柔性貼片：有助於改善細胞觀察與藥物遞送！

導讀

近日，美國普渡大學的研究人員們開出一種新型柔性、半透明的硅納米針藥物貼片基底。這種藥物貼片能將精確劑量的生物分子直接釋放到細胞內，並且擴大觀測機會。

背景

可穿戴設備已經成為了改變人類醫療與健康監測方面的一項重要創新技術。

近期的文章中，筆者也為大家介紹了一些用於醫療與健康監測的可穿戴設備。在這些可穿戴設備中，除了智能手環、智能手錶之外，還有一種非常值得關注的類型：貼片。

接下來，通過之前介紹過的案例，讓我們一起來看看「貼片」會有哪些用途：

1）美國加州大學聖地亞哥分校的研究人員開發出一種新型超聲波貼片，它能以非侵入性的方式，監測皮膚深處的動脈血壓，從而幫助人們早期檢測心血管問題，而且精度更高。

（圖片來源：Chonghe Wang/Nature Biomedical Engineering）

2）美國生物醫學影像學與生物工程學研究所的工程師開發了一種微型可穿戴的電子紋身。它可以檢測汗液中的酒精含量，有助於減少不安全飲酒導致的交通事故、暴力、以及酗酒者的健康問題。

（圖片來源：美國化學學會）

3）美國國立衛生研究院生物醫學成像和生物工程國立研究所設計出一種無痛的皮膚貼片，使得血液中的礦物複合物相互作用，一次可調節血糖數天。

（圖片來源：參考資料【2】）

4）韓國大邱慶北科學技術院與美國西北大學的國際研究團隊開發出一種皮膚貼片，可監測心率、呼吸、肌肉運動和其他健康數據，並可將數據無線發送至智能手機。

（圖片來源：大邱慶北科學技術院）

創新

今天，筆者要再為大家介紹一個最新的智能貼片案例。近日，美國普渡大學的研究人員們開出一種新型柔性、半透明的硅納米針藥物貼片基底。這種藥物貼片能將精確劑量的生物分子直接釋放到細胞內，並且擴大觀測機會。

（圖片來源：普渡大學）

關於這項新工藝的研究論文於11月9日發表在《科學進展（Science Advances ）》期刊上。來自韓國漢陽大學與普渡大學韋爾登生物醫學工程學院以及機械工程學院的合作夥伴們得到了美國空軍科學研究辦公室以及韓國科學和信息技術部聯合支持。普渡大學技術商業化辦公室已經為這項技術申請了專利。

技術

硅納米針貼片被放置在皮膚、肌肉或者組織之間。在這些位置，硅納米針貼片釋放精準劑量的生物分子。目前，商用的硅納米針貼片通常在僵硬且不透明的硅晶圓上構造。僵硬會引起不適，且無法長時間放置在人體內。

普渡大學韋爾登生物醫學工程學院以及機械工程學院助理教授 Chi Hwan Lee 表示：「生物細胞或組織具有柔性、彎曲的表面，正好與這些特性相反。」 不過，Lee 表示，研究人員已經解決了這一問題。

Lee 說：「為了解決這個問題，我們開發了一種能將垂直有序的硅納米針從它們原始的硅晶圓物理轉移到生物貼片上的方法。這種納米針貼片不僅柔軟而且透明，因此能讓研究人員同步實時觀測細胞與納米針之間的交互。」

這種納米針部分嵌入到柔性、可拉伸、半透明的彈性體貼片中。生物貼片可在皮膚上佩戴並釋放受控劑量的生物分子。

（圖片來源：參考資料【3】）

價值

Lee 表示：「這意味著，八個或九個硅納米針可以注入到單個細胞中，並且不會明顯地損傷細胞。所以，我們能採用這些納米針微創地將生物分子釋放到細胞甚至組織中。」

Lee 表示，研究人員們希望開發貼片的功能，使之作為一種外部的皮膚貼片，減少與長期藥物遞送相關的疼痛、創傷和毒性。

在這項技術的下一次迭代中，Lee 表示，研究人員計劃測試貼片監測細胞電活性或者治療癌變組織的有效性。

研究人員稱，這種貼片的應用之一將會是治療皮膚癌。

關鍵字

智能貼片、醫療、可穿戴技術

參考資料

【1】https://www.purdue.edu/newsroom/releases/2018/Q4/new-flexible,-transparent,-wearable-bio-patch,-improves-cellular-observation,-drug-delivery.html

【2】http://advances.sciencemag.org/content/3/12/e1701133

【3】http://advances.sciencemag.org/content/4/11/eaau6972

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