用于药物挤压3D打印的聚合物:整体材料工艺视角gydF4y2Ba

三维(3D)打印技术作为一种先进的制造技术,正逐步在制药行业建立起来,以克服“一刀切”的传统制造体制。使用3D打印,可以设计和开发复杂的剂型,可以调节药物释放。聚合物是3D打印所必需的关键材料。在所有3D打印工艺中,基于挤压(熔融沉积建模(FDM)和压力辅助微注射器(PAM))的3D打印在制药制造中得到了很好的研究。gydF4y2Ba

重要的是要了解哪些聚合物适合于基于挤压的3D打印药物,以及它们的性质,以及聚合物活性药物成分(API)组合的行为,如何影响打印过程。特别是,了解聚合物和api -聚合物混合物的流变性是成功3D打印剂型或打印结构的必要条件。本文综述了聚合物在挤压3D打印中的材料-工艺整体前景。gydF4y2Ba

这里的主要焦点将是FDM和PAM 3D打印过程。阐述了3D打印与传统直接压缩工艺的比较、流变学的必要性以及打印结构、药物和辅料所需的表征技术。本文还简要讨论了当前的技术挑战、监管方面以及技术发展的方向,特别是个性化药物和多药打印。gydF4y2Ba

请在这里下载全文PDFgydF4y2Ba或gydF4y2Ba是在这里读到它gydF4y2Ba

3.1.材料的角度gydF4y2Ba

3.1.1。羧乙烯聚合物gydF4y2Ba®gydF4y2Ba

羧乙烯聚合物gydF4y2Ba®gydF4y2Ba均聚物是高分子量的交联聚丙烯酸聚合物[78]。交联是用烯丙基蔗糖或烯丙基季戊四醇。在乙酸乙酯或乙酸乙酯/环己烷共溶剂中合成聚合物。gydF4y2Ba羧乙烯聚合物gydF4y2Ba®gydF4y2Ba971便士gydF4y2Ba和gydF4y2Ba974便士gydF4y2Ba适用于PAM 3D打印。羧乙烯聚合物gydF4y2Ba®gydF4y2Ba971P是一种轻度交联聚合物,粘度为4000 - 11000 cP (0.5 wt%悬浮液),在半固态配方中会像蜂蜜一样流动[77,79]。适用于缓释片/控释片、口服液和混悬剂[79]。羧乙烯聚合物gydF4y2Ba®gydF4y2Ba974P是一种高交联聚合物,可产生高粘度凝胶[80]。粘度为0.5 wt%的卡波波尔悬浮液gydF4y2Ba®gydF4y2Ba974P为29,400-39,400 cP[78]。适用于缓释片制剂。gydF4y2Ba

3.1.2。乙基纤维素(EC)gydF4y2Ba

乙基纤维素(EC)通常作为聚合物用于制药,最近发现在3D打印制药。它是一种不溶于水的热塑性聚合物。这些与EC相关的特性被利用在它的使用gydF4y2BaFDM 3 d打印gydF4y2Ba在制药行业。作为药物配方中的聚合物,常因其缓释能力而被使用[81]。EC必须经过某种形式的样品制备,如在丙酮中溶解或加入增塑剂,才能用于FDM印刷[82]。gydF4y2Ba

3.1.3。EudragitgydF4y2Ba®gydF4y2Ba

EudragitgydF4y2Ba®gydF4y2Ba聚合物gydF4y2Ba是一套合成聚甲基丙烯酸酯,用于制药药物配方。它们是不可生物降解、不可吸收、无毒的无定形聚合物[83]。根据gydF4y2BaevonikgydF4y2Ba在美国,所有euudragit聚合物都具有热塑性、低玻璃化温度(介于9°C和> 150°C之间)、高热稳定性以及与api和其他赋形剂的高混溶性[83,84]。因此,它们适用于热熔挤压。改变聚合物上的官能团决定了它最适合的药物释放类型。例如,Eudragit E系列用于即时释放药物。EudragitgydF4y2Ba®gydF4y2BaE系列适用于胃液,因为它在pH值较低至pH-5时可溶解。EudragitgydF4y2Ba®gydF4y2BaL、S系列为缓释型。L和S级数在pH. Eudragit中变化gydF4y2Ba®gydF4y2BaRL和EudragitgydF4y2Ba®gydF4y2BaRS用于时间控制释放目的。这些系列不溶于ph无关的溶胀[84]。EudragitgydF4y2Ba®gydF4y2BaRL渗透率高,euragit渗透率高gydF4y2Ba®gydF4y2BaRS的渗透率低。将该系列结合在一起,使药物具有定制的时间控制释放特性。虽然在与增塑剂一起使用时,它已经成功地与FDM方法一起用于制备即时释放片剂,但3D打印过程不可靠,喷嘴经常堵塞[85]。gydF4y2Ba

