由北卡羅來納大學(xué)醫(yī)學(xué)院（UNC School of Medicine）的宋娟博士和北卡羅來納大學(xué)文理學(xué)院（UNC College of Arts and Sciences）的白武斌博士領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)研究表明，一種具有電觸發(fā)微針按需給藥功能的無線可穿戴貼片可能成為治療神經(jīng)退行性疾病和神經(jīng)損傷的下一個(gè)前沿領(lǐng)域。

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，近日，北卡羅來納大學(xué)教堂山分校（University of North Carolina at Chapel Hill）的科學(xué)家們研發(fā)了一款名為“時(shí)空按需貼片（SOP）”的新型藥物遞送系統(tǒng)，它可以無線接收來自智能手機(jī)或電腦的指令，進(jìn)而安排和觸發(fā)單個(gè)微針釋放藥物。該無線可穿戴貼片具有薄而軟的特性，類似于邦迪創(chuàng)可貼，旨在提高用戶的舒適度和便利性，對(duì)于慢性病患者來說，可穿戴性是一個(gè)至關(guān)重要的因素。

該研究小組由北卡羅來納大學(xué)醫(yī)學(xué)院藥理學(xué)教授宋娟博士和北卡羅來納大學(xué)文理學(xué)院應(yīng)用物理科學(xué)系助理教授白武斌博士領(lǐng)導(dǎo)，他們?cè)谛∈竽Ｐ椭袦y(cè)試了時(shí)空按需貼片，利用微針中的褪黑素改善睡眠。

用于無線、主動(dòng)控制給藥的時(shí)空按需貼片

這篇發(fā)表在《自然通訊》（Nature Communications）期刊上的論文為研究無線控制貼片按需給藥，治療神經(jīng)退行性疾病（包括阿爾茨海默病）打開了大門。為此，北卡羅來納大學(xué)醫(yī)學(xué)院和UNC Health（由美國(guó)北卡羅來納州的11家醫(yī)院和數(shù)百家診所組成的醫(yī)療系統(tǒng)）資助了一個(gè)2.5萬(wàn)美元的試點(diǎn)項(xiàng)目，在阿爾茨海默病小鼠模型中測(cè)試時(shí)空按需貼片。

電觸發(fā)封裝，主動(dòng)控制藥物釋放

該論文的共同第一作者白武斌博士說：“時(shí)空按需貼片能夠?qū)崿F(xiàn)多種藥物的聯(lián)合給藥，可以解決阿爾茨海默病各方面的問題，如減少β-淀粉樣蛋白斑塊、減輕神經(jīng)炎癥和增強(qiáng)認(rèn)知功能等。”

該論文題為“Digital Automation of Transdermal Drug Delivery with High Spatiotemporal Resolution”，由應(yīng)用物理科學(xué)系的Yihang Wang和藥理學(xué)系的Zeka Chen共同撰寫。白武斌博士說，這項(xiàng)研究不僅突出了多學(xué)科合作，而且強(qiáng)調(diào)了“美國(guó)卡羅來納州本科生的參與熱情”，他們包括應(yīng)用物理科學(xué)系的Priyash Hafiz，以及北卡羅來納大學(xué)（UNC）/北卡羅來納州立大學(xué)（NCSU）生物醫(yī)學(xué)工程聯(lián)合系的Brayden Davis、Will Lipman、Tian Wang和Sicheng Xing等。

該無線可穿戴貼片已獲得臨時(shí)專利，可對(duì)人體內(nèi)特定組織、器官或部位進(jìn)行小于1平方毫米的高度局部治療，并可在30秒內(nèi)響應(yīng)電信號(hào)觸發(fā)藥物釋放。患者可以同時(shí)佩戴多個(gè)無線可穿戴貼片，從而減少看醫(yī)生甚至去醫(yī)院就醫(yī)的需求。

通過近場(chǎng)通信實(shí)現(xiàn)時(shí)空按需貼片的無線藥物釋放控制

北卡羅來納大學(xué)神經(jīng)科學(xué)中心成員宋娟博士說：“該裝置的絕妙之處在于，它可以容納數(shù)十種（甚至數(shù)百種）濃縮藥物，并能自動(dòng)設(shè)定藥物的釋放順序。而在緊急情況下或需要立即采取治療行動(dòng)時(shí)，藥物的快速釋放至關(guān)重要。”

微針表面有金涂層，可以保護(hù)藥物和周圍組織。當(dāng)通過無線可穿戴貼片施加低壓電刺激時(shí)，金涂層就會(huì)分解，使負(fù)載藥物的微針暴露在皮膚上，啟動(dòng)藥物的受控釋放。

Yihang Wang說：“這種特異性水平可確保精確和定制的藥物遞送，滿足不同病情或身體特定部位的需求。這提供了一種通過材料科學(xué)和電氣工程相結(jié)合實(shí)現(xiàn)藥物控制釋放的新方法。”

美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（National Science Foundation）和美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（National Institutes of Health）為該研究提供了資助。

審核編輯：劉清