戴着口罩的护士靠近,若有若无的药水味道挟着恐惧弥漫而来,冰冷锋利的针头刺破皮肤扎进静脉,随后是数小时漫长的输液等待……这样的传统挂水治疗场景,在未来可能不复存在。

| 图源:浙江大学药学院
不久前,由浙江大学药学院、浙江大学金华研究院、先进药物递释系统全国重点实验室顾臻教授、张宇琪研究员、俞计成研究员团队联合浙江大学医学院附(fù)属(shǔ)第(dì)一(yī)医(yī)院(yuàn)、首(shǒu)都(dōu)医(yī)科(kē)大(dà)学(xué)附(fù)属(shǔ)北(běi)京(jīng)朝(cháo)阳(yáng)医(yī)院(yuàn)主鸿(hóng)鹄(gǔ)主任(rèn)(rèn)医(yī)(yī)师(shī)(shī)团(tuán)(tuán)队(duì)(duì),研(yán)(yán)发(fā)(fā)的(de)(de)贴(tiē)(tiē)敷(fū)(fū)式(shì)(shì)输(shū)(shū)注(zhù)(zhù)贴(tiē)(tiē)首(shǒu)(shǒu)次(cì)(cì)问(wèn)(wèn)世(shì)(shì)。只(zhǐ)(zhǐ)需(xū)(xū)在(zài)(zài)手(shǒu)(shǒu)臂(bì)(bì)或(huò)(huò)腹(fù)(fù)部(bù)(bù)轻(qīng)(qīng)轻(qīng)(qīng)一(yī)(yī)贴(tiē)(tiē),大(dà)(dà)剂(jì)(jì)量(liàng)(liàng)药(yào)(yào)物(wù)(wù)就(jiù)(jiù)能(néng)(néng)以(yǐ)(yǐ)微(wēi)(wēi)创(chuàng)(chuàng)的(de)(de)形(xíng)(xíng)式(shì)(shì),向(xiàng)(xiàng)体(tǐ)(tǐ)内(nèi)(nèi)稳(wěn)(wěn)定(dìng)(dìng)输(shū)(shū)注(zhù)。从(cóng)此(cǐ),一(yī)边(biān)输(shū)液(yè)一(yī)边(biān)行(xíng)动(dòng)自(zì)由(yóu)地(de)上(shàng)厕(cè)所(suǒ)、办(bàn)公(gōng)、旅(lǚ)游(yóu),将(jiāng)不(bù)只(zhǐ)存(cún)在(zài)于(yú)患(huàn)者(zhě)的(de)想(xiǎng)象(xiàng)中(zhōng)。该(gāi)发(fā)明(míng)发(fā)表(biǎo)于(yú)国(guó)际(jì)知(zhī)名期(qī)刊(kān)《科(kē)学(xué)·转(zhuǎn)化(huà)医(yī)学(xué)》上(shàng)。

| 可(kě)穿(chuān)戴(dài)贴(tiē)敷(fū)式(shì)输(shū)注(zhù)贴(tiē)图(tú)示(shì) 图(tú)源(yuán):浙(zhè)江(jiāng)大(dà)学(xué)药(yào)学(xué)院(yuàn)
该(gāi)输(shū)注(zhù)贴(tiē)利(lì)用(yòng)腔(qiāng)体(tǐ)内(nèi)的(de)渗(shèn)透(tòu)压(yā)差(chà),将(jiāng)药(yào)物(wù)以(yǐ)恒(héng)定(dìng)的(de)速(sù)率(lǜ)通(tōng)过(guò)空(kōng)心(xīn)微(wēi)针(zhēn)阵(zhèn)列(liè)注(zhù)入(rù)体(tǐ)内(nèi),来(lái)维(wéi)持(chí)稳(wěn)定(dìng)的(de)血(xuè)药(yào)浓(nóng)度(dù)以(yǐ)增(zēng)强(qiáng)药(yào)物(wù)疗(liáo)效(xiào)并(bìng)减(jiǎn)少(shǎo)毒(dú)副(fù)作(zuò)用(yòng)。