固体制剂先进制造的全球趋势与挑战

The global trends and challenges in advanced manufacturing of solid dosage forms 张华清中国药科大学药剂系副教授硕导2025. 09 全球先进固体制剂研发概况 固体制剂全球市场规模 u2024年口服固体制剂市场规模 慢性病患病率上升 个性化医疗普及2 人口老龄化3 新兴经济体医疗意识增强4 Ø受多种市场驱动因素的综合影响，固体制剂因其服用便利、稳定性高等优势在全球范围内拥有较大需求量。Ø口服固体制剂市场规模预计将从2024年的441.99(十亿美元)增长到2032年的568.44(十亿美元)。 全球先进固体制剂研发概况 传统固体制剂局限性 u传统固体制剂优势 u传统固体制剂劣势 •服用方便：吞服、冲服便捷，适配多样场景•易于储存和运输：常温保存，体积小，物流成本低•具有成本效益：规模生产，工艺成熟，成本可控 •生物利用度低：溶解慢，首过代谢高 •患者用药依从性差：片剂难吞服，需多次给药•难以实现个性化用药：剂量固定，无法灵活调整 Ø随着精准医疗理念的兴起，越来越多个性化药物被需求，传统固体制剂难以满足患者的个体化治疗需求。 全球先进固体制剂研发概况 先进固体制剂研发趋势 u渗透泵技术 u固体分散体技术 u3D打印技术 全球布局该技术的企业超过50家，但多数处于研发或临床阶段，发展潜力大。2024年全球市场份额约为1.154亿美元。 FDA批准药物超30款，多用于解决难溶性药物问题。固体分散体技术属于成熟技术，应用广泛。 全球已上市药物数十款，以缓控释口服制剂为主。2024年全球市场规模约28.82亿美元。 Ø为突破传统固体制剂的瓶颈，满足个性化用药需求，新型固体制剂研发成为医药行业的前沿探索方向。Ø以3D打印、固体分散体、渗透泵为代表的关键技术成为突破口，推动固体制剂领域革新。 固体制剂先进制造新突破—3D打印技术 3D打印技术 u概念 3D打印技术（又称增材制造）是一种基于精密数字设备，通过逐层堆积材料来构建三维物体的数字化制造技术。 u代表性3D打印药物 u制备技术 •粉末粘结技术•熔融沉积建模•半固体挤出技术•立体光刻技术u特点•满足个性化给药•安全低毒，减少环境污染 Ø3D打印核心技术聚焦于个性化剂型制造与精准药物递送系统，但其仍受限于生产速度，设备成本等因素。Ø已上市的3D打印药物品种极少，未来应推动技术开发，降低成本，覆盖慢性病管理，肿瘤治疗等领域。 固体制剂先进制造新突破—3D打印技术 3D打印技术—3D打印左乙拉西坦（全球首款） 剂型优势 制备技术 相较于传统左乙拉西坦片剂 •粉液逐层叠加•多孔结构遇水瞬间瓦解•激光定位精度高单片 •载药量高，崩解迅速•口腔崩解，无需吞咽•高安全性，高依从性 •生产速度慢•设备成本较高•不适用于热敏感药物 市场分析 瓶颈局限 固体制剂先进制造新突破—固体分散体技术 固体分散体技术 u概念 固体分散体技术即将药物（通常是难溶性的）以分子、无定形或微细结晶的状态，高度分散在惰性的水溶性或难溶性载体材料中，形成一种固态的混合物或溶液 u制备技术 •熔融法•溶剂法•溶剂-熔融法•静电纺丝技术 u制剂特点 •显著提升难溶药物溶解度溶出速度 •可实现快速起效或缓释控释 •提高生物利用度，降低毒副作用 固体制剂先进制造新突破—固体分散体技术 固体分散体技术—伊曲康唑分散片 剂型优势 相较于传统伊曲康唑片剂 •热熔挤出法•HPMCAS作为载体•共熔挤出冷却压片 •溶出迅速，溶解度高 改进方向 固体制剂先进制造新突破—渗透泵技术 渗透泵技术 u概念 渗透泵片是一种基于渗透压差驱动的先进控释制剂，其通常由药物层、推动层、释药孔、半透膜组成，片剂吸水后半透膜内形成高渗透压环境，推动层膨胀，药物层受压，进而使得药物从释药孔持续挤出。 