药物控释芯片
药物控释系统的研究和发展
药物控释系统的研究和发展随着医学技术的不断发展，药物控释系统已经成为了制药界研究的热门话题。
药物控释系统是指通过技术手段，将药物以一定的速度、时间、剂量和方式释放到人体内，起到最佳的治疗和预防效果。
药物控释系统的发展不仅可以提高药物治疗的效果，还可以减轻患者的不必要痛苦和副作用，具有广阔的应用前景。
药物控释系统的类型目前，药物控释系统主要有四种类型，分别是：口服控释系统、注射控释系统、贴式控释系统和植入式控释系统。
其中，口服控释系统是最常见的一种，主要利用胶囊、片剂、微丸等制剂进行药物控释。
注射控释系统同样是广泛应用于临床的一种药物控释系统，利用缓慢释放的注射剂，逐渐达到治疗效果。
贴式控释系统则将药物制成贴片，贴在皮肤上进行药物传递。
植入式控释系统则是将药物包裹在一定的材料内，植入人体内，通过材料的逐渐降解和药物的慢慢释放，达到治疗效果。
药物控释系统的优势对比传统的剂型方法，药物控释系统具有很多优势。
一方面，药物控释系统可以在一定时间内源源不断地释放药物，形成相对稳定的药物浓度，不再需要患者按时服用药物；另一方面，药物控释系统可以减轻药物的副作用和毒性，尤其是可以减少口服药物过程中药物接触胃酸等导致的破坏，减少肝脏毒性等。
药物控释系统的不足之处药物控释系统虽然在很多方面优势突出，但是也有不足之处。
首先，药物控释系统需要经过必要的药物制备和装填过程，需要技术成熟的生产线和处理装置，相对于现有的制药技术，成本更高。
其次，药物控释系统需要长时间的耗时和经济资源的投入，从研发到应用，整个过程都需要不断积累经验和技术力量，对于制药企业来说，不是一笔小的投资。
药物控释系统的应用前景药物控释系统的应用前景非常广泛。
口服控释系统可以改善经期疼痛、心血管疾病、痛风、骨质疏松症、抗菌剂等领域；注射控释系统可以治疗肿瘤、类风湿性关节炎、病毒感染等领域；贴式控释系统可以用于皮肤癌、湿疹等皮肤病和经期用药；植入式控释系统则可以帮助治疗糖尿病、癌症、肝炎等许多疾病。
药物的智能控释系统研究
药物的智能控释系统研究药物的智能控释系统研究在近年来逐渐受到广泛关注，其通过利用物理或化学手段来实现药物在体内的智能释放，以提高药物疗效、减少副作用，并增加患者的便利性。
本文将介绍药物的智能控释系统研究的现状、应用前景以及相关技术。
一、药物的智能控释系统药物的智能控释系统是通过调控药物的释放速率和时机，以实现药物的精确控制。
这些系统通常由载药材料和响应环境控制组分构成。
载药材料可以是聚合物、纳米颗粒、高分子凝胶等，而响应环境控制组分则是根据内外环境变化而调控药物释放的机制。
二、现有药物智能控释系统的研究进展目前，许多药物的智能控释系统已经在实验室中取得了一些突破。
例如，通过光敏聚合物材料可以实现药物在特定光照条件下的释放，这种系统可以用于光热疗法等治疗方法。
另外，温度敏感的高分子凝胶材料可以根据体温的变化来控制药物的释放速率，从而增强药物的疗效。
三、智能控释系统应用的前景和挑战智能控释系统的应用前景广阔，能够为临床治疗带来巨大的好处。
例如，在癌症治疗中，智能控释系统可以实现抗癌药物的定向传递，减少对正常细胞的损伤。
此外，智能控释系统还可以应用于糖尿病治疗，通过根据血糖水平自动释放胰岛素，帮助患者更好地控制血糖。
然而，智能控释系统仍然面临一些挑战。
首先，如何选择合适的载药材料和响应环境控制组分是一个重要的问题。
其次，智能控释系统的研发和应用需要跨学科的合作，涉及材料科学、化学、生物学等多个领域。
此外，智能控释系统的长期安全性和稳定性也需要进一步的研究和验证。
四、药物智能控释系统的相关技术目前，许多技术被应用于药物智能控释系统的研究中。
其中，纳米技术是一种重要的技术手段，通过纳米颗粒载药可以实现精确控制药物的释放。
另外，DNA技术也被广泛应用于智能控释系统的研究，通过DNA材料的特殊结构和反应性，可以实现对药物释放的控制。
总结：药物的智能控释系统研究是一个具有重要意义的领域，它有望改善药物治疗的效果，减轻患者的痛苦。
芯片在日常生活中的应用
芯片在日常生活中的应用
芯片（也称集成电路）是一种具有高度集成度的电子器件，集成了许
多电子器件的功能，适用于许多不同的应用场合。
以下是芯片在日常生活
中的一些常见应用：
1.电子设备：手机、平板电脑、笔记本电脑、电视、音响、数码相机、游戏机等等。
2.智能家居：智能门锁、智能灯泡、智能插座、智能家电控制等等。
3.汽车电子：车载电脑、电子控制单元（ECU）、车载音响、导航系统、智能驾驶辅助系统等等。
4.医疗设备：心电图仪、血糖仪、体温计、药物控释器、口腔清洁器
等等。
5.安防设备：监控摄像头、门禁系统、报警器、探测器等等。
7.游戏娱乐：游戏机、手柄、虚拟现实头戴式设备等等。
8.物流管理：快递包裹追踪、物流管理系统、RFID标签等等。
9.农业领域：智能化灌溉、气象检测、农作物生长监测等等。
