北理工團(tuán)隊(duì)在體內(nèi)難觸及區(qū)域靶向治療及止血消殺微系統(tǒng)應(yīng)用方面取得重要進(jìn)展
發(fā)布日期：2022-09-30 供稿：機(jī)電學(xué)院
編輯：王雪 審核：王亞斌 閱讀次數(shù)：
近日，北京理工大學(xué)機(jī)電學(xué)院婁文忠教授課題組在體內(nèi)難觸及區(qū)域靶向治療及止血消殺微系統(tǒng)應(yīng)用方面的重要研究進(jìn)展發(fā)表在Nature旗下國(guó)際頂級(jí)期刊Microsystems & Nanoengineering（影響因子8.006），相關(guān)成果以“A microexplosive shockwave-based drug delivery microsystem for treating hard-to-reach areas in the human body” 為題發(fā)表。該工作的第一作者為北京理工大學(xué)機(jī)電學(xué)院博士研究生孫毅，通訊作者為北京理工大學(xué)機(jī)電學(xué)院婁文忠教授和馮恒振博士后，北京理工大學(xué)為論文的第一單位。
圖1 基于微區(qū)精準(zhǔn)爆炸沖擊波輸送靶向藥物于體內(nèi)病灶的示意圖
植入式靶向藥物輸送微系統(tǒng)能夠最大限度地提高局部藥物功效和減少副作用滿足治療要求。人體食道、胃腸道、呼吸道等內(nèi)臟器官具有彎曲輪廓，針對(duì)管腔內(nèi)病變，使用現(xiàn)有治療方式局部給藥的能力受限，將靶向藥物噴射到這些體內(nèi)難觸及區(qū)域可有效提高治療效果（圖1）。
基于此，婁文忠教授團(tuán)隊(duì)提出一種基于微區(qū)爆炸沖擊噴射靶向藥物輸送微系統(tǒng)，外徑毫米級(jí)，尾部一根柔性桿可將靶向藥物深入體內(nèi)難觸及區(qū)域，激發(fā)納米級(jí)原位裝藥，將靶向藥物精準(zhǔn)噴射到體內(nèi)病灶區(qū)域，靶向藥物可獲得動(dòng)能為3.2×10-4J，通過系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，使沖擊波主要沿軸向傳播，大幅抑制徑向振動(dòng)，其內(nèi)納米級(jí)PDMS薄膜，可將爆炸產(chǎn)生銅化合物攔截在管殼內(nèi)。微系統(tǒng)作用時(shí)間百微秒級(jí)，不會(huì)有溫度變化（圖2）。
圖2 (a) 微系統(tǒng)結(jié)構(gòu) (b) 植入式靶向釋藥 (c) 沖擊波作用下殼體有效應(yīng)力變化
進(jìn)一步的，團(tuán)隊(duì)通過實(shí)驗(yàn)評(píng)估了基于爆炸沖擊波噴射靶向藥物微系統(tǒng)可行性和生物安全性（圖 3）。首次將半導(dǎo)體橋與高密度炸藥疊氮化銅實(shí)現(xiàn)柔性、剛性材料的三維異構(gòu)集成，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論和模擬的推論。
圖3 可行性與生物安全性驗(yàn)證
研究團(tuán)隊(duì)相關(guān)工作在2021年國(guó)際頂會(huì)μ-TAS（微型化學(xué)分析與生物分析會(huì)議）上發(fā)表，會(huì)議錄用率：449/6000。特別感謝北京理工大學(xué)機(jī)電學(xué)院曾慶軒教授、李明愉副教授團(tuán)隊(duì)在Process of copper azide的技術(shù)支持。
分享到：