近日，浙江大學藥學院、金華研究院和先進藥物遞釋系統(tǒng)全國重點實驗室張宇琪研究員、顧臻教授團隊報道了一種用于按需透皮給藥的可穿戴透皮系統(tǒng)，該系統(tǒng)由裝有電響應(yīng)水凝膠的可穿戴設(shè)備和聚合物微針貼片組成，它不僅能通過離子電滲提高帶電活性成分的透皮深度，還能通過程序化電流實現(xiàn)按需給藥，微針貼片和電凝膠中還可以裝載多種治療藥物，滿足多種疾病治療的大劑量需求。

2025年3月13日，相關(guān)成果以“A Wearable Transdermal Device for On-demand Drug Delivery”為題發(fā)表在Matter期刊上。第一作者是王昊、蔡睿思，張宇琪研究員、顧臻教授為通訊作者。

透皮給藥用藥方便、患者依從性高，微針作為一種微創(chuàng)、有效的透皮給藥平臺，可在皮膚內(nèi)部產(chǎn)生臨時通道來高效遞送多種藥物，如小分子、多肽、蛋白質(zhì)和核酸等。但為了減少給藥時產(chǎn)生的疼痛或不適感，微針的尺寸及長度一般都在微米級別，這不但制約了微針的透皮深度和吸收速率，還限制了其載藥量和生物利用度，使其難以滿足高劑量的精準給藥需求。雖有部分研究報道通過可編程釋放藥物的微針貼片來滿足控釋給藥的需求，但這類貼片的制備過程通常較為復雜，技術(shù)要求高，難以擴大生產(chǎn)規(guī)模。

圖1：A，WTD 系統(tǒng)透皮給藥示意圖；B，WTD設(shè)備的內(nèi)部組件；C，可穿戴的WTD設(shè)備；D，注射給藥或使用 WTD 系統(tǒng)透皮給藥后的血藥濃度曲線示意圖。MTC：最大耐受濃度；MEC：最小有效濃度；E，電極 A 和 B（藍色）、B 和 C（紅色）之間的典型輸出電流。

該研究設(shè)計了一種可穿戴透皮設(shè)備（Wearable Transdermal Device，WTD）系統(tǒng)，包括一個便攜的WTD設(shè)備和微針貼片（圖1）。具體來說，WTD系統(tǒng)可通過程序輸出電流來調(diào)控裝置內(nèi)部的電響應(yīng)水凝膠，其釋放的定量藥物溶液通過微針在皮膚產(chǎn)生的孔道，并在離子電滲的作用下，可實現(xiàn)藥物的高效、可控、多次的透皮遞送。該系統(tǒng)可滿足對不同帶電藥物的深層、大劑量遞送需求，在5分鐘內(nèi)顯著提升膠原蛋白、胰島素和胰高血糖素遞送深度和遞送量（圖2A），為小尺寸微針貼片的快速、有效的透皮遞送提供了一種解決方案。

圖2：A，WTD 系統(tǒng)通過離子電滲增加膠原蛋白、胰島素和胰高血糖素的透皮深度；B，WTD設(shè)備配合可溶載藥微針示意圖；C，降血糖應(yīng)用；D，防治低血糖應(yīng)用；E，WTD設(shè)備配合留置微針示意圖；F，按需降血糖應(yīng)用；G，多次、持續(xù)遞送化療藥物治療腫瘤。

在動物模型驗證實驗中，WTD系統(tǒng)可加快載藥可溶微針（DMN）貼片的水合以實現(xiàn)快速透皮遞送（圖2B）。在5分鐘的治療時間內(nèi)，裝載胰島素的DMN + WTD實驗組維持1型糖尿病小鼠血糖正常水平的時間（2 h）是可溶微針組（0.5 h）的4倍（圖2C），同時裝載胰高血糖的DMN + WTD實驗組比可溶微針組提早2 h將低血糖小鼠的血糖恢復正常。此外，WTD設(shè)備還能結(jié)合載藥的電響應(yīng)水凝膠和不可溶的留置微針（IMN）通過程序控制實現(xiàn)按需給藥，在小鼠血糖回升時可按需啟動WTD設(shè)備二次釋放胰島素來控制血糖（圖2F），或用于其他類型藥物的多次按需釋放（圖2G）。

該研究開發(fā)了一種高效、微創(chuàng)、按需給藥的可穿戴透皮設(shè)備系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成了電響應(yīng)水凝膠和微針貼片，可通過程序化電流驅(qū)動實現(xiàn)高劑量控釋。在使用可溶微針等載藥微針穿透皮膚屏障后，該系統(tǒng)通過加速微針的水合和提供離子電滲效應(yīng)，提高了透皮遞送的速度、深度和遞送量。這種功能尤其適用于含有多種可溶性成分的微針貼片，可有效解決輔料和活性成分粘度過高或溶解緩慢等難題。此外，該設(shè)備結(jié)合留置微針貼片能進一步實現(xiàn)重復、按需給藥，同時可滿足大劑量用藥的需求。

https://www.cell.com/matter/abstract/S2590-2385(25)00083-9

來源：化學與材料科學