【背景簡介】
當(dāng)前醫(yī)療體系高度依賴傳統(tǒng)的面診模式。雖然遠(yuǎn)程醫(yī)療一定程度上拓展了患者和臨床醫(yī)生間的診療模式，但相關(guān)技術(shù)多局限于疾病篩查與術(shù)后隨訪等輔助環(huán)節(jié)?？纱┐麟娮蛹夹g(shù)的興起有效賦能了遠(yuǎn)程醫(yī)療的發(fā)展，通過對生理信號（如心率、體溫、電生理信號等）的連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測，為精準(zhǔn)的診斷提供了關(guān)鍵基礎(chǔ)。然而，可穿戴電子設(shè)備治療功能則是明顯短板，現(xiàn)有技術(shù)主要集中于熱療、電刺激等單一物理療法，難以滿足復(fù)雜病癥的需求。
癌癥作為一種慢性侵襲性病癥，通常需要聯(lián)合物理治療與其他多種治療手段，以獲得理想的療效。在目前的臨床實(shí)踐中，標(biāo)準(zhǔn)的干預(yù)措施包括化療或通過全身給藥的分子靶向治療。相比之下，局部治療可以直接針對表皮和皮下組織，以最小的副作用為皮膚癌提供可行的解決方案。同時(shí)，采用可穿戴器件進(jìn)行治療，能夠最大程度上減少對患者日常生活的干擾，大大提升其依從性。然而，由于表皮的屏障的作用限制了多數(shù)藥物的滲透，同時(shí)可拉伸器件中普遍缺乏有效的透皮遞送系統(tǒng)，嚴(yán)重阻礙了它們的治療潛力。因此，可穿戴器件中有效的聯(lián)合療法，僅在具有開放性傷口的癌癥術(shù)后治療中得到了有效實(shí)施。
【成果簡介】
針對以上問題，南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院孔德圣與寧興海教授與化學(xué)化工學(xué)院王曉亮教授合作，提出了一種集成微針的可拉伸電子貼片，可以緊密的貼合表皮腫瘤位置上，并通過智能手機(jī)無線控制電熱與化療的聯(lián)合療法，有效遏制了腫瘤復(fù)發(fā)，展示了可拉伸電子技術(shù)在治療領(lǐng)域中的廣闊應(yīng)用前景。相關(guān)工作以：“Stretchable and Microneedle-Integrated Electronic Patches with Actively Controlled Chemothermal Therapy for Cancer Treatment”為題發(fā)表在《Advanced Functional Materials》上（DOI：10.1002/adfm.202505261）。
【穿戴式可拉伸電子貼片的應(yīng)用場景】
穿戴式可拉伸電子貼片的應(yīng)用場景如圖1A所示?？衫斓碾娮淤N片是由柔性復(fù)合納米紡織物、多孔微針和順應(yīng)性電阻加熱器三部分所組成，被保形粘附在腫瘤部位，在智能手機(jī)控制下，電子貼片產(chǎn)生焦耳熱實(shí)現(xiàn)局部熱療。同時(shí)，在熱驅(qū)動條件下，嵌入在納米纖維里的溫敏性載藥顆粒被融化，抗癌藥物被釋放，通過多孔微針穿透表皮進(jìn)入到腫瘤部位，實(shí)現(xiàn)按需釋放的局部化療。進(jìn)一步，將其利用智能手機(jī)藍(lán)牙連接，通過遠(yuǎn)程輸入指令即可靈活控制抗癌藥物釋放的劑量和頻率。（圖1）
圖1. 用于可穿戴癌癥治療的可拉伸微針集成電子貼片示意圖
【載藥復(fù)合纖維紡織品的制備及表征】
利用相變材料成功將抗癌藥物DOX負(fù)載并封裝于微載體中（圖2a和2b），并通過超聲噴涂和靜電紡絲工藝，將TPU納米纖維和溫敏性載藥顆粒通過共組裝技術(shù)制備出可拉伸的溫敏性復(fù)合纖維織物（圖2c）。復(fù)合纖維織物表現(xiàn)出良好的拉伸性能（圖2d和2e）并在40.8℃下可實(shí)現(xiàn)“熱激活”（圖2f）。在55 °C條件下，復(fù)合纖維織物中的DOX在4 h內(nèi)的累計(jì)釋放量 ~89.6 ± 2.7%，而在正常體溫條件下，其累計(jì)釋放量可忽略不計(jì)（圖2g）。