作(zuò)为(wèi)一(yī)种(zhǒng)全新(xīn)药(yào)物(wù)递(dì)释(shì)技(jì)术(shù),输(shū)注(zhù)贴(tiē)可(kě)装(zhuāng)载(zài)不(bù)同(tóng)药(yào)物(wù)且(qiě)可(kě)实(shí)现(xiàn)持(chí)续(xù)稳(wěn)定(dìng)药(yào)物(wù)释(shì)放(fàng),已(yǐ)在(zài)多(duō)种(zhǒng)动(dòng)物(wù)模(mó)型(xíng)上(shàng)验(yàn)证(zhèng)了(le)该(gāi)平(píng)台(tái)技(jì)术(shù)对(duì)药(yào)物(wù)(如(rú)抗(kàng)肿(zhǒng)瘤(liú)药(yào)物、降糖药物、抗生素等)的大剂量长时间稳定控释。
小小输注贴,解放患者手脚
输注贴的研发,始于研发者对患者痛苦的觉察。2021年初,顾臻和主任医师鸿鹄在浙大一院血液科查房交流期间,留意到一名急性髓系白血病患者手臂上大范围的红肿和淤青,这种长时间输液必然出现的现象,此刻在他们眼里却无比醒目。
“住院、挂水、等待,在大部分患者治疗过程中屡见不鲜。特别在急性髓系白血病治疗初期,患者需要连续72小时进行常规静脉输液治疗,加上凝血功能受损,治疗过程中,往往不胜其苦。”顾臻回忆,如何让每日输液化疗变得更便捷高效,减轻患者输液的煎熬,这一问题,在他和鸿鹄的临床治疗交流中逐渐明晰。
经团队思考,传统输液的开启依靠静脉穿刺,过程又依赖重力驱动,耗时较长,这都是患者的痛苦之源。“最关键的是要变革传统静脉输液方法,也许可以开发一种透皮式给药的器械。”顾臻说。
受缓释胶囊作用原理的启发,团队决定将渗透泵技术与透皮微针器械开展创新集成,经3年打磨,研发了一种硬币大小、不足5毫米厚的、可穿戴的贴敷式输注贴。
该输注贴分为由半透膜隔开的水(shuǐ)腔(qiāng)、药(yào)腔(qiāng)上(shàng)下(xià)两(liǎng)层(céng)。所(suǒ)用(yòng)的(de)大(dà)剂(jì)量(liàng)药(yào)物(wù),(设(shè)计(jì)专(zhuān)用(yòng)模(mó)具(jù))经(jīng)特(tè)殊(shū)压(yā)片(piàn)工(gōng)艺(yì)装(zhuāng)入(rù)药(yào)腔(qiāng)(qiāng),用(yòng)药(yào)时(shí),专(zhuān)用(yòng)溶(róng)液(yè)通(tōng)过(guò)药(yào)械(xiè)盒(hé)中(zhōng)配(pèi)备(bèi)的(de)注(zhù)射(shè)器(qì)注(zhù)入(rù)水(shuǐ)腔(qiāng),依(yī)靠(kào)药(yào)腔(qiāng)与(yǔ)水(shuǐ)腔(qiāng)间(jiān)的(de)渗(shèn)透(tòu)压(yā)差(chà),溶(róng)剂(jì)进(jìn)入(rù)药(yào)腔(qiāng)溶(róng)解(jiě)药(yào)物(wù),并(bìng)依(yī)靠(kào)药(yào)腔(qiāng)一(yī)侧(cè)连(lián)接(jiē)的(de)三(sān)根(gēn)长(zhǎng)度(dù)小(xiǎo)于(yú)2毫(háo)米(mǐ)、直(zhí)径约(yuē)0.2毫米的空心微针,实现稳速、微创给药。

| 可穿戴贴敷式输注贴(Osmotic microneedle patch, OMN)基本结构及原理图 图源:浙江大学药学院
据了解,得益于固态压片载药工艺,小分子、多肽和蛋白药物在常温条件下的稳定性,也得到显著提高,药物得以常温储存和运输。
别看它小巧便携,它可以装载的药量超过2克,且灵便可调节。药物剂(jì)量(liàng)在(zài)几(jǐ)毫(háo)克(kè)到2克之间变易,注射时长也可以在几小时到24小时之间变化。无论输液快慢,血药浓度和输液的稳定性均不改变。
输注贴组装起来也极为简便。一个小学生就能像搭积木一(yī)样(yàng)轻(qīng)易(yì)快(kuài)速(sù)地(de)装(zhuāng)好(hǎo)。
