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

2024年11月2日，南極熊獲悉，弓形蟲病是全球最普遍的寄生蟲感染之一，全球超過10億人受到影響，其中約4000萬是美國人。這種由弓形蟲引起的感染自1908年被發(fā)現(xiàn)以來就廣受關(guān)注，因?yàn)樗瓤梢酝ㄟ^先天途徑傳播，也可以通過食用未煮熟的肉類或接觸被污染的土壤、貓糞等常見途徑傳播。雖然弓形蟲病較為常見，但大多數(shù)感染者癥狀輕微，往往表現(xiàn)為類似流感癥狀，甚至無癥狀。然而，對于免疫功能低下者、嬰幼兒以及胎兒期感染者來說，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，美國每年約有4,400名嬰兒帶著弓形蟲病出生。



此前，兒科弓形蟲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)的研究人員正在開創(chuàng)性地使用3D打印技術(shù)開發(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、臨時院長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而調(diào)整，使長期治療更加便捷且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。該研究獲得了美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)310萬美元的資助，并得到尤尼斯·肯尼迪·施萊弗國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，但他們很可能使用制藥級擠出式3D打印機(jī)或粉末床熔融(PBF)系統(tǒng)來制造定制兒科藥物。

● 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^調(diào)節(jié)藥物-聚合物混合物的擠出來精確控制藥物劑量。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，重新定義弓形蟲病治療的個性化方案。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)?！笔聦?shí)上，去年一個類似的抗病毒治療3D打印項(xiàng)目也獲得了282萬美元的五年期資助。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，往往需要對成人藥片進(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)過含量、穩(wěn)定性和生物利用度的評估。先天性和獲得性弓形蟲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個月或更長時間。由于兒童體重會隨時間變化，因此需要劑型具有劑量靈活性。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)任藥物評價和研究中心的部門主任和高級生物醫(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，以擴(kuò)大這項(xiàng)研究的應(yīng)用范圍。例如，獸醫(yī)科學(xué)研究人員可能會探索類似的動物弓形蟲病治療方案，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)蜥t(yī)療保健的可及性。