圖2.載藥復(fù)合纖維紡織品的制備
【多孔微針集成紡織DOX敷料的制備及表征】
為了避免用于癌癥治療的活性藥物直接接觸皮膚引起刺激或其他不良反應(yīng)。在親水處理的復(fù)合纖維織物上通過堆疊疏水性TPU纖維得到了Janus紡織品，有效地防止了水溶液中的抗癌藥物直接接觸皮膚（圖3a和3b）和藥物的選擇性釋放。而為了更好的實(shí)現(xiàn)透皮治療，將藥物有效的輸送到腫瘤處，該團(tuán)隊(duì)通過3d打印和相分離技術(shù)在Janus紡織品上獲得了多孔微針（圖3j和3m）。所制備微針可牢固地附著在織物上，即使在彎曲、拉伸和扭轉(zhuǎn)的情況下也能保持其結(jié)構(gòu)的完整性（圖3k）并可實(shí)現(xiàn)皮膚的穿刺（圖3o和3p）。
圖3.多孔微針集成紡織DOX敷料
【可伸縮微褶皺加熱器】
可伸縮加熱器作為控制其熱致動的核心部件，選用MXene為材料，通過預(yù)拉伸形成微褶皺結(jié)構(gòu)（圖4a和4c），可以實(shí)現(xiàn)電學(xué)性能（圖4d）和熱學(xué)性能（圖4e）的穩(wěn)定，50%拉伸應(yīng)變下，溫度僅下降4.1℃（圖4h）。
圖4.可伸縮MXene加熱器
【可伸縮電子貼片與電路系統(tǒng)集成實(shí)現(xiàn)無線控制】
將可伸縮加熱器與微針貼片粘接，得到用于透皮給藥治療的可拉伸電子貼片（圖5a）。并將其與柔性電路板和鋰電池組裝在一起，構(gòu)成可自供電的可穿戴系統(tǒng)（圖5c）。將集成后的系統(tǒng)穿戴在小鼠身上，保證其在穿戴治療的同時(shí)依然能夠自由運(yùn)動（圖5h）。
圖5. 可伸縮電子貼片及其在電路系統(tǒng)中的集成
【可伸縮電子貼片集成系統(tǒng)腫瘤治療】
為了評估該可拉伸電子貼片在小鼠體內(nèi)抑制黑色素瘤生長的效果，將電子貼片貼敷在腫瘤部位。治療結(jié)果顯示拉伸電子貼片通過熱療和透皮化療聯(lián)合治療的方案，展現(xiàn)出優(yōu)異的抑制效果（圖6）。
圖6.可穿戴式電子貼片的體內(nèi)癌癥治療療效。
【總結(jié)】
在這項(xiàng)研究中，展示了一種可拉伸的微針集成貼片的開發(fā)，用于癌癥治療的可穿戴治療設(shè)備。這種貼片的特點(diǎn)是在超纖維紡織品敷料中嵌入相變微載體，允許通過熱激活按需釋放抗癌藥物。微褶皺MXene加熱器確保即使在拉伸變形下穩(wěn)定的電阻和溫度響應(yīng)。此外，多孔微針使用3D打印技術(shù)在紡織品敷料上精確制備?？蔁o痛地穿透表皮，促進(jìn)有效的藥物輸送。整個(gè)電子貼片柔軟且有彈性，使其能夠舒適地貼合身體，同時(shí)保持穩(wěn)定的界面。此外，將微針集成貼片與柔性集成電路和電池結(jié)合在一起，創(chuàng)造了一個(gè)可穿戴系統(tǒng)，可通過智能手機(jī)的遠(yuǎn)程命令執(zhí)行治療。使用該集成系統(tǒng)對黑色素瘤進(jìn)行熱療和化療聯(lián)合治療，療效高，副作用小。這些結(jié)果強(qiáng)調(diào)了可拉伸電子在癌癥治療中的巨大潛力
南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院博士生楊程為第一作者，通訊作者為孔德圣教授、王曉亮教授和寧興海教授。
原文連接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202505261
來源：高分子科學(xué)前沿
聲明：僅代表作者個(gè)人觀點(diǎn)，作者水平有限，如有不科學(xué)之處，請?jiān)谙路搅粞灾刚?/p>
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