연구자들은 개별 환자를 위해 약을 설계 할 수 있음을 증명하는 신기술을 선보인다.
물체는 아름다워보인다. 표면이 처리되고 짜여져있어 화려한 보석처럼 빛을받는다. 그러나 그들은 보석이 아니다. 그것은 알약이며, 사실 지금까지 디자인된 가장 첨단알약 일 것이다. 이 정제는 한 사람을 위해 조정된 장인정신으로, 적시에 다양한 약물의 작은 약장을 출시한다.
이스트앵글리아대학(UEA)의 연구원들이 개발한 이 알약은 3D프린팅의 획기적인 발전으로 생산된다. 오늘날 그 인쇄는 실험실에서 이루어진다. 내일 과학자들은 이 작업이 약사, 병원 또는 별도의 제약회사를 제외한 거의 모든 기관에서 수행 할 수 있다고 제안한다. 각 회사는 현재 한 가지 크기에 맞는 알약 형식으로 수백만 개의 동일한 약물을 배출한다.
[사진 제공 : 이스트 앵글리아 대학]그리고 그 진화는 궁극적으로 환자의 50%가 처방된대로 약을 복용하지 않기 때문에 훨씬 향상된 환자경험으로 이어질 것이다.
연구를 주도한 East Anglia대학의 제약학 독자인 Sheng Qi는 “환자가 하루에 한 번 약을 복용 할 수 있으면 대처하기가 훨씬 더 쉽다. 실제로 하루에 많은 약을 복용하는 정신적 무게는 사람들이 약 복용을 아예 중단할 정도로 압도적 일 수 있다.
Qi가 설명했듯이, 3D프린팅 의학에 대한 연구는 이 문제를 해결하기 위해 지난 5년동안 호황을 누리고 있다. 학술기관과 민간기업 모두 약이 어떻게 다르게 생산 될 수 있는지 조사하고 있다. 전통적인 알약은 가루약으로 만들어지며, 고압에서 함께 부수어 알약으로 안정화된다.
그러나 3D프린팅은 의약품을 층별로 쌓을 수 있으며, 특히 각 층을 형성하고 혼합하여 한 약물이 빠르게 방출되고 다른 약물은 천천히 방출 될 수 있습니다. 알약은 표준알약과 같은 크기이다.
[사진 제공 : 이스트 앵글리아 대학]지금까지 그 작업은 유망한 개념증명 연구였다. 대부분은 신체가 실제로 소화하지 못하는 알약을 만드는 데 의존한다. 대신 3D프린팅 커뮤니티에서 쉽게 구할 수 있지만 소화가되지 않는 의료용 임플란트에 사용되는 플라스틱인 의료용 플라스틱으로 만들어졌다. Qi는 주요 규제기관에서 승인한 3D프린팅 알약을 알지 못한다.
UEA의 새로운 연구는 인쇄된 알약을 훨씬 더 밀어붙인다. 이 소화불가능한 플라스틱에 의존하는 대신, 전체 알약이 미세분말 약물로 인쇄된다. 이는 여러 알약과 같이 신체가 소화 할 수있는 폴리머에 의해 안정화된다. 3D프린터는 약물을 층별로 압출하여 하나의 알약으로 여러 약물 층을 만든다.
압착이 아닌 3D프린팅이기 때문에 어떤 모양으로도 알약을 개발할 수 있다. Qi는 “기하학적 디자인 (다공도)을 사용하여 단순히 디자인을 사용하여 [흡수율]을 조절할 수 있는지 확인하려고했다.
기본적으로 약물이 더 많은 구멍이있는 해면구조로 인쇄되면 위장의 위액에 노출되는 표면적이 더 많아져서 더 빨리 분해된다. 기공이 적은 더 단단한 구조로 인쇄하면 용해하는 데 더 오래 걸린다.
[사진 제공 : University of East Anglia]결과적으로 계획은 효과가 있었으며 선명하고 측정 가능한 결과를 얻었다. 대부분 속이 빈 구조를 사용하여 부피의 20%가 약물이고 나머지 공기는 약 12분 만에 용해되었다. 그 비율을 바꾸면 약의 80%는 약물이고 20%는 공기이며 방출에는 2시간 이상이 걸렸다.
상황이 더 흥미로워지는 곳은 이러한 미세구조가 알약 내에서 혼합되고 일치 될 수 있다는 것이다. 서로 다른 속도로 용해되는 서로 다른 약물을 번갈아 가며 사용할 수 있다.
