五、皮肤给药器件

与传统药物治疗相比，针对患者不同的病理状况进行个性化治疗更具优势。个性化治疗要求在治疗过程中对患者的各项生理指标进行实时监测，跟踪患者的恢复情况，从而调整治疗方案，如药物的选择及剂量等。针对此需求，研究人员将生理电信号传感器、化学传感器等与药物控释器件集成到柔性电子皮肤中，通过生理电信号和体液化学组成的变化，实时监测人体健康状况的变化，由此反馈给药物控释器件，按实际需求控制药物的释放速度与释放量，从而更加及时、高效、个性化地对患者进行治疗。药物控释器件可与多种器件进行集成，按患者治疗需求进行设计。目前，该方法已成为新一代的经皮给药技术，具有非常好的应用前景。

例如，Kim等人设计了一种集形变传感、信息存储和药物控释于一体的电子皮肤器件（图10-9）。他们利用硅膜制备的形变传感器，可检测人体由于帕金森病导致的运动障碍，收集到的信息可存储于器件中的存储模块。通过分析人体的生命体征信息，在发现异常后，将信息反馈到药物控释模块。当药物控释模块接收到药物释放的信号时，加热部件开始工作，促进药物释放，增强药物的扩散能力及透皮能力。

图10-9　集形变传感、信息存储和药物控释于一体的电子皮肤器件
Figure 10-9　A multifunctional e-skin device fabricated by integrating strain sensor，information storage unit，and controlled drug release unit

此外，还可将生理电信号传感器与药物控释模块进行集成，形成多功能的电子皮肤器件。当检测到生理电信号出现异常时，药物控释模块开始工作，实现透皮给药。还可在器件中集成离子电渗电极，通过离子电渗方法促进药物的穿透性，使药物能更高效地渗透到皮肤深层，从而达到更高的药物利用率和更好的治疗效果。(https://www.daowen.com)

通过电子皮肤中的化学传感器来检测人体体液的化学组成，可对人体健康状况进行监测。研究人员将化学传感器与药物控释器件相结合，可实现疾病的诊断与治疗一体化。如图10-10所示，将葡萄糖传感器、温度/湿度传感器、酸碱度传感器集成到一体，可通过检测汗液中的葡萄糖水平获得人体的血糖水平。进而，将加热模块和负载了二甲双胍药物的微针贴片与上述传感器件集成。其中的微针贴片用温度响应性材料制备，在低温时，微针保持完整状态，可避免其中的药物变性；在高温时，微针快速溶解在体液中，释放其中的药物。此外，微针还可穿透真皮层，提升药物的透皮吸收率。当葡萄糖传感器检测到人体血糖水平超过正常值时，加热模块对微针贴片进行加热，使二甲双胍从微针中释放，经皮肤吸收进入循环系统，从而达到控制血糖水平的目的。

图10-10　将葡萄糖传感器与药物控释微针贴片结合制备的诊疗一体化器件
Figure 10-10　An integrated diagnosis and treatment device prepared by combining a glucose sensor with a drug controlled release microneedle patch

经皮给药电子皮肤器件的出现解决了经皮给药中存在的穿透性差、效率低等难题，并且实现了患者健康状况的实时监测、药物释放的智能控制，极大地促进了经皮给药技术的发展（见扩展阅读4）。然而，该领域还存在一些困难与挑战，例如：经皮给药电子皮肤器件的稳定性和可靠性还需要进一步提高；目前通过经皮给药电子皮肤器件可检测和治疗的疾病还有限；一些大分子药物（如多肽、核酸、蛋白质等），还难以通过电子皮肤器件实现经皮给药。上述问题的解决有赖于器件结构、材料、药物等方面的深入发展，使器件的各个模块之间形成协同效应，提升其传感精度及药物递送效率，进一步扩大经皮给药器件的应用范围，实现患者的个性化治疗。