克服依从性挑战：创新贴片能够控制药物输送

　　

　　

　　最近发表在《自然通讯》上的一项研究展示了经皮给药的突破。

　　科学家开发了一种具有生物相容性金属膜和微针的电激活贴片，可以实现精确、重复、个性化和安全的给药。

　　尽管通过皮下注射针头经皮给药是一种快速、低成本、安全和相对无痛的药物递送过程，如疫苗和生物疗法，但对于需要长期管理和重复治疗的慢性疾病，使用这种程序仍然存在重大挑战，特别是与患者依从性有关。

　　除了广泛使用这种方法需要训练有素的人员这一事实外，皮下注射针头还引起了对安全处置和血源性病原体传播危险的关注。

　　最近探索的经皮给药策略包括声泳或使用超声波通过皮肤给药;离子电泳，利用弱电流进行药物透皮输送，加热，电穿孔，微针，以及光刻波的使用。

　　虽然其中一些方法显著改善了给药的某些方面，例如易于使用和无痛给药，但一种可用于需要长时间协调和精确给药的慢性疾病的经皮给药方法尚未在临床使用。

　　在本研究中，研究人员使用外部电触发结合可携带药物微针的生物相容性金属膜来开发透皮给药贴片，称为时空按需贴片或SOP。

　　微针已经被测试并用于各种应用，例如纳米复合材料、多肽、核酸、小分子和其他类型的药物的输送。

　　此外，微针的化学功能可以通过改变其结构完整性来调节，从而提供各种各样的释放曲线。

　　具有含有药物储存库的核-壳结构的微针可以通过调整核-壳的可降解性来预先编程以在适当的时间释放药物。多种药物也可以装载到这些微针中，以便在联合治疗期间逐步给药。

　　然而，复杂的制造方法对这种方法的可扩展性提出了挑战，并且预先编程的微针一旦部署就无法更改。

　　另一方面，通过化学功能化，微针可以通过自我调节和自我感知来编程释放生物治疗药物。

　　例如，氨基咪唑和苯硼酸等材料已被用于构建微针，这些微针与体内葡萄糖发生反应，并经历结构变化以释放胰岛素。

　　外部触发如电脉冲也被用来控制药物的主动递送，当与健康监测器结合使用时，该技术提供了一个闭环治疗系统。

　　由生物相容性金属薄膜制成的金属门的集成改善了微针给药的主动控制。

　　镁、钼和金是用来形成这些门的一些金属，利用电脉冲触发这些门的腐蚀或氧化打开，可以用来主动释放药物。

　　结果表明，在微针上涂覆约150纳米的薄层金，构建了SOP，以在备用阶段封装和保护药物。

　　此外，利用电脉冲触发这些门控微针按需释放药物，使SOP具有高度的时空可控性。

　　这些门控微针上的金涂层可以通过施加大约2.5伏的直流电30秒来分解，从而开始给药。

　　通过微加工将低功耗蓝牙和近场通信集成到SOP中的无线通信方法也允许激活单个微针或贴片的亚段以释放药物。

　　此外，每个微针的空间控制小于1平方毫米，再加上药物释放的30秒时间，可以实现超精细的时空控制。

　　使用小鼠模型的体内实验也表明，使用SOP释放外源性褪黑激素可以改善睡眠，这突出了SOP在动物模型的临床治疗和神经学研究中的应用。

　　此外，在小鼠中成功进行的颅内SOP植入实验表明，它在将药物依次输送到特定脑区以治疗神经系统疾病方面具有潜在的应用前景。

　　总而言之，该研究报告了一种透皮给药系统的发展，该系统将生物相容性金属门控微针与无线通信和电触发系统相结合，以精确主动地通过皮肤给药。

　　该系统的全自动方面有望提高治疗依从性。