亮点
- •开发了一种3D打印药物吸管，用于向吞咽困难患者输送速溶药物。
- •采用Box-Behnken设计通过分析辅料比例、含水量和明胶的影响来优化药物饼。
- •水与固体含量比例被确定为影响药物物理特性和吸食时间的关键因素。
- •淀粉甘醇酸钠与甘露醇的比例主要控制药物溶解，而明胶含量决定了药物饼的硬度。
- •实现了最佳配方，确保药物饼能快速高效地崩解并释放药物。
摘要
不遵医嘱服药是儿科和老年患者中发现的一个重要问题。其中一个主要因素是吞咽困难，这可能导致治疗失败。本研究的目的是调查并开发一种用于老年和儿科患者的药物吸管药物制剂，使用3D打印技术结合冻干技术。该过程首先设计并进行适合的药物吸管的计算机模拟，然后使用实验设计(DOE)方法，采用Box-Behnken设计来开发配方，分析配方成分与吸管及内部装载药物饼的各种特性之间的关系。这些特性包括水与固体含量比例、淀粉甘醇酸钠与甘露醇比例以及明胶量，对关键片剂特性的影响。基于实验结果和偏最小二乘法(PLS)，研究确定水与固体含量比例显著影响吸食时间、孔隙体积、片剂密度和重量损失百分比。淀粉甘醇酸钠与甘露醇比例主要影响药物溶解百分比，而明胶含量被确定为增强片剂硬度的最具影响力因素。最佳配方的水与固体含量比例为4.918，淀粉甘醇酸钠与甘露醇比例为0.075，明胶含量为每单位0.225毫克。这些发现使我们能够为儿科和老年患者开发出最佳的药物吸管和配方。
引言
吞咽困难，即吞咽困难，是影响儿科和老年群体的普遍临床问题。在老年人中，与年龄相关的神经肌肉退化、中风或神经退行性疾病会显著损害吞咽机制，而在儿童中，发育不成熟可能导致对固体口服剂量形式的困难。这种情况常常导致对处方药物的依从性差，可能损害治疗效果并增加治疗失败的风险（Hanning等人，2016；Sallam & Omari，2024）。因此，确保这些弱势群体安全有效的给药途径是药学科学中的一个重大挑战。
一种提出的解决方案是使用口腔速溶片剂(ODTs)，它们在口腔中快速溶解，无需用水（Sangnim & Huanbutta，2020；Sutthapitaksakul等人，2022）。虽然ODTs在患者依从性方面有所改进，但它们仍然存在局限性。例如，剂量形式需要停留在舌头上可能导致问题，因为活性药物成分(APIs)通常味道不佳，特别是对儿科患者。此外，ODTs通常易碎且机械强度弱，使它们在包装、处理或运输过程中容易破损（Huanbutta等人，2019）。因此，迫切需要能够克服这些局限性同时保持疗效和患者可接受性的替代剂量形式。
药物吸管作为一种新型药物递送系统已经出现，以解决吞咽困难患者传统剂量形式的缺点。使用药物吸管时，吸吮动作会启动自然吞咽反射，使药物以团块形式递送，不适感最小。此外，该设备将液体流导向口腔后部，最小化与味觉受体的接触时间，从而减少苦味感知。另外，将药物配方放置在吸管内可以通过冻干或涂层等过程稳定药物产品，保持药物完整性并延长保质期（Sharma等人，2024）。
本研究的目的是开发一种3D打印吸管，旨在为患有吞咽困难的儿科和老年患者提供速溶药物饼。最初，使用计算机辅助设计(CAD)创建了吸管的概念模型，目的是在吸管内容纳药物配方，使其在液体吸入过程中溶解并洗脱。通过液体流动模拟评估了各种吸管尺寸，以确定最佳流动动力学。然后使用立体光刻(SLA)3D打印技术制造最有效的设计。随后，通过调整水与固体含量比例以及改变甘露醇、淀粉甘醇酸钠和明胶等辅料，开发并整合了冻干药物饼，最终目标是提高弱势患者群体中的药物递送效率。
材料
甘露醇（批号302004308）购自中国山东天力制药有限公司。明胶由泰国P.C. Drug Center提供（批号200366）。蔗糖购自泰国Mitrphol集团。交联聚乙烯吡咯烷酮（Crospovidone®）购自中国南航工业（批次号20090510），而交联羧甲基纤维素钠（Croscarmellose sodium）购自泰国Onimax（批次号TN11822911）。淀粉甘醇酸钠是一种...
网格独立性分析
进行了网格敏感性分析，以确保解决方案收敛和数值准确性，如图3所示。网格以1.2的增长率细化，范围从0.09-0.9毫米（粗糙）到0.04-0.4毫米（精细）。随着网格细化，雷诺数、压力和速度的归一化值表现出明显的收敛，最细网格（0.04-0.4毫米）的变化小于5%，确认了网格独立性。这种网格配置确保了足够的空间...
结论
本研究成功展示了药物吸管的设计和开发，这些吸管包含速溶药物饼，特别针对儿科和老年患者吞咽困难的挑战。使用系统化的DOE方法和偏最小二乘法(PLS)模型，评估了关键配方因素——淀粉甘醇酸钠与甘露醇比例(X1)、水与固体含量比例(X2)和明胶量(X3)——对关键质量属性的影响...
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