医薬品の 3Dプリント製造技術に求められる新規製剤処方に関する基盤研究名古屋市立大学 大学院薬学研究科 講師

田上辰秋

1. テーマ設定の背景（製剤学）分野のオーダーメイド医薬品の製造法

3Dプリンターは、考案した形状のものを造形するための「ものつくり」の機械として広く知らに適用していく研究内容であり、異分野融合型の研究として位置づけられる。

れており、産業分野においてすでに実用化されている。製薬業界では、2015 年 8 月に 3Dプリンター

3. 研究開発の成果で製造した錠剤が米国で認可されたことから、新3Dプリンターを用い、医薬品を造形・製造すしい医薬品の製造法として期待されており、最近るのに適した製剤処方に関する知見を蓄積し医薬欧米を中心として研究が活発化している。

品モデルの作製を行ってきた（図 1 は、3D CAD

製薬工場で画一的に大量生産されている錠剤ソフトでデザインした坐薬の外殻と断面図の例。には満たせないニーズを 3Dプリンター医薬品外殻に穴を施したり、多層にすることで薬物放出は、満たすことができるものとして期待されていの量・速度・タイミングを制御できることを見出る。例えば、柔軟性の高さ・省スペースという利した）。

点から、個々の患者に密着したオーダーメイドの錠剤・医薬品を製造する機械として期待されている。
筆者らのグループは、熱溶融積層（FDM）方式 3Dプリンターや半固形押出方式 3Dプリン
ターを用い、日本の薬学分野では先駆けて、3Dプリンター医薬品について研究を積み重ねてきた。3Dプリンターは、現在複数の種類・方式が存在し、使用する材料によって 3Dプリンターの種類が異なる。このため、各 3Dプリンターに応じた材料・製剤処方の選定が重要となってく

図1

 者が 3D CADソフトでデザインしたオーダーメ
筆イド医薬品の例る 1）2）。
本研究の目標は、3Dプリンターが様々なシーFDM方式 3Dプリンターを用いた研究では、ンで使用されることを想定し、様々な剤形の医薬ポリマー企業との共同研究により、純度が高めら品（錠剤・坐薬・フィルム剤ほか）を作製する上れたポリマーとフィラメントに適した柔軟性を持で、3Dプリントに求められる材料の性質（インつ「医療用ポリビニルアルコール（PVA）フィク組成。製剤学では製剤処方と呼ぶ）を探究するラメント」を用い、高含量の薬物分子をアモルファことである。

スの状態でフィラメントに含浸させる方法を開発した。PVAを有機溶媒で膨潤させて薬物を含浸

2. 素形材分野との関連性させたり、PVAのガラス転移温度付近で加温し本研究は、産業分野で発達してきた 3Dプリンたりすることで、薬物が含浸される量が顕著に改ター技術と素形材分野の内容を、薬学の製剤工学善することを発見した 3）。3Dプリント条件が錠－ 17 －

新東技報 No.38 ʼ
20剤の成形性に与える影響や 4）、薬物の体内吸収を緻密に制御するための、複合型錠剤 5）やユニー

JAPAN. 36（5）: 145-152（2020）.
2）田上 辰秋, 尾関 哲也.「取り巻く話題: 製剤分6）

クな内部構造の坐薬 （図 1）に関する基礎研究

野における 3Dプリント技術の活用：3Dプリを行ってきた。

ンター錠剤・医薬品に関する最近の話題」製剤機械技術会誌 27（1）: 57-62（2018）.

また、半固形押出方式 3Dプリンター（3Dバイオプリンター：もともとは細胞含有ハイドロゲ3）T agami T, Kuwata E, Sakai N, Ozeki T.

ルを材料として組織工学分野に研究利用されていDrug Incorporation into Polymer Filamentる）を応用して、温度に弱い薬物やバイオ医薬品

using Simple Soaking Method for Tabletに応用可能な錠剤の製造方法を示した 7）。口腔内Preparation using Fused Depositionに貼るためのフィルム剤を開発し、患者の疾患部

Modeling. Biol Pharm Bull. 42: 1753-1760

位・程度に応じた形状のフィルムを作製し報告を（2019）.

8）4）Tagami T, Fukushige K, Ogawa E, Hayashi

行っている 。

N, Ozeki T. 3D printing factors important
４．訴求点

for the fabrication of polyvinylalcohol
filament-based tablets. Biol Pharm Bull. 40

3Dプリンターの利点（様々な大きさ・形状・（3）: 357-364（2017）.

構造をその場で作製できる）を活かすことで、医薬品中の薬物量・薬物放出速度・放出タイミング

5）Tagami T, Nagata N, Hayashi N, Ogawa E,を、患者に応じてオンデマンドで制御できること

Fukushige K, Sakai N, Ozeki T. Definedが当該研究の特徴として挙げられる。特に、複合

drug release from 3D-printed composite型錠剤の生産やマトリョーシカ型の複雑な構造のtablets consisting of drug-loaded

坐剤外殻の製造（間欠型の薬物放出を期待）は、

polyvinylalcohol and a water-soluble or

製薬企業では製造が非常に困難である一方で、water-insoluble polymer filler. Int J Pharm.

3Dプリンターで容易に製造できるため、新しい543（1-2）: 361-367（2018）.

6）6）Tagami T, Hayashi N, Sakai N, Ozeki T. 3D

製造方法として期待できる 。
3Dプリンターをオーダーメイド医薬品の製造

printing of unique water-soluble polymer-に応用したいと考えるに至った経緯として、「大based suppository shell for controlled drug

量生産された医薬品では満たされない、確固たるrelease. Int J Pharm. 568: 118494（2019）.

ニーズが存在すること」
が理由として挙げられる。

7）T agami T, Ando M, Nagata N, Goto E,

例えば、小児製剤の多くは小児用規格がないため

Yoshimura N, Takeuchi T, Noda T, Ozeki T.

（6-7 割）、大人用の錠剤やカプセルを壊し苦味のFabrication of naftopidil-loaded tablets using

露出した粉末として提供されることがあるため問a semi-solid extrusion-type 3D printer, and題となっている。このため、もし小児が服用しや

the characteristics of the printed hydrogel

すい苦味を封じ込めた製剤や小児が好む色・形状

and resulting tablets. J Pharm Sci. 109: 907-のものを 3Dプリンターで効率的に作り出せた913（2019）.
8）Tagami T, Yoshimura N, Goto E, Noda T,

ら、有用となることは間違いないといえる。

Ozeki T. Fabrication of muco-adhesive oral
参考文献

films by the 3D printing of hydroxypropyl1）田上 辰秋, 尾関 哲也.「3Dプリンター医薬品・

methylcellulose-based catechin-loaded

錠剤の研究に関する最近のトピックス～アカformulations. Biol Pharm Bull. 42（11）: 1898-デ ミ ア の 立 場 か ら ～」PHARM TECH

1905（2019）.

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