新型透皮微針登上Science子刊，可24小時不間斷打吊針，實現(xiàn)大劑量藥物輸注

更新時間：2025-06-20

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血漿藥物濃度維持或波動過大，往往會導(dǎo)致不良的治療效果和副作用。為了在最小有效濃度和最小毒性濃度之間的治療窗口內(nèi)，維持穩(wěn)定的血漿藥物濃度，臨床經(jīng)常使用靜脈滴注和給藥泵等速控釋系統(tǒng)來實現(xiàn)恒定的給藥。特別是對于半衰期短和劑量要求高的藥物更是重要。然而，當(dāng)前策略的局限性在于患者依從性差和費用高昂，因其需要專業(yè)醫(yī)療設(shè)備支持，而傳統(tǒng)便攜式給藥系統(tǒng)在劑量控制與穩(wěn)定性方面難以滿足臨床需求。

在小型化的控釋系統(tǒng)中配制治療藥物可以改善治療效果并提高患者的生活質(zhì)量。以恒定速率釋放藥物的零訂單遞送系統(tǒng)可以改善治療效果并減少頻繁給藥的需要。這些系統(tǒng)特別有利于治療窗口狹窄或肝毒性的藥物，維持穩(wěn)定的藥物濃度并盡量減少副作用。盡管在過去的幾十年里，人們致力于開發(fā)長效制劑，如微球、納米顆粒、水凝膠或植入式裝置，但在足夠劑量下實現(xiàn)長期持續(xù)的藥物釋放仍然具有挑戰(zhàn)性。在零級藥物釋放系統(tǒng)的設(shè)計、制造和應(yīng)用中仍存在幾個問題，包括穩(wěn)定的零級釋放性能，確保生物安全，沒有突然釋放的風(fēng)險，高載藥量，滿足臨床長期使用，簡潔的設(shè)計賦予便攜尺寸和易于管理，以及根據(jù)個體患者需求量身定制的釋放率。

浙江大學(xué)顧臻課題組在《Science Translational Medicine》發(fā)表題為“A wearable osmotic microneedle patch provides high-capacity sustained drug delivery in animal models"的研究論文，該研究開發(fā)了一種可穿戴滲透微針（OMN）貼片，在不使用電子元件的情況下支持至少24小時的持續(xù)給藥。

OMN貼片利用滲透壓驅(qū)動力，通過三個直徑小于200 μm的空心微針將藥物溶液輸送到皮膚中。藥物的釋放速度與滲透劑和藥物的組成、濃度以及分離低溶質(zhì)和高溶質(zhì)隔室的半透膜的物理性質(zhì)有關(guān)。OMN貼劑由不同的子組件組成：供水系統(tǒng)；滲透活性單元，由半透膜 (SM)、包含藥物和滲透原的滲透芯和濾網(wǎng)組成；以及微針陣列單元（圖 1，A 和 B）。供水系統(tǒng)具有透氣膜（圖 1C）和帶塞子的注水口。由膨脹聚四氟乙烯制成的透氣膜允許空氣流通，但避免漏水，有助于維持供水系統(tǒng)中的大氣壓力。

藥物在滲透原中的分布會影響釋放溶液中的藥物濃度。因此，藥物和滲透原核心的制備方法是將不同的活性藥物成分（如 Exe 或 Ara-C）和滲透原 [如氯化鈉 (NaCl)、葡萄糖或甘露醇] 均勻混合，并用粉末壓片機壓制混合粉末（圖 1E）。為了避免未溶解的顆粒堵塞微針，在藥物和滲透原核心與微針陣列之間放置了一個孔徑為40 μm 的3D打印濾網(wǎng)（圖 1F），由摩方精密面投影微立體光刻（PμSL）技術(shù)（nanoArch^® S140，精度：10 μm）制備而成。

圖1. 用于藥物輸送的可穿戴OMN貼片的示意圖和特性。

OMN貼片在大鼠和小鼠體內(nèi)釋放肽藥物艾塞那肽24小時，而皮下注射則導(dǎo)致爆發(fā)釋放和血漿藥物濃度迅速下降。OMN釋放的艾塞那肽改善了糖尿病小鼠模型的血糖控制，與藥物持續(xù)有效的血漿濃度一致。持續(xù)釋放小分子化療藥物阿糖胞苷比皮下注射更有效地減少小鼠急性髓性白血病的進(jìn)展。對狗的OMN貼片的進(jìn)一步評估表明，阿糖胞苷連續(xù)給藥225毫克，持續(xù)24小時，滿足臨床要求（每天150至300毫克）。OMN貼片在人類參與者中耐受性良好，皮膚疼痛或刺激最小，并且優(yōu)于其他給藥途徑。該可穿戴給藥系統(tǒng)可為大劑量藥物的穩(wěn)定釋放提供一個方便、安全的平臺。

圖2.可穿戴OMN貼片治療2型糖尿病的體內(nèi)評估。

圖3. 可穿戴OMN斑塊用于治療AML的體內(nèi)治療功效。

圖4. OMN貼片在犬體內(nèi)的藥動學(xué)特征及在人體內(nèi)的初步應(yīng)用。

總結(jié)：本研究中的OMN貼片能夠持續(xù)透皮輸送多種藥物，并且通過調(diào)整設(shè)備針頭的長度和形狀，其在臨床環(huán)境中的適用性可以進(jìn)一步擴展到皮下和靜脈給藥。該研究不包括任何生物傳感器來調(diào)整釋放，但進(jìn)一步的設(shè)計優(yōu)化可能包括開發(fā)一個閉環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以同時檢測生物標(biāo)志物并實現(xiàn)自我調(diào)節(jié)治療。目前，這種OMN貼片只能實現(xiàn)恒定的藥物釋放。將診斷模塊與藥物輸送裝置相結(jié)合可以實現(xiàn)定制的藥物釋放曲線，以實現(xiàn)智能和個性化治療。

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