확실히 가능하다.”라고 Qi는 말한다. 미공개 연구에서 그녀는 자신의 실험실에서 알약의 구조만으로 여러 약물이 성공적으로 출시 될 수 있음을 이미 입증했다고 말한다.
그래서 다음은 무엇인가? 미국에서 FDA는 국립표준기술연구소 (National Institute of Standards and Technology)와 협력하여 제약분야의 AI와 같은 다른 신기술과 함께 3D알약프린트에 대한 지침을 만들고 있다.
한편 Qi와 같은 연구자들은 인쇄된 알약이 의료에 대한 실행 가능한 접근방식이 될 수 있도록 의사, 환자 및 약사를 포함하여 제약공급망에 관련된 모든 사람과 대화를 시도하고 있다.
Qi는 제약산업을 활성화하려고 노력하고 있다고 말한다. 제약회사들의 역할은 이제 완전히 바뀔 것이다. 그들은 이 모든 대규모 배치, 모든 것에 적합한 태블릿의 주요 제조업체가 될 수 없다. 대신 대형제약회사는 더 큰 처방전을위한 단일 성분인 새로운 유형의 3D프린팅 필라멘트를 다소간 판매 할 것이다.
제약회사가 공급망의 상당 부분을 양도할 것인지 여부는 불분명하다. 게다가, 이 알약 중 하나를 얼마나 빨리 인쇄 할 수 있는지가 중요하다. 현재 알약 한 개당 약 1분이 소요된다. 또 프로세스는 조립라인에서 알약을 즉시 함께 압착 할 수있는 기존의 알약 제조방법만큼 빠르지 않다. 따라서 이 방법은 대부분의 비 처방약을 곧 대체하지는 않을 것이다.
그럼에도 불구하고 이 놀라운 연구는 기술의 가장 큰 약속인 복잡한 약물계획을 그 어느 때보 다 쉽게 고수 할 수 있다. 그러나 사용의 용이성은 의학에서 중요하지만 환자가 일정에 따라 약을 복용하지 않는 경우가 많다. 높은 약물비용과 때로는 이러한 약물이 효과가 없다고 느끼는 환자들이 많다. Fastcompany.com을 통해
미국식품의약국(FDA)의 승인을받은 최초의 3D프린팅 약품이 현재 약국으로 배송되고 있다. 2016. 3. 28
펜실베이니아에 본사를 둔 Aprecia Pharmaceuticals 는 자사의 3D프린팅 Spritam (levetiracetam) 정제가 간질 치료에 사용된다고 밝혔다. 이 회사는 또한 최종적으로 시장에 출시 할 것으로 예상되는 다른 3D프린팅 약물을 3개 이상 개발하고 있다.
Aprecia는 일부 기성품 3D 프린터 부품을 사용했지만 대부분은 뉴저지주 East Windsor 제조시설에서 레이어별로 약물을 만드는 자체 기술을 개발했다고 말했다. ZipDose라고 부르는 새로운 공정은 수성 유체를 사용하여 여러 층의 분말약물을 결합하여 액체 한 모금으로 빠르게 분해되는 다공성의 수용성 매트릭스를 생성한다.
3D 프린팅으로 알약을 생산할 때 효율성이 향상되지 않는다. Aprecia Pharmaceuticals 대변인 Jennifer Zieverink에 따르면 이 기술은 단순히 회사가 전통적인 프레스 및 다이 알약 제조기술에 비해 약물의 구성을 더 잘 조작 할 수 있도록한다.
Spritam의 일반적인 이름 인 Levetiracetam은 15년 동안 발작 치료에 사용되어 왔다. 그러나 새로운 브랜드 Spritam은 더 용해 가능한 알약을 만들기 위해 독점적인 3D 프린팅 프로세스를 사용하는 최초의 회사이다.
Zieverink는 "일부 사람들에게는 옵션이다 .... 그대로의 태블릿보다 삼키기 쉬운 것을 찾고 있다."라고 Zieverink는 말했다.
MIT는 잉크젯프린트헤드를 통해 약물이 포함될 수있는 액체의 3D프린팅을위한 기본 기술을 개발했다. 독립컨설팅회사 Wohlers Associates의 사장인 Terry Wohlers에 따르면 이 기술은 나중에 Therics 에 의해 라이센스되었다.
Therics는 "실험적으로 많은 알약을 3D프린팅했지만 상업적으로 성공하지 못했다."라고 Wohlers는 Computerworld 에 대한 이메일 회신에서 말했다. 2008년 Therics는 Integra LifeSciences Holdings Corp. 에 인수되었다.
