近日，浙江大學藥學院、金華研究院和先進藥物遞釋系統(tǒng)全國重點實驗室的張宇琪研究員、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)由裝有電響應水凝膠的可穿戴設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。相關成果以“A Wearable Transdermal Device for On-demand Drug Delivery”為題發(fā)表在Matter期刊上。論文的通訊作者是張宇琪研究員、顧臻教授；第一作者是王昊、蔡睿思。
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設備的內部組件；C，可穿戴的WTD設備；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。
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設備配合可溶載藥微針示意圖；C，降血糖應用；D，防治低血糖應用；E，WTD設備配合留置微針示意圖；F，按需降血糖應用；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，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設備還能結合載藥的電響應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備系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成了電響應水凝膠和微針貼片，可通過程序化電流驅動實現(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，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，該設備結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。
原文鏈接：https://www.cell.com/matter/abstract/S2590-2385(25)00083-9
