芯片植入给药:一个不再遥远的神话

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芯片植入给药:一个不再遥远的神话
2024-03-29 03:12:04

将微芯片植入皮下控制释放药物似乎是属于未来时代的异想天开,而新近发表在科学转化医学杂志(Science Translational Medicine)上的一个研究告诉我们,芯片植入給药时代正离我们的生活越来越近。

芯片药物核心技术已有15年的研发历史,而该研究是首次在人体内进行无线控制释放给药系统的测试。研究人员为罹患骨质疏松症的女性腰部植入芯片,药物释放经远程控制激活。研究结果表明,芯片药可控制释放正确的药量,而且没有副作用。该创新项目曾在美国科学促进协会(AAAS)年会中进行交流讨论。美国麻省理工学院(MIT)Robert Langer教授为设计人员之一,他认为药物芯片的可编程性将为人类医学的发展开辟新纪元。本研究芯片药物被用于治疗骨质疏松症,但其应用远不止于此,还可用于改善其他诸多疾病的治疗,比如多发性硬化症,疫苗给药,以及用于肿瘤治疗和疼痛管理等。

程序化给药系统

合作著作人Robert Farra博士介绍称,芯片药采用了生物相容性材料,内部包括电子元件及载药芯片,总体积大约为5cm*3cm*1cm,与一台心脏起搏器的大小相仿。指甲盖大小的芯片与一系列微小的、被单独密封的药物“小井”相连,小井中所盛的药物为甲状旁腺激素制剂特立帕肽(一种对抗骨质疏松的药物)。药物小井的顶端由一层铂钛合金所制的薄膜覆盖,在一股小电流作用下,薄膜破裂,一次用药所需药量便释放出来。因具有可编程性,给药时间可以控制,剂量亦可提前设定,给药及相应剂量亦可由无线电信号远程触发。Michael Cima教授说,当芯片药中的微处理器发出发射电流的指令,被电流击中的薄膜会在25微秒内分解,然后药物可选择性进入其周围的毛细血管最后入血。

该芯片药在丹麦7名65-70岁妇女中进行测试。研究结果表明,芯片药释放特立帕肽同现行通用的注射笔给药方式一样有效,虽然没有正式评估药物疗效,但使用者已有骨形成改善的迹象。同时,没有发现相关的副作用。

该研究起始于麻省理工学院,目前由一家独立出的公司Microchips Inc负责开发。公司正致力于扩大系统容量以便装载更多的药物。本研究中每个芯片药中仅有20个药物小井,公司认为未来药物小井装载量可达数百个,但产品上市至少还需要五年时间。

应用前景看好

加州大学圣迭戈分校生物工程系的John Watson教授对此研究发表评论并指出了设备需要改进之处。他说,本研究中有一例患者体内的芯片药发生了故障,该患者为第8名患者,未纳入研究分析中,其芯片仅释放出20个药物井中的一个。好在其他7名患者体内的芯片药全部释放。但芯片药通过美国国家食品药品监督管理局(FDA)的批准并达到本研究所提到的临床应用前景可能还需要多年时间。

英国国立骨质疏松症学会的护士Julia Thomson认为,虽然这个研究很小,但成果却非常令人兴奋,甲状旁腺激素治疗方法的缺陷在于患者需要每天自己注射用药,依从性差,很多患者会因为繁琐的每日注射用药而放弃,这种植入设备开创了一种全新的甲状旁腺激素的给药方法,无疑会改善患者的用药依从性。目前自我管理式日注射设备深受欢迎,相信未来自动给药系统也会大行其道。

马萨诸塞州的研究人员称,最终的设想是,开发一种将装载多种不同药物的芯片与敏感元器件结合的设备,可感知机体状况的变化并给于相应的药物治疗。

文献下载:Wirelessly Controlled Drug Delivery Microchip

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