Wohlers는 "그 이후로 MIT 특허는 만료되었지만 Therics가 추가 IP를 개발했을 가능성이 있다. 어떤면에서 Therics는 그 시대보다 몇 년 앞서있었다."라고 말했다.
3D프린팅은 언젠가는 맞춤형 약물을 가능하게 할 수 있다고 Wohlers는 의사가 프린터를 사용하여 환자의 특별한 요구에 따라 맞춤형 제형을 만드는 약국에 처방전을 보내는 시나리오를 설명한다.
Wohlers는 "내 생각으로는 잠재력이 크지 만 특히 FDA의 요구 사항으로 인해 강력한 상업적 견인력을 얻는 데 수년이 걸릴 것"이라고 말했다.
복잡한 3D 프린팅 약물 세계에 오신 것을 환영합니다
3D 프린팅 약물 승인은 맞춤형 약물의 새로운 세계를 열어 줄뿐만 아니라 위조 약물, 잘못된 라벨링 및 규제 공백의 가능성도 열어줍니다.
그는 최근 미국식품의약국 (FDA)의 승인을 받기 위해 3D프린팅 (3DP) 약품을 발표하면서 개인의 필요에 맞는 맞춤형약품에 대한 전망이 한 단계 더 가까워졌다 .
약국을 방문하면 곧 체중에 대한 질문을 받거나 체지방률을 측정하여 약물이 크기에 맞게 인쇄 될 수 있다. 종종 약물 복용에 내성이있는 어린아이들은 쉽게 용해되도록 디자인된 정제의 색상, 모양 및 디자인을 선택할 수 있다. Peppa Pig 또는 슈퍼히어로 캐릭터처럼 보이는 항생제를 상상할 수 있다.
단점도 있다. 3DP는 안전할까? 불법약물 확산으로 이어질 수 있으며 규제 적용이 쉽지 않다.
맞춤형 의약품
3DP의 비전은 약물이 더 안전하고 효과적인 방식으로 개인에게 맞춤화된다는 것이다. 약물의 크기, 용량, 모양 및 전달 속도는 개인에 맞게 설계 할 수 있다. 예를 들어 FDA 승인 Spritam 은 3DP 기술을 사용하여 삼키기 쉬운 다공성 알약을 만든다.
"이제 이 승인이 통과되었으므로 더 많은 약물이 시장에 출시될 가능성이 높다."라고 University College London (UCL) 약학대학의 Stephen Hilton박사가 말한다.. 가능성은 유명 약사가 향후 10년 내에 맞춤형 의약품을 맞춤 제작하고 인쇄할 수있을 것이다.
가능성은 끝이 없어 보인다. 예를들어, 일부 환자는 위암치료의 일환으로 위를 제거해야한다. 그때 약물은 위가 아닌 장에서 흡수되도록 설계 될 수 있다. 개인이 자신의 유전자 프로파일을 얻음에 따라 약물을 환자에게 맞출 수있는 기회가 증가한다.
비만 환자는 위 밴드의 대안으로 많은 공간을 차지하는 구조를 만들기 위해 위에 조립되는 구성요소로 만들 수 있다. 또 다른 아이디어는 암세포를 죽이는 약물의 방출과 종양 표지자의 혈중 농도를 연결할 수 있다. 암이 성장함에 따라 종양마커의 혈중농도가 상승하여 약물이 암으로 들어간다.
글래스고대학의 화학과교수 Lee Cronin 은 현재 기술이 3DP에 의해 기성품 약물을 개조하고 생산할 수 있도록한다고 말한다. "단단한 초콜릿 바를 취하고 에어로를 만들기 위해 기포를 추가하는 것과 같다. 3DP는 자동 칵테일 메이커처럼 개별 구성요소를 혼합하는 프록시 로봇역할을한다고 설명한다.
그러나 진짜 도전은 화학을 디지털화하여 분자에 대한 청사진을 가지고 약물을 처음부터 만들 수 있도록하는 것이다. 청사진을 암호화하여 의약품이 검증 된 청사진에 따라서 만 생산되도록 할 수 있으며, 위조 의약품이 과거의 일이되기를 희망한다.
A의 TED 토크 , 크로닌은 그것을 할 수있는 방법을 설명했다. “소프트웨어, 하드웨어, 화학 잉크가 필요하다. 그래서 정말 멋진 부분은 우리가 프린터로 내놓은 범용 잉크 세트를 갖고 싶다는 생각이다. 그리고 여러분은 그 분자에 대한 유기 화학 인 청사진을 다운로드하고 장치에서 만들 수 있다. 따라서이 소프트웨어를 사용하여 프린터에서 분자를 만들 수 있다.”
