一整体结构中避免。多层还能实现药物的各种分布速度，多层片剂有助于建立品牌识别（7）。我们甚至可以通过使用熔融沉积3D打印技术改变其内部几何形状来设计具有不同释放模式的平板电脑图2.引发和清洁是后处理最常见的方法。
3.熔融沉积造型
通过驱动轮从卷轴从阀芯中拉入FDM液化剂头部的热塑性原料丝，在那里将其加热到半液体状态，然后通过放置在头部的底部的喷嘴尖端的孔挤出为超薄珠子。当需要时，将支撑材料的原料灯从另一个阀芯中拉入液化器头部并通过另一个喷嘴尖端（8）沉积。基本FDM方法如图1所示，图2中描绘了具有模型材料流程的液化头。计算机控制头部的移动，该机构在固定底座上分配微小层的材料。通过层构成层，通过沉积从喷嘴尖端沉积并粘合到前一层的材料。为了帮助施工过程，可以将构建室调节到低于挤出材料的熔点的温度。之后，完成的成分已准备好从FDM机器中取出。稍后，支撑结构远离组件或整个模型浸入解决方案（9）中。过程设置确定了部分的准确性和精度，以及一些高端FDM机器提供非常高精度。
4.2020年3D打印统计
来自不同部门和国家的许多人参加了2020年的研究。该研究产生了一些有趣的数据。根据该研究，最常见的工业用途是建筑原型48％，CAD 52％，研究占总数的31％。原型测试29％（10）。此外，68％的调查参与者表示令人兴趣地学习关于技术的创新3DP的更多信息。3D打印业务不断变化和发展，使其难以保持最新的发展。保持3D打印数据的跟踪是保持知情的绝佳方式。与此同时，地理区域的3D打印用法不等。北美和欧洲现在推动推动。然而，这两个领域有争议在全球3D印刷行业中失去其领导职位，亚洲迅速成为一个强大的竞争对手。 The orthopedics 3D printing market was valued at $691 million in 2018 and is expected to rise to $3.7 billion by 2027, according to SmarTech Analysis.
文章信息：Prachi Khamkar。项目导师，制药制造业务，Ciree，Pune。
引用:
- 请引用本文为:Al-Dulimi Z, Wallis M, Tan DK, Maniruzzaman M, Nokhodchi A, 3D打印技术作为生物医学应用的创新解决方案，今日药物发现(2020年)，doi: https://doi.org/10.1016/j.drudis.2020.11.013
- https://www.europeanpharmaceutyreview.com/article/119865/the-uses-and-pospects-for-3d-printing-in-pharmacology/
- Aprocia Pharm（2020）Spritam®（Levetiracetam），Aprecia Pharm
- Yeong，W.等。基于喷墨印刷技术的胶原支架间接制造。快速原型J（2006）12,229-237
- 4D打印材料复合材料及其应用综述。Mater Today Proc (2018) 5, 20474-20484
- Reddy Dumpa, N.， Bandari, S.， & A. Repka, M.(2020)。新型胃潴留性浮动脉冲给药系统的热熔挤压和熔融沉积建模3D打印。药剂学那12.（1），52. MDPI AG。从http://dx.doi.org/10.3390/pharmaceutics12010052中检索
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- 3D打印指南|介绍和概述行业。(2021)。2021年7月20日从https://planetechusa.com/a-guide-to-3d-printing/检索