本發(fā)明涉及控釋藥物的領(lǐng)域，特別是一種3D打印藥物的方法及3D打印藥物外殼。
背景技術(shù)：
控釋藥物一直是藥代動力學(xué)研究的重點(diǎn)之一，在一定程度上，控釋藥物可以極大程度上提高藥物的利用效率。在現(xiàn)代藥劑學(xué)和臨床實(shí)踐中，控釋藥物有著廣闊的運(yùn)用前景。國內(nèi)外有很多學(xué)者和廠家在這一領(lǐng)域有大量的研究成果。而3D打印技術(shù)隨著開源硬件的普及越來越成為先進(jìn)生產(chǎn)力的代表。3D打印這種可以生成復(fù)雜結(jié)構(gòu)的增材制造方式和控釋藥物交叉運(yùn)用，對藥物的釋放特性按照患者特定要求進(jìn)行定制，其前景廣闊。
控釋藥物一直是藥代動力學(xué)研究的重點(diǎn)之一，它能極大程度上提高藥物的利用率。在現(xiàn)代藥劑學(xué)和臨床實(shí)踐中，控釋藥物有著廣闊的運(yùn)用前景。國內(nèi)外有很多學(xué)者和廠家在這一領(lǐng)域有大量的研究成果。而3D打印技術(shù)隨著開源硬件的普及越來越成為先進(jìn)生產(chǎn)力的代表，這種可以生成復(fù)雜結(jié)構(gòu)的增材制造方式和控釋藥物交叉運(yùn)用，按照患者要求定制藥物的釋放特性，前景廣闊。
在已有的研究成果中，國外研究者使用FDM型的打印機(jī)打印出了多種不同特征的控釋藥物。其中包括釋放曲線為凸函數(shù)（國外稱之為concave，其定義與國內(nèi)相反）的藥物，可以用于沖擊治療；釋放曲線為凹函數(shù)（convex）的藥物，可以給產(chǎn)生耐藥性的患者使用；釋放曲線為一次函數(shù)的藥物，可以用在長時間的等量消除場合。在一些研究中，使用多組分打印機(jī)將多種不同成分的藥物打印成一個藥片。還有一些研究通過定制數(shù)字模型的表面積體積比來對打印藥物的釋放進(jìn)行預(yù)先規(guī)劃。
很多研究成果都控制了藥物的釋放曲線增速恒定，然而在這之中也有很多不足，例如步驟過多，所打印藥物必須耐高溫，沒有充分發(fā)揮3D打印技術(shù)對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢等，3D打印對于制藥技術(shù)仍有極大潛力沒有挖掘。美國食品藥物管理局(FDA)已經(jīng)批準(zhǔn)了3D打印藥物的上市銷售。隨著技術(shù)的進(jìn)步和時間的推移3D打印控釋藥物定會發(fā)揮更大作用。
常規(guī)藥物的釋放速度分為零級釋放和一級釋放（即恒量消除和恒比消除）。零級釋放時，藥物在血液中的濃度一直保持穩(wěn)定，有利于藥物一直作用于人體。在長時間的藥物釋放中，可以有效的減少患者吃的服用次數(shù)和頻率，極大的方便了患者服藥和醫(yī)生給藥。同時可以更有效率的使用藥物，降低藥物一次性大量釋放對 人體代謝造成的負(fù)擔(dān)。而市面上的控釋藥物普遍強(qiáng)度較低，容易崩裂，生產(chǎn)方式不夠靈活，不能照顧到所有患者的情況。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種3D打印藥物的方法及3D打印藥物外殼。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種3D打印藥物的方法，包括以下步驟：
1）構(gòu)造一個正四面體，找到正四面體的幾何中心，以所述中心為球心做球體，球體內(nèi)接正四面體，將正四面體的四個角與正四面體的幾何中心相連接，形成四條擁有同一頂點(diǎn)且角度互為109.47°的直線，按此角度生成四條直線相交于一頂點(diǎn)，四條直線兩兩角度相同，后期以此框架生成的圓柱體在空間上保持均勻；依照這四條直線為軸心，生成四個圓柱體，對球體和所有圓柱體進(jìn)行布爾運(yùn)算，使得所述四個圓柱體形成的實(shí)體的幾何中心與球體的幾何中心重合，得到藥物外殼模型，將藥物外殼保存為STL格式的藥物外殼模型；
2）將STL格式的數(shù)字模型導(dǎo)入到切片軟件中進(jìn)行計算，生成G代碼；
