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深圳手板复模制作_深圳布吉模型定制_3D打印对个性化医疗的影响
作者:ryshouban           时间:2019-06-26 20:49:08

3D打印在药物制造中的应用潜力是快速、灵活的进行按需定制化生产,但药物制造对于定制化的需求并非是实现定制化的外观那么简单,而是从药品功能上实现定制化,具体来说是按需制造具有不同剂量、物理特性或释放曲线的药物。

 

那么,基于3D打印的制药技术对普通患者和现有的制药方式、治疗方式可能产生哪些影响呢?美国圣约翰大学(Saint John’s University)工业药剂学教授Abu Serajuddin博士基于他所从事的药物3D打印研究,对3D打印药物定制在个性化医疗中发挥的作用谈了几点看法。本期,我们结合Abu Serajuddin博士从事的相关研究工作和观点,从药物定制的角度来了解3D打印在个性化医疗中的价值。

 

为什么“个性化医疗”很重要?

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Serajuddin博士表示,人与人之间存在个体差异,比如说即使是得了同种疾病的两个不同患者,对治疗药物都可能存在不同的需求,或者是对剂量的需求有所不同。而个性化药物则能够根据患者个体需要或患者的遗传结构以及健康状况进行个性化治疗。

 

但目前的药物剂量是标准化的,比如说治疗某疾病的片剂是100毫克的,但患者实际所需的剂量高于或低于这个剂量,那么患者往往需要依靠粉碎或掰开药片获得所需剂量,但通过这种方式无法得到非常精确的剂量。总之,标准化剂量的药物,无法满足所有患者的需求。

 

在制药中怎样应用3D打印技术?

 

St. John’s 大学正在利用熔融沉积成形(FDM)3D打印技术制造药物。该大学实验室中拥有完善的设施,在研究中,实验室工作人员首先使用设备制造出药物3D打印所需的丝材。

 

在制造丝材制之前,有一项很重要的工作是选择适合药物制造所需的聚合物材料。市场上虽有很多聚合物3D打印线材,但其中多数材料并不能用于制药。比如说用于打印电子产品塑料件的材料溶解速度是非常缓慢的,而制药用的聚合物则需要能够快速溶解,因为大多数药物需要在服用后快速起效。

 

基于以上原因,实验室选择的适合用于制药的聚合物材料往往是不易于通过FDM 3D打印机进行热熔挤出的材料。实验室在研究过程中,对这类聚合物变软的温度(即材料的玻璃化转变温度)进行表征,并确定这类材料能够通过3D打印挤出的粘度。除此之外,用于3D打印的药物制造用聚合物丝材还需要具有一定的韧性。这些都是实验室正在开展的工作。

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3D打印技术如何加速个性化医疗的发展?

 

河北11选5Serajuddin博士表示,从制药的角度来看,3D打印可以更加灵活的按需制造具有个性化剂量的药物。

 

现阶段,3D打印技术在加速新药研发方面具有更明显的价值。这是由于,在新药的临床研究过程中,如果患者对某一剂量的药物没有反应,那么通过3D打印可以迅速制造出不同剂量的药片,这将缩短药物的研发周期。

 

事实上,据了解,不仅是在新药的临床研究阶段,3D打印将发挥作用以上作用,在药物早期研发阶段,3D打印技术也能够发挥类似作用。伦敦大学药学院曾在《药理学趋势》一书中发表过,药物开发的早期阶段对于确定分子是否具有可接受的毒性水平的治疗潜力至关重要,而这一阶段的失败率很高,因此企业希望通过尽可能节约成本的方式识别候选药物分子。虽然计算工具在筛查中扮演着重要角色,但潜在的药物必须通过经常在模型生物体上进行的临床前实验,才能进入临床试验阶段,部分研究涉及到测试不同的制剂和剂量以确定其效果。3D打印可以通过提供快速灵活的方法来生产具有不同成分的小批量药物,从而加速药物的研发。

 

Serajuddin博士表示,未来当3D打印技术成熟的时候,患者或许可以通过个性化药方,在具有3D打印药物制造能力的药房即可获得所需的个性化药物。

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未来所有药物都有必要个性化制造吗?

