基于3D打印-注塑混合成型的结构调控药物释放系统：覆印与覆模技术的比较研究

针对传统固体制剂难以实现个性化给药的问题，研究人员通过Taguchi L9实验设计，系统比较了覆印(OP)和覆模(OM)两种混合制造技术对双层片剂微观结构及药物释放动力学的影响。研究发现OP保留多孔结构促进Fickian扩散快速释药，OM通过熔融渗透实现缓释调控，为个体化制药提供了互补性技术方案。

　　

在传统制药工业中，大规模生产的"一刀切"模式难以应对患者体重、代谢率等个体差异，而双层片剂技术虽能实现固定剂量组合，却受限于传统压片法的简单层状结构。与此同时，3D打印(3DP)虽能定制复杂几何形状，但生产效率低下；注塑成型(IM)虽适合大规模生产，却缺乏灵活性。如何兼顾个性化与规模化，成为制药领域亟待突破的瓶颈。

Technological University of Shannon的研究团队在《International Journal of Pharmaceutics》发表研究，创新性地将覆印(Overprinting, OP)和覆模(Overmolding, OM)两种混合制造技术进行系统对比。通过热熔挤出制备含5-30%茶碱的PCL/PVP-VA复合长丝，采用Taguchi L9实验设计结合红外光谱、微CT等表征手段，揭示了两种技术截然不同的药物控释机制。

关键技术方法
研究采用热熔挤出制备药物-聚合物长丝，通过熔融沉积建模(FDM)进行3D打印，结合注塑成型实现混合制造。利用振荡流变学评估材料性能，扫描电镜(SEM)和微CT解析微观结构，差示扫描量热法(DSC)分析药物分散状态，并通过Korsmeyer-Peppas模型拟合释放动力学。

研究结果

1. 制造过程观察：15%载药量的长丝兼具机械稳定性和分子分散性，30%载药量时出现结晶导致脆性增加。OP技术中打印层保留多孔结构，而OM因熔融聚合物渗透导致结构致密化。

2. 微观结构表征：

   • 红外光谱与热分析：证实药物以分子态分散，OM样品显示更强的聚合物相互作用
   • X射线衍射：OP样品中检测到药物晶体衍射峰，OM样品呈无定形态
   • 流变学特性：储能模量(G')在OM样品中提高2个数量级，印证结构强化效应

3. 药物释放动力学：

   • OP片剂8小时释放达90%，符合Fickian扩散机制(n=0.45)
   • OM片剂24小时仅释放65%，呈现扩散-松弛混合机制(n=0.63)
   • 固体屏障层可调节OP片剂表面完整性，但可能引入结构缺陷

结论与意义
该研究首次阐明OP和OM在药物递送系统中的互补价值：OP通过保留多孔结构实现设计驱动的快速释药，适合个性化剂量调整；OM则凭借熔融渗透效应提供机械稳定的缓释平台。15%载药量被确定为最佳平衡点，既能维持药物分子分散又保证加工性能。混合制造技术将3DP的设计自由度与IM的规模化优势相结合，为符合GMP要求的个性化制药开辟了新路径。特别值得注意的是，研究提出的"体积比"关键参数为后续工艺优化提供了明确方向，而微CT揭示的界面融合机制对理解多材料制药系统具有普适性指导意义。