CO2激光选择性激光烧结技术在药物级聚合物片剂制备中的应用与性能研究

为解决传统制药工艺在个性化给药和复杂剂型制备中的局限性，研究人员采用CO2激光选择性激光烧结(SLS)技术，系统评估了7种药物级聚合物(如Kollidon? VA64、Eudragit?等)的打印适应性。通过优化激光功率、扫描速度等参数，成功制备出硬度(31-350 N)和脆碎度(0-5%)差异化的片剂，并揭示了材料特性与打印性能的关联。该研究为SLS技术在缓释、pH依赖型等复杂制剂开发中的应用提供了关键数据支撑，推动了3D打印制药的工业化进程。

　　

在传统制药领域，个性化给药和复杂剂型(如缓释、靶向制剂)的制备长期面临工艺复杂、成本高昂等挑战。选择性激光烧结(SLS)作为增材制造技术的重要分支，因其无需溶剂、可精准控制孔隙率等优势，成为突破这些瓶颈的新希望。然而，现有研究多局限于少数聚合物(如Kollidon? VA64)，且常需添加光吸收增强剂，严重限制了SLS在制药领域的应用广度。

英国格林威治大学联合Bristol Myers Squibb等机构的研究团队在《AAPS PharmSciTech》发表重要成果，首次系统评估了7种具有不同释放特性(速释、控释、pH依赖型)的药物级聚合物在CO₂激光SLS中的适用性。通过热重分析(TGA)和差示扫描量热法(DSC)测定材料热性能，结合激光衍射和Carr指数分析粉末特性；采用SnowWhite SLS打印机，通过双激光强度对比实验优化参数；最终通过硬度测试、脆碎度分析和扫描电镜(SEM)全面评价片剂性能。

材料与方法
研究选取AS-HMP、Eudragit? EPO等7种代表性聚合物，通过TGA和DSC测定降解温度(T_d)和玻璃化转变温度(T_g)。粉末特性分析包括Mastersizer 3000测粒径分布和振实密度仪测流动性能。采用SolidWorks设计片剂三维模型，通过CO₂激光SLS打印机(14W)制备样品，关键参数包括激光功率(18-65%)、床温(40-110°C)和扫描速度(3000-8000 mm/s)。

结果与讨论
热分析揭示关键参数
DSC显示聚合物T_g跨度达88°C(EPO 42.95°C至Klucel EF 130.9°C)，TGA证实降解温度介于176.2°C(L100)至305.9°C(Klucel EF)。这些数据为设定安全打印温度窗口提供了依据，如EPO需在远低于281.6°C的T_d下加工。

粉末特性决定打印适性
激光衍射显示VA64和L100粒径(41.2/49.5μm)最接近理想SLS范围(45-90μm)，而Soluplus(343.2μm)和EPO(9.12μm)分别存在过粗/过细问题。流动性能差异显著：Soluplus(Carr指数≤10)表现优异，而EPO(26-31)属"较差"等级，需特殊处理确保铺粉均匀。

激光强度调控片剂性能
SEM显示VA64和AS-HMP形成致密结构，而HPMC 4M保持多孔形态。提高激光强度使VA64片剂硬度从155N增至350N，脆碎度从>5%降至<1%。但过度烧结会导致L100-55在pH7介质中崩解时间从18分钟延长至>25分钟。

多样化制剂性能达成
通过参数优化，成功制备出满足不同需求的片剂：VA64速释片(4.5分钟崩解)、Eudragit? EPO胃溶片(10分钟崩解)和AS-HMP肠溶片(>30分钟崩解)。硬度覆盖31N(EPO低强度)至350N(VA64高强度)，脆碎度实现USP标准(<1%)到高孔隙制剂(>5%)的精准控制。

这项研究首次证实CO₂激光SLS可无需添加剂直接加工多种药物聚合物，突破了现有技术对材料选择的限制。建立的工艺-性能关系模型为开发缓释、胃滞留等复杂制剂提供了新思路，特别是通过调控激光参数实现孔隙率与机械强度的平衡，为个性化给药和临床急需制剂(如儿科微剂量)的工业化生产开辟了新路径。未来研究可进一步探索药物-聚合物共混体系的打印行为和体内外性能相关性。