Russian Journal of BiotherapyRussian Journal of BiotherapyРоссийский биотерапевтический журнал1726-97841726-9792Publishing House ABV Press118710.17650/1726-9784-2019-19-1-13-21REVIEWSОБЗОРЫ ЛИТЕРАТУРЫMODIFICATION OF ADDITIVE TECHNOLOGIES FOR OBTAINING MEDICAL FORMSМОДИФИКАЦИИ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ФОРМAlekseevK. V.АлексеевК. В.
Russian Federation
BlynskayaE. V.БлынскаяЕ. В.
Russian Federation
https://orcid.org/0000-0002-8321-6952TishkovS. V.ТишковС. В.
Russian Federation

Сергей Валерьевич Тишков

sergey-tishkov@ya.ruAlekseevV. K.АлексеевВ. К.
Russian Federation
IvanovA. A.ИвановА. А.
Russian Federation
Research Zakusov Institute of PharmacologyФГБНУ «Научно-исследовательский институт фармакологии им. В.В. Закусова»“Reaviz” Medical UniversityЧУ ОО ВО «Медицинский университет «Реавиз2203202019113212203202022032020https://bioterapevt.abvpress.ru/jour/article/view/1187

This review presents technological approaches to 4-D printing, which are modifications of additive technologies. Showing the distinctive features of this technology from the three-dimensional printing. The use of four-dimensional printing in pharmaceutical technology and advantages over traditional methods of creating dosage forms are described. Demonstrated classification of adaptive materials, the principles of their application and features of printing equipment. Examples of adaptive materials are presented, including smart polymers and stimuli sensitive hydrogels. The advantages of this type of production, its development prospects and technological features of the production of microcapsules, hydrogels and mucoadhesive films of smart polymers by additive printing technology are given.

В данном обзоре представлены технологические подходы к четырехмерной печати, являющиеся модификацией аддитивных технологий. Показаны отличительные особенности данной технологии от трехмерной печати. Дано описание применения четырехмерной печати в фармацевтической технологии и преимуществ перед традиционными методами создания лекарственных форм. Продемонстрированы классификация адаптивных материалов, принципы их применения и особенности печатного оборудования. Представлены примеры адаптивных материалов, включающих смарт-полимеры и чувствительные к стимулам гидрогели. Приведены преимущества данного вида производства, его перспективы развития и технологические особенности получения микрокапсул, гидрогелей и мукоадгезивных пленок из смарт-полимеров благодаря использованию аддитивной печати.