 

河北11选5Serajuddin博士对此表示,并非有所有患者都需要个性化剂量的药物,比如说对于很多需要长期服药的慢性病的患者来说,他们对于自己每天需要服用的药物剂量、数量已经非常了解,因此并不需要个性化定制的药物。

 

目前的大规模药物生产线每天可以制造数百万片药物,迄今为止,现有制药体系运行良好。目前还很难说,3D打印个性化药物制造方式是否会在将来取代现有的制药方式。但目前看来,至少对于新药的临床研究,3D打印个性化药物制造技术将是有意义的,因为当临床研究者并不确定一个人的通用成分时,医生可以根据个人的基因组结构确定药物剂量,这时就可以应用3D打印技术。


sla3d打印相对于其他3D打印工艺有打印形状广泛、成型速度快、精度高、表面光洁度最好的特点, 应用的领域几乎包括了制造领域的各个行业,在医疗、人体工程、文物保护等行业也得到了越来越广泛的应用。目前主要是应用于新产品开发的设计验证和模拟样品的试制上,即完成从产品的概念设计→造型设计→结构设计→基本功能评估→模拟样件试制这段开发过程。对某些以塑料结构为主的产品还可以进行小批量试制,或进行一些物理方面的功能测试、装配验证、实际外观效果审视,甚至将产品小批量组装先行投放市场,达到投石问路的目的。sla3d打印主要行业的应用状况如下 :汽车、摩托车 : 外形及内饰件的设计、改型、装配试验,发动机、汽缸头试制。家电 : 各种家电产品的外形与结构设计,装配试验与功能验证,市场宣传,模具制造。通讯产品 : 产品外形与结构设计,装配试验,功能验证,模具制造。航空、航天 : 特殊零件的直接制造,叶轮、涡轮、叶片的试制,发动机的试制、装配试验。轻工业 : 各种产品的设计、验证、装配,市场宣传,玩具、鞋类模具的快速制造。医疗 : 医疗器械的设计、试产、试用, CT 扫描信息的实物化,手术模拟,人体骨关节的配制。国防 : 各种武器零部件的设计、装配、试制,特殊零件的直接制作,遥感信息的模型制作。精密铸造:在由于光固化快速成形设备使用的液态树脂是由碳、氢、氧等元素组成的高分子材料,在700℃以上的温度下,可以完全烧蚀,没有任何残留物质,对于失蜡法制造精密铸造模型来说,这是一个非常重要的性能。 目前在珠宝行业可代替人工雕蜡过程,可大大提高成型精度和效率。

3D打印如何助力产品优化?

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制造企业应用增材制造技术的原因有几种,有些应用是为了在更短时间内制造出少量产品,有些应用则是从材料节省的角度上考虑,用增材制造技术制造昂贵的难加工材料,而有一类应用则出于优化产品功能的目的,即通过增材制造设计思维对产品进行设计优化,然后用增材制造技术生产这些创新的产品。

 

培养为增材制造而设计的能力并不是一件简单的事情,改变产品设计师的设计思维需要时间,但是早期利用增材制造技术开发功能驱动型产品的制造业用户更有机会在竞争中迅速超越竞争对手。

 

以增材制造设计思维实现产品功能优化

 

金属增材制造功能驱动的应用并不是为了以3D打印作为概念进行炒作,在这些产品中3D打印技术是一种必要的制造手段。这样的例子如今已经有很多种,例如:

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半径极小、具有均匀壁厚的高性能发动机零件;

具有复杂内部通道的工业部件;

具有小型内部通道,复杂外部几何形状以及薄壁特征的卫星推进系统组件;

具有复杂曲面和内部支撑结构的他钛合金自行车车架;

随形设计的夹具;

拥有优化流体通道的液压歧管;

河北11选5钛合金、钴铬合金等带有多孔结构的骨科植入物;

翅片极薄、带有狭小内部通道的热交换器;

晶格结构(在不牺牲强度要求的情况下减轻重量);

功能性移动的组件,如动感珠宝;

