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吉林大學晁單明/賈曉騰/田亞平《Nat. Commun.》:鎂電池驅動可穿戴離子電滲透貼片用于銀屑病治療
2023-01-20  來源:高分子科技

  可穿戴式自供電經皮離子電滲療法為皮膚病患者帶來了舒適和便捷,但是基于目前的供能策略在支持長期有效給藥治療方面受到了限制,也是這一領域的重要挑戰之一。


  近期,吉林大學晁單明教授、賈曉騰副教授、田亞平教授與澳大利亞伍倫貢大學王彩云教授共同提出了一種簡化的可穿戴離子電滲貼片,內置鎂電池,用于高效和可控的透皮藥物遞送。這種電池供電的離子電滲療法具有穩定和高效的能量供應、簡化的配置和最佳的設備-皮膚界面,為慢性皮膚疾病提供一種新的非侵入性治療方案。該工作以“An integrated Mg battery-powered iontophoresis patch for efficient and controllable transdermal drug delivery”為題發表在Nature Communications上。


  自供電離子電滲透技術的基本設計包括電源和面向皮膚表面的藥物儲存器。藥物貯存器對于在電流/電壓的小窗口內無害地促進經皮遞送至關重要。常用的自供電離子電滲透技術是將電源與基于水凝膠的藥物儲存器耦合,但是這種配置增加了離子電滲裝置的復雜性。研究人員采用通過自由基聚合方式制備的紫精基電致變色水凝膠作為集成藥物儲庫和電池陰極材料(圖1),消除了電極和藥物儲庫之間的常規界面阻抗,從而降低了系統復雜性和形狀因素,并且這種水凝膠材料具有超軟性質,低組織界面阻抗,抗菌和生物相容性,是一種潛在的優異生物電子界面。 



1 (a) 紫精基電致變色水凝膠的制備;(b-g) 電致變色水凝膠的基本表征。


  研究人員通過將具有氧化還原活性的紫精基電致變色水凝膠(圖2a-2c)與鎂片進行組裝,制備的鎂/紫精生物電池可以提供3.57 mWh cm-2的高能量密度,該電池的能量供應足以維持長期的疾病治療(圖2d-2h)。 



(a-c) 紫精基電致變色水凝膠的電化學性質;(d-h)鎂/紫精生物電池的性能。


  研究人員通過調整電致變色水凝膠中紫精的含量及施加電壓可以有效地控制藥物的遞送劑量(圖3a-3c)。此外,通過調節鎂電池驅動的離子電滲透貼片的刺激模式,可以輕松地實現貼片的藥物可控遞送(圖3d-3h)。 



3 a-c)外部電源驅動的體外藥物釋放;(d-h)離子電滲透貼片的結構和按需藥物釋放。


  為了進一步探究離子電滲貼片的治療效果,研究人員對咪喹莫特誘導的銀屑病小鼠模型進行治療,實驗結果表明該貼片對銀屑病具有優異的治療效果。此外,紫精獨特的電致變色現象導致貼片在治療過程中具有從淺黃色到紫色的顏色變化,實現藥物遞送過程的可視化(圖4)。 



鎂電池驅動的離子電滲透貼片對銀屑病小鼠模型的治療。


  文章的第一作者是吉林大學化學學院博士研究生周巖。該研究得到了國家自然科學基金委,吉林省科技廳,長春市科技計劃應用基礎研究項目和澳大利亞研究理事會卓越中心計劃的支持。


  原文鏈接:https://doi.org/10.1038/s41467-023-35990-7

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(責任編輯:xu)
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