吸入药物广泛用于治疗呼吸系统疾病，例如慢性阻塞性肺病（COPD）和哮喘。这类药物通常将活性成分，如皮质类固醇，附着在易流动的载体颗粒上。研究表明，颗粒的形状对药物在肺部的释放和效果起着关键作用。基尔大学（Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, CAU）的研究团队利用高精度3D打印技术，制造出新型载体颗粒，显著提升了药物释放效率。
颗粒形状决定药效
传统吸入粉末主要由大颗粒、易流动的载体组成，药物附着在这些颗粒表面。药物能否高效到达肺部，取决于载体颗粒的形态。基尔大学的研究团队首次通过3D打印制造出具有精确定义几何形状的微小颗粒，从而系统评估颗粒形状对药物释放的影响。相关研究成果发表在《Communications Materials》期刊上，题为《Geometry matters: influence of particle shape on model carrier performance for inhalation powders》。
“药物要发挥作用，必须在吸入时从载体上释放出来，随呼吸进入肺部，”首席作者、药剂师兼博士生Melvin Wostry解释道，“如果药物仍附着在载体上，就会被吞咽下去，无法到达目标部位。”
高精度3D打印实现微米级控制
基尔大学药物技术与生物药剂学研究所所长Regina Scherließ教授带领团队，首次批量生产数百万颗精确定义形状的颗粒，并系统研究颗粒形状对药物释放的影响。团队采用的创新3D打印技术称为“双光子聚合”，通过激光精确激活材料的微小区域，使其即时固化。该技术可达到纳米级分辨率，实现极高精度的微结构制造。
研究团队共生产了四种设计的颗粒，每种设计的颗粒超过两百万颗。其中一种设计还进一步制作了三种不同表面粗糙度的变体，从光滑到粗糙不等。随后，研究人员将这些颗粒与模型药物混合，模拟实际吸入药物制剂的使用情况。
“Pharmacone”颗粒效果最佳
测试结果显示，颗粒几何形状对药物释放量影响显著。其中一种被称为“Pharmacone”的颗粒表现最佳。其形状类似小星星，表面有多个尖端。研究发现，这种颗粒中肺可达药物的微粒比例（直径小于5微米）比次优设计高出四倍。
研究人员认为，星形尖端促进了颗粒间的碰撞和旋转，使药物更易从载体表面释放出来。值得注意的是，颗粒表面粗糙度对药物释放并没有显著影响。
未来前景
目前，这些微小颗粒仍属于基础研究模型，尚未用于人体吸入治疗。但研究团队认为，这项技术前景广阔。未来，精确3D打印的可生物降解载体颗粒有望直接应用于吸入粉末制剂中，从而精细控制药物在肺部的释放行为。
Scherließ教授指出：“我们的研究表明，借助高分辨率3D打印等现代技术，药物开发可以开辟全新路径。我们现在可以通过设计微米级结构，有针对性地调控药物行为，实现药物性能的‘微调’。”