u常见药物与适应症 固体制剂先进制造新突破—渗透泵技术 渗透泵技术药物—哌甲酯渗透泵片（ADHD一线用药） 剂型优势 制备技术 相较于传统哌甲酯片剂•持续释药，效果维持良好•血药浓度平稳，不良反应小 •双层推拉渗透泵 •含药混悬液速释孔首剂释放•渗透膨胀层控释孔持续推药 •价格较传统片剂高40%•年综合成本较传统片剂更低•专利已到期，仿制药已上市 •剂量灵活性较差•激光孔存在堵塞风险•存在傍晚药效悬崖效应 瓶颈局限 市场分析 全球固体制剂先进制造的挑战与机遇 固体制剂先进制造产业相关法规政策 u《口服固体速释制剂的生物等效性》指导原则 u《增材制造（3D打印）医疗产品技术指导意见》为通过3D打印技术生产的制造商提供更全面的监管途径，帮助促进3D技术创新，使3D打印技术逐步深入到个性化医疗及临床医疗。 通过构建“体外溶出-处方比例-PK特性”的三维科学框架，为新型固体制剂研发划定了生物等效性研究的技术与监管框架，实现了监管科学与研发效率的平衡。 全球固体制剂先进制造的挑战与机遇 固体制剂先进制造产业面临的主要挑战 成本过高 技术成熟度不足 Ø高昂的初始投资和研发支出：生产成本比传统方法大约高出30%~50%。 Ø生产速率低：传统药品制造工艺每分钟产量>15000片药片，而3D打印达到相同产量则需要花费2 min～2 h不等。 Ø耗材成本高：生产所需耗材价格昂贵，且某些耗材不可重复利用。 主要挑战 材料受限 全球各区域发展不平衡 Ø国内技术及产业化滞后：发达国家在制剂制造技术创新和产业化方面处于领先地位，而发展中国家仍以传统制造技术为主。中国市场规模庞大，但高端设备和核心技术方面仍依赖进口。 Ø适配性材料种类少：需要综合考虑材料安全性、有效性及稳定性等因素，目前可用的材料种类有限。 Ø高端材料依赖进口：部分材料长期依赖进口，供应风险高且成本难降。 全球固体制剂先进制造的挑战与机遇 固体制剂先进制造产业未来发展方向 u构建成本可控的自主制造体系 •推动高端设备国产化、通用化。国内设备厂商可参考国际先进机型，研发适配固体制剂生产的低成本、高性能设备，减少进口依赖。 •探索可重复利用、低成本的耗材，同时改进生产工艺，降低物料损耗。 u工艺优化与规模化 持续优化技术，提高生产速率。比如采用阵列打印头可实现单一工序多个产品同时生产,为提高3D药物打印工作效率提供了一种途径。 全球固体制剂先进制造的挑战与机遇 固体制剂先进制造产业未来发展方向 u探索适配性材料 材料性能优化 •化学修饰•物理工程化（纳米化、表面改性） 挖掘新型材料 •生物陶瓷材料 •水凝胶聚合物材料 Ø羟基磷灰石、生物活性玻璃等生物陶瓷材料有望制成可调控孔隙率的固体制剂，实现药物精准控释；Ø明胶、聚丙烯酰胺等水凝胶聚合物材料用于药物递送时，具有全身细胞低毒性、不良反应少等优势。 全球固体制剂先进制造的挑战与机遇 固体制剂先进制造产业未来发展方向 u建立智能化制造产业链 ü工艺优化 预测工艺条件并优化工艺参数 ü检测制造缺陷 卷积神经网络（CNN）实时分析3D打印图像，自动识别错位、孔隙等缺陷，减少废品。 ü材料性能设计或预测 利用生成设计等机器学习方法生成多种合格的支架供选择测试。 Ø机器学习是一项新兴技术，可以通过更智能、有效地使用产品、材料和服务来优化系统。在3D打印过程中，机器学习可以减少制造时间，降低成本并提高质量。