Cronin의 비전이 현실이되면 적은 비용으로 청사진을 다운로드 할 수 있다. 약물자체는 지역 약국에서 제조 될 수 있으며 향후 5년 동안 그 역할이 급격하게 변할 것으로 보인다.
약사는 정제 패킷을 저장하는 대신 기본제품 (처방 된 약물)의 필라멘트릴을 가지고 개인의 필요에 따라 정제의 용량과 모양을 맞춤화 할 것이다. 약사는 지금처럼 맞춤형 알약을 확인해야 할 책임이 있다고 Hilton은 말한다.
제약사는 약사가 여전히 기본제품을 구입하고 특허를받은 약물 제제만을 판매해야하기 때문에 실질적으로 손해를 보지 않아야한다. 그러나 Cronin은 3DP가 예상대로 도약하면 새로운 도전에 적응하기 위해 "전례없는 혁신 기간"을 거쳐야 할 것이라고 예측한다.
의미
다른 신기술과 마찬가지로 단점을 예측하고 관리하는 것은 시간과의 경쟁이 될 수 있다.
기자 Mike Power와 같은 비평가들은 청사진이 잘못 표시되거나 잘못된 설명으로 제출되거나 광고된 것보다 더 높은 강도를 가질 가능성에 대해 우려를 제기했다.
Hilton에 따르면 실수는 사람의 실수로 인한 것일 수 있지만 (예 : 기본 재료의 잘못된 스풀을 프린터에 넣는 등) 최종 제품은 태블릿의 화학적 조성을 비교하는 유효성 검사를 통과해야한다. 표준 – 지금처럼. Hilton은 표준 제조에서 4 ~ 5 %의 실패율이 있으며 3DP 기술이 사용될 때 이것이 변경되지 않을 것이라고 생각한다.
청사진 해킹에 대한 우려도 있다. Cronin은 암호화 된 코드가 해킹 될 수 있음을 인정하지만 3DP에는 알려진 표준에 대해 약물을 검사 할 수있는 검증 시스템이 내장되어 있다고 말한다.
그리고 엑스터시 시트가 프린터에서 나올 때까지 기다리는 파티 참석자 군중을 상상하는 사람들에게는 이것이 실제로 라우팅되지 않을 수 있다. 불법 약물 제조의 범위는 이미 존재하며 3DP를 사용하여 약물을 맞춤화하는 것은 불법 약물 거래에 도움이되지 않는다.
한 가지 중요한 문제는이 용감한 신세계를 어떻게 규제 할 것인가이다. Deloitte의 의료 및 생명과학팀의 파트너 David Hodgson은 이 새로운 기술이 아직 해결되지 않은 많은 질문을 제기한다고 말한다. “현재의 글로벌, 지역 및 지역 규제 환경은 3D 프린팅 프로세스 의 모호성을 수용 할 수 없다 . 문제는 우리가 프린터를 의료 기기로 규제하고 있는지, 재료 또는 제조업체 및 유통 업체로서 인쇄를 수행하는 사람이나 조직인가?” 즉, 약물이 부작용을 일으킬 때 책임은 누가지나?
Hodgson에 따르면 기술의 글로벌 특성은 또한 문제를 제기합니다. 제약 회사는 올바른 포장 및 사용자 지침에 액세스 할 수 있도록 어떻게 보장합니까? 규제 당국의 승인을받지 않은 국가에서 약품을 인쇄 할 수 있나?
이러한 과제의 복잡성은 "3D프린팅을 기술로 수용하는 데 시간이 걸릴 수 있다"라고 Hodgson은 예측한다.
미래
3DP 기술은 이미 많은 분야에서 실행되고 있다. 이를 통해 정형외과의사가 인공 뼈를 인쇄할 수 있다. 스캔을 사용하여 수술재료를 필요한 크기와 모양의 조각으로 정확하게 성형하여 손상되거나 누락된 뼈를 대체한다. 그들은 암에 의해 침식된 뼈를 대체하기 위해 머리 외상과 티타늄 발 뒤꿈치가있는 사람들을위한 두개골 임플란트를 만들었다.
그러나 신약 Spritam과 같은 이러한 맞춤형 외과용 임플란트 및 이식편은 기존재료를 상당히 조잡하게 개조한 것이다. 정말 흥미진진한 혁신은 아직 오지 않았다. 맞춤형 재료를 만드는 능력이다. 규제가 계속 될 수 있기를 바란다.
