柔性贴片：有助于改善细胞观察与药物递送！

导读

近日，美国普渡大学的研究人员们开出一种新型柔性、半透明的硅纳米针药物贴片基底。这种药物贴片能将精确剂量的生物分子直接释放到细胞内，并且扩大观测机会。

背景

可穿戴设备已经成为了改变人类医疗与健康监测方面的一项重要创新技术。

近期的文章中，笔者也为大家介绍了一些用于医疗与健康监测的可穿戴设备。在这些可穿戴设备中，除了智能手环、智能手表之外，还有一种非常值得关注的类型：贴片。

接下来，通过之前介绍过的案例，让我们一起来看看“贴片”会有哪些用途：

1）美国加州大学圣地亚哥分校的研究人员开发出一种新型超声波贴片，它能以非侵入性的方式，监测皮肤深处的动脉血压，从而帮助人们早期检测心血管问题，而且精度更高。

（图片来源：Chonghe Wang/Nature Biomedical Engineering）

2）美国生物医学影像学与生物工程学研究所的工程师开发了一种微型可穿戴的电子纹身。它可以检测汗液中的酒精含量，有助于减少不安全饮酒导致的交通事故、暴力、以及酗酒者的健康问题。

（图片来源：美国化学学会）

3）美国国立卫生研究院生物医学成像和生物工程国立研究所设计出一种无痛的皮肤贴片，使得血液中的矿物复合物相互作用，一次可调节血糖数天。

（图片来源：参考资料【2】）

4）韩国大邱庆北科学技术院与美国西北大学的国际研究团队开发出一种皮肤贴片，可监测心率、呼吸、肌肉运动和其他健康数据，并可将数据无线发送至智能手机。

（图片来源：大邱庆北科学技术院）

创新

今天，笔者要再为大家介绍一个最新的智能贴片案例。近日，美国普渡大学的研究人员们开出一种新型柔性、半透明的硅纳米针药物贴片基底。这种药物贴片能将精确剂量的生物分子直接释放到细胞内，并且扩大观测机会。

（图片来源：普渡大学）

关于这项新工艺的研究论文于11月9日发表在《科学进展（Science Advances ）》期刊上。来自韩国汉阳大学与普渡大学韦尔登生物医学工程学院以及机械工程学院的合作伙伴们得到了美国空军科学研究办公室以及韩国科学和信息技术部联合支持。普渡大学技术商业化办公室已经为这项技术申请了专利。

技术

硅纳米针贴片被放置在皮肤、肌肉或者组织之间。在这些位置，硅纳米针贴片释放精准剂量的生物分子。目前，商用的硅纳米针贴片通常在僵硬且不透明的硅晶圆上构造。僵硬会引起不适，且无法长时间放置在人体内。

普渡大学韦尔登生物医学工程学院以及机械工程学院助理教授 Chi Hwan Lee 表示：“生物细胞或组织具有柔性、弯曲的表面，正好与这些特性相反。” 不过，Lee 表示，研究人员已经解决了这一问题。

Lee 说：“为了解决这个问题，我们开发了一种能将垂直有序的硅纳米针从它们原始的硅晶圆物理转移到生物贴片上的方法。这种纳米针贴片不仅柔软而且透明，因此能让研究人员同步实时观测细胞与纳米针之间的交互。”

这种纳米针部分嵌入到柔性、可拉伸、半透明的弹性体贴片中。生物贴片可在皮肤上佩戴并释放受控剂量的生物分子。

（图片来源：参考资料【3】）

价值

Lee 表示：“这意味着，八个或九个硅纳米针可以注入到单个细胞中，并且不会明显地损伤细胞。所以，我们能采用这些纳米针微创地将生物分子释放到细胞甚至组织中。”

Lee 表示，研究人员们希望开发贴片的功能，使之作为一种外部的皮肤贴片，减少与长期药物递送相关的疼痛、创伤和毒性。

在这项技术的下一次迭代中，Lee 表示，研究人员计划测试贴片监测细胞电活性或者治疗癌变组织的有效性。

研究人员称，这种贴片的应用之一将会是治疗皮肤癌。

关键字

智能贴片、医疗、可穿戴技术

参考资料

【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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