河北11选5从以上例子中也可以看到,很多增材制造应用是传统制造技术无法实现或者是通过传统制造技术制造成本不合理的产品。通常,用传统制造技术比用增材制造技术贵一个数量级的复杂产品更适合采用增材制造技术进行制造。

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河北11选5但是这时并不是简单的将传统制造技术设计规则下设计的产品直接通过增材制造技术生产出来,而是需要针对增材制造技术对产品进行优化设计,设计优化的目标是实现更加优化的功能、性能,比如说使零件具有集成化的功能,使产品变得轻量化但具有良好的刚度等。

 

商业化已在路上

 

河北11选5根据3D科学谷的市场观察,以上列举的例子在市场中几乎都可以看到清晰的商业化趋势,这其中除了包括GE飞机发动机燃油喷嘴,骨科3D打印植入物等已实现商业化生产的应用,还有一些复杂工业零部件也进入到了商业化阶段,下面是两种有代表性的应用。

 

-液压

 

意大利液压件制造商aidro hydraulics 推出了金属3D打印的液压阀产品。

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在液压阀块中有许多管道相交在一起,以往这些交叉歧管是通过机械加工交叉钻孔的方式制造的,但由于机加工的角度限制,通常需要在流道内部添加插头来调整流量。而当采用增材制造技术制造液压阀块时,则可以对内部歧管管路进行优化,得到更为优化的流体流动路径,带有优化流体通道的液压阀块可以通过增材制造设备进行一体化制造,无需在阀块中另外进行交叉钻孔加工。

 

根据3D科学谷的市场研究,空客也在与其合作伙伴开发3D打印液压件,空客目标是通过金属增材制造技术量产飞机扰流板液压件。

 

- 热交换器

 

成立于2011年的英国公司HiETA,正在通过增材制造的方法开发用于生产各种热管理应用的复杂、轻型结构的金属零件。制造的零件包括用于微型燃气轮机的热交换器、涡轮机械和燃烧部件,还包括那些用于燃料电池的相变换热器和综合废热回收系统,以及用于高效内燃机散热的部件。

 

传统上,热交换产品通常由焊接在一起的薄片材料制成。设计的复杂性使得生产具有挑战性并且耗时,而且用于焊接工艺的材料增加了部件的整体重量。

 

通过3D打印,HiETA生产的零件通常比市场上同等效率传统方法制造的产品重量轻40%。这是因为3D打印技术允许设计师设计单个组件中的许多新颖的高性能表面,这些集成式一体化的设计对于传统加工方法来说是非常困难的。

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由于在HiETA之前,很少有专门的机构研究通过增材制造的工艺来制造热交换器。HiETA在开发3D打印热交换器的过程中经历了很多挑战,包括确认3D打印工艺可以成功地制造足够薄的壁并且满足刚性等方面的质量要求,开发专用参数包,开发用选区激光熔融3D打印技术制造热交换器的设计指南和设计细节等。


 手板就是在没有开模具的前提下,根据产品外观图纸或结构图纸先做出的一个或几个,用来检查外观或结构合理性的功能样板。那么手板复模可以起到哪些作用?下面小编来给您介绍一下,一起来了解一下。

1、检验布局设计 由于手板是可装置的,所以它可直观的反映出布局的合理与否, 装置的难易程度。便于及早发现问题,解决问题。

2、检验外观设计 手板不仅是可视的,并且是可接触的,他可以很直观的以实物的方式把设计师的构思反映出来,防止了"画出来美观而做出来不美观" 的坏处。因而手板模型制造在新品开发,产物外形琢磨的过程中是必不可少的。

3、使产物问世工夫大大提早 由于手板复模制造的超前性,你可以在模具开发出来之前利用手板作产品的宣传,乃至前期的出售、出产准备工作,及早占领市场。四、避免直接开模具的浪费和危险性 由于模具制造的费用普遍很高,比较大的模具价值数十万乃至几百万,如果在开模具的过程中发现布局不合理或其他问题,其丢失可想而知。而手板模型制造则能防止这种丢失,减少开模危险。 


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