3.1.4。羟丙基纤维素(HPC)gydF4y2Ba

羟丙基纤维素(HPC)gydF4y2Ba是一种柔韧的水溶性聚合物。高性能混凝土由一个单体组成,该单体由一个葡萄糖分子和多个羟丙基取代基组成。HPC具有不同的粘度等级,适用于不同释放度的药物配方。过热和温度的快速变化会极大地影响高性能混凝土的稳定性和粘度。HPC在−25°C到0°C的范围内具有较低的玻璃化转变温度,湿度大约在~10%到1%之间变化[86]。它具有高的热稳定性,使它适合于需要熔化和挤压的过程。HPC的粘度随着温度的升高而降低,从而增加了所选API的释放速率。与低分子量的HPC相比,高分子量的HPC表现出高的膨胀性,适合于控释基质[87]。gydF4y2Ba

3.1.5。羟丙甲纤维素(HPMC)gydF4y2Ba

羟丙甲纤维素(HPMC)gydF4y2Ba是一种可膨胀的水溶性聚合物,可增强药物中有效成分的缓释能力[88]。HPMC的高溶胀性对药物的释放动力学有重要影响[89]。HPMC E5用于速溶片剂,适用于PAM印花法[11]。在高紫外线照射下,HPMC保持稳定[90]。玻璃化温度(gydF4y2BaTgydF4y2BaggydF4y2Ba)为170-198°C[91]。当加热到一定温度以上时,由HPMC组成的水溶液将从溶液中凝胶出来。热凝胶作用可能会影响3D打印药物的稳定性。gydF4y2Ba

3.1.6。聚已酸内酯(PCL)gydF4y2Ba

聚己内酯(PCL)是一种半结晶的生物相容性聚酯,熔点为55-60°CgydF4y2BaTgydF4y2BaggydF4y2Ba−54°C(92、93)。它具有很强的有机溶解度。由于其在体内降解极低,因此可用于长期植入物输送装置[92,94]。PCL常与PLLA共混或共聚合(gydF4y2BalgydF4y2Ba-乳酸),PDLLA (PLLA和PDLA的外消旋混合物gydF4y2BadgydF4y2Ba-乳酸),PLGA聚(乳酸)gydF4y2Ba有限公司gydF4y2Ba-乙醇酸)等,以改善聚合物的侵蚀[94]。PCL由于其低拉伸强度(~0.023 GPa)和高断裂伸长率(4700%)而被认为是一种良好的弹性生物材料[95]。gydF4y2Ba

3.1.7。聚乳酸(PLA)gydF4y2Ba

聚乳酸(PLA)是一种不溶性、合成的生物可降解聚合物[96,97]。是目前研究和利用最广泛的可生物降解脂肪族聚酯。PLA是一种热塑性、高强度、高模量聚合物[93,98]。它是无毒的,因为它的单体可以由糖发酵而成。操纵聚乳酸结晶度和机械稳定性可影响聚乳酸胶囊药物的释药[98]。PLA是一种非常脆的材料,断裂伸长率低于10%,这限制了它在需要在较高应力水平下进行塑性变形的应用[98]。PLA有四种形式,因为它具有手性分子。其中,PLLA和PDLLA具有广阔的应用前景。2021欧洲杯竞猜软件PLLA的熔化温度约为175°CgydF4y2BaTgydF4y2BaggydF4y2Ba60-65°C,机械强度4.8 GPa;而PDLLA则略低gydF4y2BaTgydF4y2BaggydF4y2Ba为55-60℃,机械强度为1.9 GPa[94]。聚乳酸在酸中可以持续3小时,这更适合需要延迟释放的药物[99]。gydF4y2Ba

