可穿戴式给药的新趋势

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与传统给药方式相比,透皮给药在避免胃肠道副作用、减少药物浓度波动、提高患者依从性等方面具有很多优势。其中,电控给药是一个很有前景的解决方案。Liu等人(2020)的工作提出了一种具有电控给药能力的无线、无电池和可穿戴设备。在智能手机的帮助下,该设备可以无线地获得能量并实现数据传输。药物输送部件是一个用聚吡咯修饰的纸基电极,其中封装了非甾体抗炎药水杨酸钠。通过该装置施加不同振幅和持续时间的电位,可以控制药物释放剂量和释放率。它为监测痛风等疾病提供了一个最小化的可穿戴式透皮药物输送平台。

Joo等人(2021年)研究了一种新型的神经系统医疗紧急情况的治疗系统,如癫痫状态,这是一种需要立即治疗的致命性癫痫病症,使用软性植入式药物输送装置(SID)。该SID与可穿戴设备无线集成,用于监测脑电信号并通过无线电压感应触发皮下药物释放。由于无线集成,笨重的刚性部件如传感器、电池和电子电路可以从SID移到可穿戴设备上,从而实现了SID的机械柔软性和小型化(见上面的特色图片;图片来源:Hyunwoo Joo,首尔国立大学)。及时治疗的疗效可以通过体内的动物实验来证明,在实验中,大脑损伤减少,存活率提高。

Zhang等人(2021)最近回顾了用于糖尿病管理的可穿戴式葡萄糖监测和植入式胰岛素输送技术的新兴趋势和最新创新。植入不同平台的可穿戴式葡萄糖传感器,包括皮肤或牙齿上的纹身、安装在皮肤上的贴片、眼镜、隐形眼镜、织物、护齿和奶嘴,已经实现了在非住院护理环境下对葡萄糖偏移的无创、不受干扰和实时分析。这些可穿戴的葡萄糖传感器可以与可植入的给药系统相结合,包括胰岛素泵、葡萄糖反应胰岛素释放植入物和胰岛移植,以形成自我调节的闭环系统。

据我们所知,目前还没有使用环糊精的可穿戴药物输送系统。Kim等人(2019)开发了一种纤维素/β-环糊精纳米纤维贴片作为可穿戴式表皮葡萄糖传感器。纤维素/β-环糊精电纺固定化葡萄糖氧化酶贴片被用于无创监测间质液(ISF)的葡萄糖水平,采用反向离子渗透法。CD是酶的稳定剂,也是酶和电极之间的电子穿梭器。该传感器克服了指尖取血的局限性,使连续的葡萄糖监测成为可能。

参考文献

Joo,H., Lee, Y., Kim, J. et al. (2021) Soft implantable drug delivery device integrated wirelessly with wearable devices to treat fatal seizures. Sci. Adv. 7, eabd4639. https://doi.org/10.1126/sciadv.abd4639

Kim, K.O., Kim, G.J., Kim J.H. (2019) A cellulose/β-cyclodextrin nanofiber patch as a wearable epidermal glucose sensor. RSC Adv., 2019,9, 22790-22794. https://doi.org/10.1039/C9RA03887F

Liu, J., Liu, Z., Li, X. et al. (2020) Wireless, battery-free and wearable device for electrically controlled drug delivery: sodium salicylate released from bilayer polypyrrole by near-field communication on smartphone. Biomed Microdevices 2253. https://doi.org/10.1007/s10544-020-00511-6


Jinyuan Zhang, Jian Xu, Jongcheon Lim, James K. Nolan, Hyowon Lee, Chi Hwan Lee (2021) Wearable Glucose Monitoring and Implantable Drug Delivery Systems for Diabetes Management. Adv. Healthcare Mater. https://doi.org/10.1002/adhm.202100194

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