據統計，每個美國人平均每年要服用12種處方藥物。這些處方藥物幾乎100％都是制藥公司根據那些最常用的處方劑量大規模制造出來的。此外，雖然這些藥物有多種顏色，但這些藥丸的形狀只有寥寥幾種。

雖然目前并不是特別清楚，藥丸的形狀和尺寸是否會顯著改變藥物對人體的作用。但是幾乎所有的藥丸都使用統一的尺寸和形狀的做法已經實施了數十年，這一狀況需要在未來有所改變，因為未來的用藥更側重于定制化而非規模生產。為了做到這一點，我們需要找到一種既迅速又精確地定制藥物的方法。

近日，倫敦大學制藥學院與FabRx公司的研究人員發表了一篇名為《3D打印藥片的幾何形狀對于藥物釋放的影響（Effect of Geometry on Drug Release From 3D Printed Tablets）》的論文，詳細說明了使用3D打印技術制造出一般難以制造的異形藥片的方法。

“未來的藥劑設計和制造很可能會從限定劑量的片劑/膠囊的大批量生產邁向針對病人的個性化、任意劑量的即時制造。”研究人員寫道。“推動這一變化的因素包括具有狹窄治療指數的低劑量藥物（比如免疫抑制劑和/或血液稀釋劑）的發展、對于藥物基因組學重要性認識的不斷提高（比如癌癥患者的藥物敏感性方面）以及制定藥物組合的需要。為了應對這一挑戰，制藥行業需要評估和接受新的制造技術。其中一項具有潛在應用可能的技術就是3D打印（3DP）。”

其他研究機構主要依靠溶液的被動擴散作為導入藥物的主要方式，從而導致能夠發揮作用的總藥物劑量非常低，而在這項研究中的研究人員則選擇使用熱熔擠出方法——一種在制藥行業廣泛使用的方法——在整個水溶性聚合物（聚乙烯醇，PVA）中均勻散布藥物。用這種方法能夠制成一種藥物輸注線材。據了解，他們的目標是再用這種線材3D打印出無法通過傳統粉末壓制方法制造的各種形狀藥丸，并根據藥物不同的溶出行為設定幾何參數，確定藥丸的形狀。

那么，研究人員在論文中是如何描述他們的研究方法的呢？

首先，他們從MakerBot那里購買了水溶性的PVA類線材，并準備了USP級撲熱息痛（也稱為乙酰氨基酚，泰諾的通用形式）和鹽。他們把線材切成一段段的小塊（長度為大約value="2" unitname="毫米">2毫米），基本上把一整卷的線材全變成了顆粒。然后把它們與撲熱息痛充分混合，并用一臺拉線機將混合物重新拉成3D打印線材，拉制線材的時候將溫度設置在value="180" unitname="℃">180℃。于是他們就制成了一卷藥物輸注3D打印線材。

下一步就是打印藥丸了。研究人員使用AutoCAD 2014設計出各種獨特形狀，并將設計導出為STL文件，然后使用自制的藥物輸注線材在桌面型MakerBot Replicator 2X 3D打印機上打印出各種藥物片劑。

“我們使用軟件設計出擁有固定表面積（275平方毫米）、固定表面積/體積比（1：1）或重量（500毫克）的藥丸。”該論文解釋說，“而且在所有的情況下，每個形狀的長度、寬度和高度的比率保持恒定。”

下面是每種3D打印藥片的統計數字，他們打印了5種不同的形狀：立方體、金字塔、柱狀、圓環體和球體。

研究人員一旦證明，這些復雜的藥片形狀能夠經由FDM 3D打印機相當精確地制造出來，那么剩下的時間就是研究藥片的質量以及這些形狀如何對藥物的溶解產生影響。

在進行溶解試驗后，研究人員得出的結論是：事實上，幾何形狀確實在決定藥物釋放曲線中起到主要作用。他們發現，當在3D打印的藥片表面積保持恒定時，藥物釋放速度最快的是金字塔形的藥片，接著是圓環體、立方體，球體，最后是圓柱體。這個排序與片劑表面積/體積比率直接相關，因為圓柱體的這一比值最低，而金字塔狀的則最高。 這使得研究人員得出如下結論：

“片劑的藥物釋放動力學顯示其對于表面積并不存在依賴關系，而是跟表面積與體積的比率直接相關，這表明了幾何形狀對藥物釋放曲線的影響。而大量形狀類似的片劑表現出來的溶解曲線幾乎沒有差別。“

因此，該研究表明，3D打印機打印成各種形狀和大小藥片的能力可在未來的藥劑定制中發揮顯著的作用。舉例來說，患者A可能需要藥物快速釋放到血液中以減輕他的痛苦；而患者B則可能需要相同的藥物更慢、更穩定釋放。而醫生提供的是可3D打印的藥物輸注線材，患者A就可以打印出金字塔狀的藥丸服用，而患者B則可以服用圓柱狀的藥丸。