3.1.8中。聚乙烯醇(PVA)gydF4y2Ba

聚乙烯醇(PVA)gydF4y2Ba是一种生物相容的、可膨胀的水溶性合成聚合物[100,101]。它也是一种热塑性聚合物[62]gydF4y2BaTgydF4y2BaggydF4y2Ba熔点范围为180°C(部分水解)至228°C(完全水解),部分水解粘度范围为3.4 mPa·s至52 mPa·s[11,52]。它被广泛应用于FDM[102]。PVA更容易在盐酸中溶解,适合用于速释片剂[99]。然而,如果将PVA胶囊设计成一系列同心圆来延迟释放,则可以使用PVA实现控释[103]。gydF4y2Ba

3.1.9。聚乙烯吡咯烷酮(PVP)gydF4y2Ba

聚乙烯吡咯烷酮(PVP)gydF4y2Ba为水溶性聚合物[53]。它也能在其他有机溶剂中溶解。PVP的溶解度是由其化学结构决定的,其中表现出亲水和疏水成分[104]。这种化学结构还能产生PVP的氢键。氢键引起相互作用,形成与低分子量化合物的配合物。的gydF4y2BaTgydF4y2BaggydF4y2BaPVP的含量与其分子量有直接关系,在175℃左右达到一个平台,相当于分子量为100,000[104]。gydF4y2Ba

3.1.10。聚乙二醇(PEG)的gydF4y2Ba

挂钩gydF4y2Ba是一种水溶性、生物相容性和两亲性聚合物,其衍生物用于各种应用。2021欧洲杯竞猜软件PEG也被称为聚氧乙烯(PEO)或聚氧乙烯(POE),这取决于其分子量[105]。分子量<100,000的聚合物通常被称为peg,分子量较高的聚合物被称为PEOs[105]。聚乙二醇二丙烯酸酯(PEG二丙烯酸酯)是聚乙二醇(PEG)衍生物的聚合物。为了生成PEGDA,在PEG的末端羟基端基上加入一个丙烯酸基团。丙烯酸基团在其聚合过程中起到了辅助作用,在聚合过程中使用了光聚合和其他技术[106]。PEGDA由于形成交联而比PEG具有更好的机械强度[94]。gydF4y2Ba

3.1.11。gydF4y2BaSoluplusgydF4y2Ba®gydF4y2Ba

SoluplusgydF4y2Ba®gydF4y2Ba是一种具有两亲性化学结构的聚合物增溶剂。它是由聚乙二醇、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇己内酰胺组成的接枝共聚物。gydF4y2Ba巴斯夫gydF4y2Ba设计这种共聚物来溶解通常难以溶解的原料药。它也非常适合HME,因为它gydF4y2BaTgydF4y2BaggydF4y2Ba约70°C,吸湿性低[107]。gydF4y2Ba
总之,所有可用的聚合物都是根据水溶性和药物释放类型进行分类的,如图5a所示。图5b显示了它们对FDM或PAM 3D打印过程的适用性。gydF4y2Ba
基于(a)水溶性和药物释放类型的聚合物综述(b) FDM或PAM 3D打印方法的选择。gydF4y2Ba
图5:基于(a)水溶性和药物释放类型的聚合物综述,(b) FDM或PAM 3D打印方法的选择。gydF4y2Ba

文章信息:Azad, M.A.;Olawuni d;沃斯堡金贝尔美术馆共同,g;Badruddoza A.Z.M.;侯赛因,硕士;基于挤压的药物3D打印聚合物:整体材料工艺视角。gydF4y2Ba制药学gydF4y2Ba2020gydF4y2Ba,gydF4y2Ba12gydF4y2Ba, 124年。https://doi.org/10.3390/pharmaceutics12020124gydF4y2Ba


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