那(nà)么,该输注贴又适用于何种病症的治疗呢?“既可以用于肿瘤、心脑血管疾病、糖尿病等较重大疾病的治疗,也可治疗发烧感冒等普通疾病,甚至可以用(yòng)于(yú)减(jiǎn)肥(féi)。”顾(gù)臻介绍称,在研发之初,团队已想尽办法降低输注贴的成本。
始于一个点子,成于集思广益
输注贴的发明,起于一个新点子。但往往,新点子给研发者带来的,是崭新领土,也是未知荒地。研发中,顾臻等人碰的钉子可不少。
比如,如何让药物平稳释放?注射用的空心微针该选几根?怎么实现腔体结构的创新?“最困难的一点莫过于(yú),多(duō)达(dá)几(jǐ)克(kè)的(de)大(dà)剂(jì)量(liàng)药(yào)物(wù),怎(zěn)么(me)放(fàng)进(jìn)直(zhí)径半(bàn)公(gōng)分(fēn)、厚(hòu)度(dù)5毫(háo)米(mǐ)的(de)小(xiǎo)贴(tiē)片里?最后,我们用压片工艺解决了这一问题。”

| 输注贴的比格犬药动结果(左);受试者使用输注贴前后照片(中);受试者对输注贴接受度的问卷调查结果(右)。图源:浙江大学药学院
3年来,研究团队反复实验研讨,不断优化器械材料,将难点一(yī)一(yī)破(pò)解(jiě)。
“我(wǒ)们(men)的(de)目(mù)标(biāo)很(hěn)明(míng)确(què)——替(tì)(tì)换(huàn)(huàn)掉(diào)(diào)传(chuán)(chuán)统(tǒng)(tǒng)的(de)(de)静(jìng)(jìng)脉(mài)(mài)滴(dī)(dī)注(zhù)(zhù)治(zhì)(zhì)疗(liáo)(liáo)法(fǎ)(fǎ),实(shí)(shí)实(shí)(shí)在(zài)(zài)在(zài)(zài)帮(bāng)(bāng)助(zhù)(zhù)到(dào)(dào)患(huàn)(huàn)者(zhě)(zhě)。”顾(gù)臻(zhēn)告(gào)诉(su)记(jì)者(zhě),学(xué)科(kē)交(jiāo)叉(chā)的(de)团(tuán)队(duì)背(bèi)景,也为研发提供了不竭的灵感源泉。其从化学专业本科毕业后,在博士、博士后攻读期间,先后投身机械工程、生物化工、生物医学工程等学科学习,因此获得了丰富的学科知识储备。整个研发团队,也是不同(tóng)领域交叉之下的产物。殊方异类的思想交流碰撞,创新点就自然而生。
通过对比实验,研究团队发现装载阿糖胞苷、艾塞那肽(治疗糖尿病药物)的输注贴,能够在动物体内实现24小时的持续释放。与皮下注射相比,输注贴在抑制肿瘤和降低血糖方面表现出显著效果。其中,阿糖胞苷输注贴在大动物模型体内(nèi)可稳定释放225毫克的药物剂量,足以满足临床治疗中(zhōng)成年人每日150至300毫克的剂量需求,其有效持续时间是皮下注射的3倍。
在临床试验过程中,输注贴在志愿者中反响甚好。当面对问卷调查上“更喜欢何种药物的输注方式”这一问题,几乎所有健康受试者选择了“输注贴”。他们认为,相比传统的静脉滴注或肌肉注射等给药方式,一个小(xiǎo)小(xiǎo)的(de)输(shū)注(zhù)贴(tiē)更(gèng)为(wèi)方(fāng)便(biàn)适(shì)用(yòng)、耐(nài)受(shòu)安(ān)全。
据(jù)了(le)解(jiě),目(mù)前(qián),该(gāi)技(jì)术(shù)已(yǐ)完(wán)成(chéng)大(dà)动(dòng)物(wù)模(mó)型(xíng)的(de)测(cè)试(shì),进(jìn)一(yī)步(bù)(bù)的(de)(de)临(lín)(lín)床(chuáng)(chuáng)研(yán)(yán)究(jiū)(jiū)仍(réng)(réng)在(zài)(zài)进(jìn)(jìn)行(xíng)。
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