3D打印载加巴喷丁缓释植入剂的开发：基于热熔挤出技术的个性化给药系统研究

本研究针对儿童神经病理性疼痛治疗中加巴喷丁(Gabapentin)口服给药生物利用度波动大的问题，通过结合热熔挤出(HME)和熔融沉积建模(FDM)3D打印技术，成功开发了聚己内酯(PCL)基缓释植入剂。研究证实20%载药量配合100%填充密度可实现28天持续释放约40%药物，EDX证实药物均匀分布，为儿科个性化给药提供了新方案。

　　

儿童神经病理性疼痛的治疗一直是临床面临的重大挑战，现有口服药物如加巴喷丁(Gabapentin)存在明显的生物利用度波动问题——剂量越高吸收率反而越低，从900mg/day时的60%骤降至4800mg/day时的27%。这种"剂量倒置"现象导致血药浓度难以维持稳定，更糟的是，动物实验还发现血药震荡可能损害记忆功能。面对这些困境，Baher A. Daihom团队在《AAPS PharmSciTech》发表的研究给出创新解决方案：用3D打印技术制备可精准调控的缓释植入剂，绕过胃肠吸收的"盲盒效应"。

研究团队采用热熔挤出(HME)制备直径1.75mm的药载 filaments（药物-聚合物复合细丝），通过熔融沉积建模(FDM)3D打印技术成型植入剂。关键技术包括：真空压缩成型(VCM)预筛选配方、能量色散X射线光谱(EDX)验证药物分布、差示扫描量热法(DSC)分析药物晶型转变，以及通过调节填充密度(25%-100%)控制释放动力学。所有植入剂均以聚己内酯(PCL)为基质材料，其低熔点(50-60°C)特性完美适配3D打印工艺。

【固体状态表征】DSC显示加巴喷丁在植入剂中熔点从179.59°C降至172°C，X射线衍射(XRPD)证实药物保持75.84%结晶度，傅里叶变换红外光谱(FTIR)未发现化学相互作用，这三项分析共同验证了制剂组分的物理相容性。

【形态学表征】扫描电镜(SEM)显示打印植入剂层间粘合良好，EDX元素 mapping证实氮元素均匀分布，说明加巴喷丁在PCL基质中分散均匀。三点弯曲测试测得20%载药 filament峰值应力2007.7±269.2 g/mm²，满足3D打印的机械要求。

【释放研究】核心发现呈现三重突破：1)熔融成型 discs与100%填充植入剂释放曲线相似度f₂=66.8，验证VCM可替代耗材量大的HME进行预筛选；2)20%载药量实现最佳释放平衡，5天释放30%后转为缓释；3)100%填充植入剂28天释放40%，显著优于25%填充的同期60%释放量，Korsmeyer-Peppas模型证实释放遵循Fickian扩散机制。

这项研究开创性地将3D打印技术应用于儿童神经痛治疗领域，其意义远超技术本身：首先，植入剂绕过肠道吸收变异，使皮下给药剂量可比口服降低5-10倍；其次，通过调节填充密度可实现从数周至数月的精准控释；最后，PCL材料的生物相容性已获FDA认可，大幅缩短临床转化路径。虽然当前植入剂尺寸(25×7mm)大于市售产品如Supprelin? LA(35×2mm)，但3D打印技术固有的定制优势可轻松调整规格。正如研究者指出，未来通过优化聚合物组合或添加降解涂层，有望将释放周期延长至8周以上，为慢性疼痛管理提供更优解。