additive technologiesthree-dimensional printingfour-dimensional printingsmart polymersаддитивные технологиитрехмерная печатьчетырехмерноая печатьсмарт-полимерыOborotova N.A., Sanarova E.V. New pharmaceutical technologies to increase antitumor drugs selectivity. Rossiyskiy khimicheskiy zhurnal = Russian Chemical Journal 2012;56(3–4):33–40. (In Russ.).Оборотова Н.А., Санарова Е.В. Роль новых фармацевтических технологий в повышении избирательности действия противоопухолевых препаратов. Российский химический журнал 2012;56(3–4):33–40.Dmitrieva M.V., Oborotova N.A., Sanarova E.V. et al. Nanostructured anticancer drug delivery systems. Rossiyskiy bioterapevticheskiy zhurnal = Russian Journal of Biotherapy 2012;11(4):21–7. (In Russ.).Дмитриева М.В., Оборотова Н.А., Санарова Е.В. и др. Наноструктурированные системы доставки противоопухолевых препаратов. Российский биотерапевтический журнал 2012;11(4):21–7.[Tazina E.V., Oborotova N.A. Thermosensitive liposomes and local hyperthermia for selective drug delivery to a tumor. Rossiyskiy bioterapevticheskiy zhurnal = Russian Journal of Biotherapy 2008;7(3):4–12. (In Russ.).Тазина Е.В., Оборотова Н.А. Селективная доставка препаратов в опухоль с помощью термочувствительных липосом и локальной гипертермии. Российский биотерапевтический журнал 2008;7(3):4–12.Gulyakin I.D., Nikolaeva L.L., Sanarova E.V. et al. A pharmaceutical technology to increase drugs bioavailability. Rossiyskiy bioterapevticheskiy zhurnal = Russian Journal of Biotherapy 2014;13(3):101–8. (In Russ.).Гулякин И.Д., Николаева Л.Л., Санарова Е.В. и др. Применение фармацевтической технологии для повышения биодоступности лекарственных веществ. Российский биотерапевтический журнал 2014;13(3):101–8.Blynskaya E.V., Tishkov S.V., Alekseev K.V. Threedimensional printing technology for the production of dosage forms. Razrabotka i registratsiya lekarstvennykh sredstv = Drug development & registration 2018;3(24):10–9. (In Russ.).Блынская Е.В., Тишков С.В., Алексеев К.В. Технологии трехмерной печати при создании твердых лекарственных форм. Разработка и регистрация лекарственных средств 2018;3(24):10–9.Narkevich I.A., Flisyuk E.V., Terent’eva O.A. et al. Additive manufacturing technologies for pharmaceutics. Khimiko-farmatsevticheskiy zhurnal = Pharmaceutical Chemistry Journal 2017;51(11):40–4. (In Russ.).Наркевич И.А., Флисюк Е.В., Терентьева О.А. и др. Аддитивные технологии для фармацевтики. Химико-фармацевтический журнал 2017;51(11):40–4. DOI: 10.30906/0023- 1134-2017-51-11-40-44.Breger J.C., Yoon C., Xiao R. et al. Self-folding thermo-magnetically responsive soft microgrippers. ACS Appl Mater Interfaces 2015;7(5):3398–405. DOI: 10.1021/am508621s.Gladman A.S., Matsumoto E.A., Nuzzo R.G. et al. Biomimetic 4D printing. Nat Mater 2016;15(4):413–8. DOI: 10.1038/nmat4544.Campbell T.A., Tibbits S., Garrett B. The next wave: 4D printing. Programming the material world. Washington: Atlantic Council, 2014.Zhao X., Kim J., Cezar C.A. et al. Active scaffolds for on-demand drug and cell delivery. Proc Natl Acad Sci 2011;108(1):67–72. DOI: 10.1073/pnas.1007862108.Unger K., Salzmann P., Masciullo C. et al. Novel light-responsive biocompatible hydrogels produced by initiated chemical vapor deposition. ACS Appl Mater Interfaces 2017;9(20):17408–16. DOI: 10.1021/acsami.7b01527.Manchun S., Dass C.R., Sriamornsak P. Targeted therapy for cancer using pH-responsive nanocarrier systems. Life Sci 2012;90(11–12):381–7. DOI: 10.1016/j.lfs.2012.01.008.Zhang L., Liang H., Jacob J., Naumov P. Photogated humidity-driven motility. Nat Commun 2015;6:7429. DOI: 10.1038/ncomms8429.Zhang K., Geissler A., Standhardt M. et al. Moisture-responsive films of cellulose stearoyl esters showing reversible shape transitions. Sci Rep 2015;5:11011. DOI: 10.1038/srep11011.Jamal M., Kadam S.S., Xiao R. et al. Bio‐origami hydrogel scaffolds composed of photocrosslinked PEG bilayers. Adv Healthc Mater 2013;2(8):1142–50. DOI: 10.1002/adhm.201200458.He H., Guan J., Lee J.L. An oral delivery device based on self-folding hydrogels. J Control Release 2006;110(2):339–46. DOI: 10.1016/j.jconrel.2005.10.017.Malachowski K., Breger J., Kwag H.R. et al. Stimuli‐responsive theragrippers for chemomechanical controlled release. Angew Chem Int Ed Engl 2014;53(31):8045–9. DOI: 10.1002/anie.201311047.Yoon C., Xiao R., Park J. et al. Functional stimuli responsive hydrogel devices by self-folding. Smart Mater Struct 2014;23(9):094008. DOI: 10.1088/0964- 1726/23/9/094008/meta.Li H., Go G., Ko S.Y. et al. Magnetic actuated pH-responsive hydrogel-based soft micro-robot for targeted drug delivery. Smart Mater Struct 2016;25(2):027001. DOI: 10.1088/0964- 1726/25/2/027001/meta.Tong Z.Q., Luo W.H., Wang Y.Q. et al. Tumor tissue-derived formaldehyde and acidic microenvironment synergistically induce bone cancer pain. PloS One 2010;5(4):10234. DOI: 10.1371/journal.pone.0010234.Azam A., Laflin K.E., Jamal M. et al. Self-folding micropatterned polymeric containers. Biomed Microdevices 2011;13(1):51–8. DOI: 10.1007/s10544-010-9470-x.Choi J., Kwon O.C., Jo W. et al. 4D printing technology: a review. 3D Printing and Additive Manufacturing 2015;2(4):159–67. DOI: 10.1089/3dp.2015.0039.Ge Q., Sakhaei A.H., Lee H. et al. Multimaterial 4D printing with tailorable shape memory polymers. Sci Rep 2016;6:31110. DOI: 10.1038/srep31110.Stoychev G., Puretskiy N., Ionov L. Self-folding all-polymer thermoresponsive microcapsules. Soft Matter 2011;7(7):3277–9. DOI: 10.1039/C1SM05109A.