3）將所述G代碼給FDM 3D打印機(jī)識別并打印，在打印過程中FDM3D打印機(jī)噴頭將融化的聚乙烯醇線材按照所述藥物外殼模型生成的G代碼路徑堆積；
4）將聚乙烯醇粉末和藥物粉末混合，再將混合后的粉末與水混合，所有的粉末和水的重量比為6:4或5:5充分?jǐn)嚢铻槟z；
5）將所述凝膠從0.5mm到0.7mm內(nèi)徑的針頭勻速注射到藥物外殼中；
6）烘干整個藥丸，70到80℃下烘干8到10小時，得到一個外殼堅硬，核心干燥的藥丸。
步驟1）中，所述正四面體的變成為10mm。
步驟1）中，所述球體半徑為12.4mm。
步驟2）中，切片軟件的參數(shù)設(shè)置為：層高0.15mm；噴頭直徑0.3mm；熱床溫度70℃；噴頭溫度180℃；打印速度80mm/s。
聚乙烯醇線材為純度為95%的1.75mm直徑線材。
本發(fā)明還提供了一種控制藥物釋放速度恒定的3D打印藥物外殼，包括四個軸線夾角互為109.47°的圓柱體；四根軸線長度相等，且所述四根軸線的一端相連于同一點(diǎn)，且該點(diǎn)為正四面體的幾何中心，所述四根軸線為該點(diǎn)與所述正四面體四個頂點(diǎn)的連線；所述圓柱體設(shè)在球體內(nèi)，且所述球體的球心與所述幾何中心為同一點(diǎn)，所述軸線的長度等于球體半徑。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果為：本發(fā)明操作簡單，可靠性強(qiáng)。中空外殼一次成型?？刂扑幬镝尫潘俣群愣ǎ嫒莞鞣N不耐高溫的藥物，藥物模型可根據(jù)實(shí)際情況縮放滿足不同患者的要求，定制性強(qiáng)。
附圖說明
圖1為布爾運(yùn)算建模示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明所述的3D打印藥物外殼可以控制藥物釋放速度恒定，其結(jié)構(gòu)為四個軸心夾角互為109.47°的圓柱體空腔的球體；所述打印材料為聚乙烯醇線材；所述應(yīng)用場合控釋藥物和對藥物穩(wěn)定性要求高的場合；所述藥物有效成分在釋放時速度不變；所述制造方式為使用FDM型3D打印機(jī)打印。
首先進(jìn)行外殼的數(shù)字建模。使用CAD計算機(jī)輔助制圖軟件建立一個邊長為10mm的正四面體。找到正四面體的幾何中心。以此幾何中心為球心做球體，直徑大約為12.4mm，此時正四面體內(nèi)接于此球。將正四面體的四個角與其幾何中心相連接，形成四條擁有同一頂點(diǎn)且角度互為109.47°的直線。依照這四條直線為軸心，生成四個直徑為3mm的圓柱。將球體和四個圓柱進(jìn)行布爾運(yùn)算，球體被掏空為內(nèi)含不規(guī)則空腔的球體（如圖1）。將模型保存為STL格式的數(shù)字模型。
將STL格式的模型導(dǎo)入到切片軟件中進(jìn)行計算，生成G代碼（控制路徑）以備下一步導(dǎo)入到打印機(jī)中。這一過程中，切片軟件的參數(shù)為層高0.15mm；噴頭直徑0.3mm；熱床溫度70℃；噴頭溫度180℃；打印速度80mm/s。聚乙烯醇為95%純度的1.75mm直徑線材。 將上一步導(dǎo)出的G代碼給FDM 3D打印機(jī)識別并打印。在打印過程中噴頭將融化的聚乙烯醇線材融化后按照預(yù)定的方式堆積，冷卻后形成質(zhì)地較硬。
將聚乙烯醇粉末和藥物粉末混合，再將其與水混合，總體上所有的粉末和水的重量比例為6:4，藥物在粉末中的比例按照具體需求確定，最后充分?jǐn)嚢铻槟z。使用1ml注射器將凝膠從0.5mm內(nèi)徑的針頭勻速注射到藥殼中。
烘干整個藥丸?？鞠湓?0℃烘干8小時。
最后得到一個外殼堅硬，核心干燥的藥丸，在釋放時，四個圓柱露出的表面積不變，釋放速度恒定。
運(yùn)用在恒量釋放的場合，例如布洛芬，患者一次服藥即可維持血藥濃度不變長達(dá)6小時，有效降低服藥頻率，單位時間內(nèi)釋放藥量維持在一個穩(wěn)定的值，持久消除疼痛。同時3D打印技術(shù)可以針對不同體量的患者對藥物大小進(jìn)行定制，以滿足不同需求。