德克薩斯農(nóng)工大學(xué)的3D打印兒童藥物：給患有弓形蟲(chóng)病的兒童帶來(lái)新的希望

2024年11月2日，南極熊獲悉，弓形蟲(chóng)病是全球最普遍的寄生蟲(chóng)感染之一，全球超過(guò)10億人受到影響，其中約4000萬(wàn)是美國(guó)人。這種由弓形蟲(chóng)引起的感染自1908年被發(fā)現(xiàn)以來(lái)就廣受關(guān)注，因?yàn)樗�既可以通過(guò)先天途徑傳播，也可以通過(guò)食用未煮熟的肉類或接觸被污染的土壤、貓糞等常見(jiàn)途徑傳播。雖然弓形蟲(chóng)病較為常見(jiàn)，但大多數(shù)感染者癥狀輕微，往往表現(xiàn)為類似流感癥狀，甚至無(wú)癥狀。然而，對(duì)于免疫功能低下者、嬰幼兒以及胎兒期感染者來(lái)說(shuō)，這種感染可能導(dǎo)致嚴(yán)重并發(fā)癥，如腦積水、癲癇發(fā)作，甚至失明。據(jù)估計(jì)，美國(guó)每年約有4,400名嬰兒帶著弓形蟲(chóng)病出生。



此前，兒科弓形蟲(chóng)病的治療選擇有限且費(fèi)用昂貴，成人標(biāo)準(zhǔn)治療藥物Daraprim的售價(jià)高達(dá)每片790美元。為了給兒童使用，醫(yī)生不得不將這些藥片分成更小劑量，這影響了藥物的穩(wěn)定性、有效性和安全性。為解決這一迫切需求，德克薩斯農(nóng)工大學(xué)的研究人員正在開(kāi)創(chuàng)性地使用3D打印技術(shù)開(kāi)發(fā)兒科制劑。該項(xiàng)目由德克薩斯農(nóng)工大學(xué)藥學(xué)院教授Irma Lerma Rangel、臨時(shí)院長(zhǎng)Mansoor A. Khan和藥學(xué)教授Ziyaur Rahman領(lǐng)導(dǎo)。這種新型定制劑量解決方案可以隨著兒童患者年齡增長(zhǎng)而調(diào)整，使長(zhǎng)期治療更加便捷且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。該研究獲得了美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院(NIH)310萬(wàn)美元的資助，并得到尤尼斯·肯尼迪·施萊弗國(guó)家兒童健康與人類發(fā)展研究所(NICHD)的額外支持，部分資金用于3D打印兒科弓形蟲(chóng)病藥物。

德克薩斯農(nóng)工大學(xué)的這一突破性技術(shù)利用3D打印制造可調(diào)劑量的藥物，將乙胺嘧啶、磺胺嘧啶和亞葉酸三種藥物組合在一起。研究團(tuán)隊(duì)在雷諾茲醫(yī)學(xué)科學(xué)大樓進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)藥物生產(chǎn)。雖然具體使用的技術(shù)細(xì)節(jié)尚未完全公開(kāi)，但他們很可能使用制藥級(jí)擠出式3D打印機(jī)或粉末床熔融(PBF)系統(tǒng)來(lái)制造定制兒科藥物。

● 在制藥3D打印領(lǐng)域，擠出式系統(tǒng)經(jīng)常被改裝用于醫(yī)療用途，因?yàn)樗鼈兛梢酝ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)藥物-聚合物混合物的擠出來(lái)精確控制藥物劑量。例如，Aprecia制藥公司的ZipDose技術(shù)，使用類似方法制造快速溶解的定制劑量片劑，如獲得FDA批準(zhǔn)的3D打印癲癇藥物Spritam。
● PBF技術(shù)通過(guò)粉末粘結(jié)逐層構(gòu)建藥片，能夠在單片藥物中結(jié)合多種藥物或控釋功能。在研究和應(yīng)用中，粉末床系統(tǒng)被用于生產(chǎn)個(gè)性化多維生素補(bǔ)充劑。例如，F(xiàn)abRx的研究人員使用這項(xiàng)技術(shù)制造了適合兒童的掩味抗生素，使藥物更容易服用。


△ Mansoor A. Khan教授

據(jù)德克薩斯農(nóng)工大學(xué)介紹，這項(xiàng)技術(shù)有望使全國(guó)各地的醫(yī)院能夠根據(jù)需要生產(chǎn)兒童友好型藥物，重新定義弓形蟲(chóng)病治療的個(gè)性化方案。Rahman教授表示：“希望兒科藥物的3D打印能夠減輕父母的負(fù)擔(dān)。”事實(shí)上，去年一個(gè)類似的抗病毒治療3D打印項(xiàng)目也獲得了282萬(wàn)美元的五年期資助。研究團(tuán)隊(duì)希望這項(xiàng)技術(shù)不僅能降低家庭醫(yī)療成本，還能確保更可靠、更有效的給藥。這一模式也可用于其他疾病，為那些缺乏合適兒科用藥選擇的疾病提供解決方案。目前，多種疾病，特別是罕見(jiàn)病和感染性疾病，都缺乏兒童友好型藥物選擇。隨著研究的繼續(xù)，這一發(fā)展標(biāo)志著為面臨致命感染的年輕患者提供更易獲得、更靈活的用藥選擇邁出了重要一步。

Khan教授表示："目前收到兒科處方時(shí)，往往需要對(duì)成人藥片進(jìn)行改造和復(fù)配。這類產(chǎn)品的質(zhì)量值得懷疑，因?yàn)樗鼈兾唇?jīng)過(guò)含量、穩(wěn)定性和生物利用度的評(píng)估。先天性和獲得性弓形蟲(chóng)病的兒科患者需要使用乙胺嘧啶和磺胺嘧啶加亞葉酸治療12個(gè)月或更長(zhǎng)時(shí)間。由于兒童體重會(huì)隨時(shí)間變化，因此需要?jiǎng)┬途哂袆┝快`活性。因此，這種具有劑量靈活性的復(fù)方制劑的需求十分迫切，但目前缺乏商業(yè)化產(chǎn)品。"在加入德克薩斯農(nóng)工大學(xué)之前，Khan曾在FDA工作，擔(dān)任藥物評(píng)價(jià)和研究中心的部門主任和高級(jí)生物醫(yī)學(xué)研究科學(xué)家。


△ 德克薩斯農(nóng)工大學(xué)Irma Lerma Rangel藥學(xué)院

研究團(tuán)隊(duì)正在探索與德克薩斯農(nóng)工大學(xué)其他院系的合作機(jī)會(huì)，以擴(kuò)大這項(xiàng)研究的應(yīng)用范圍。例如，獸醫(yī)科學(xué)研究人員可能會(huì)探索類似的動(dòng)物弓形蟲(chóng)病治療方案，而工程和材料科學(xué)教師則可以完善打印工藝，確保其滿足醫(yī)療應(yīng)用的高標(biāo)準(zhǔn)要求。這項(xiàng)研究的影響可能遠(yuǎn)超單一疾病的范疇；它可能重塑我們對(duì)藥物的認(rèn)知，減少浪費(fèi)，改善患者預(yù)后，并有可能改變?nèi)�球醫(yī)療保健的可及性。