总之，芯片被广泛应用于各个领域，几乎所有的电子产品和系统都离
不开芯片的支持。
微流控芯片技术在药物检测中的应用
微流控芯片技术在药物检测中的应用随着社会的发展和人民生活水平的提高，人们对药物的需求也越来越高。
同时，药物滥用也成为了全球性的问题。
药物检测是保障公共安全的一项重要工作，而微流控芯片技术在药物检测中的应用，则给药物检测提供了一种新的手段。
一、微流控芯片技术的原理微流控芯片技术是一种在微观尺度下控制流体行为的技术。
它通过设计和制造精密的微型结构，将流体引导到特定的流通通道中，同时伴随着各种物理和化学现象的发生，最终实现特定操作的目的。
因此，微流控芯片技术具备精度高、操作简便、成本低等优点，被广泛应用于生物医学领域。
二、1. 微型检测器微流控芯片技术可以制造出微型检测器，用于检测药物在样品中的浓度。
这类检测器通常由微通道、探头、检测液等组成。
当样品通过微通道时，药物被吸附在探头上。
同时，探头附近的检测液也会受到药物的影响产生显著的光学或电学变化。
据此，可以通过对检测液的性质来确定药物的浓度。
2. 微型药物筛查芯片微流控芯片技术还可以制造出微型药物筛查芯片，用于快速检测样品中是否含有某种药物成分。
这类芯片通常由预处理单元、分离单元、检测单元等组成。
在样品经过这些单元分离、去除干扰后，仅含有有待检测的药物成分。
检测单元则采用类似于微型检测器的方法，对药物成分进行检测，并输出检测结果。
3. 微型毒品检测器微流控芯片技术还可以制造出微型毒品检测器，用于检测尿液中的毒品成分。
这类检测器通常由样品注入口、预处理单元、分离单元、检测单元等组成。
样品经过预处理单元去除干扰后，进入分离单元，药物成分则被富集并固定在某个层面上。
检测单元则采用类似于微型检测器的方法对药物成分进行检测，并输出检测结果。
三、结语微流控芯片技术在药物检测中的应用，不仅为药物检测提供了一种新的手段，而且也拓宽了微流控芯片技术的应用领域。
今后，随着微流控芯片技术不断进步，将有更多的应用场景被发掘。
靶向药物控释体系,智能化药物控释体系精编版
• 4、要有相当的药物携带容量并且偶联药物后仍保留其 水溶性。
二、智能化药物控释体系
• （一）智能药物传递系统 • 感知信息→作出决定→控释药物
• （二）高分子水凝胶控释材料（亲水） • （三）响应性凝胶材料：感知外界细微变化，并
产生相应物理结构和化学性质变化甚至突变。 • 1、pH响应性凝胶 • 2、温度响应性凝胶 • 3、光响应性凝胶 • 4、电场响应性凝胶 • 5、生化响应性凝胶
• 1、载体—药物之间的偶联化学键应在体液中稳定，保 证药物在未达到靶细胞之前的运载过程中不会脱离载 体．同时必须在进入靶细胞后能断开以便释放出药物，此 外，偶联化学键的分解速度必须具有可控性才有可能控制 药物释放。
• 2、有能与导向分子结合的活性基团。 • 3、有适宜的分子质量范围，太小会被肾小球滤过，太
• （1）生物体的绝大部分属于非靶部位，尽管肝脏是最大的靶部位 之一，其质量也仅占体重的2％，对应体内98％的部位可被认为是非 靶区。这样，主动靶问给药经占身体大部分的非靶部位的非特异性摄 取后仅剩余很小剂量，仅在这一剂量范围内达到主动靶向。因此，减 少药物载你在非靶部位的非特异性摄取村提高主动靶向系统的靶向性 非常更要。
• （三）靶向控释系统的分类
• 按系统分：
• （1）一级靶向；（2）二级靶向；（3）三 级靶向
• 按释药方式分：
• （1）局部靶向；（2）感应靶向；（3）物 理靶向；（4）化学靶向；（5）生物靶向
• （四）靶向制剂的特点
• 1、靶向制剂作用特点：能将治疗药物最大 限度地运送到靶区。
• 2、靶向制剂的特征：载体制剂，多采用超 微微粒物。
• （2）除对血管内淋巴细胞及血管内皮细胞靶向外，由于多数靶部 位位于血管外．药物载体首先必须透过血管内皮，随后在组织间质中 逐渐渗透才能到达血管外靶部位。即使对于特异性高的主动靶向系统， 如，对细胞表面肿瘤特异性抗原等生物特异性受体导向的药物载
Embosphere微球在临床中的应用
Embosphere微球在临床中的应用一、引言Embosphere微球，一种由明胶和白蛋白制成的微小球体，近年来在临床医学领域获得了广泛的应用。
由于其独特的物理和化学性质，Embosphere微球在血管栓塞、药物载体和组织工程等方面具有重要的应用价值。
本文将详细介绍Embosphere微球在临床中的应用及其优势。
二、Embosphere微球的性质和制备Embosphere微球是一种可生物降解的微球，由明胶和白蛋白制成。
这种微球具有较高的生物相容性，可以在体内降解，并且具有较好的药物释放性能。
通过特定的制备工艺，可以控制微球的形状、大小和药物负载量。
这些特性使得Embosphere微球在临床中具有广泛的应用。
三、Embosphere微球在临床中的应用1、血管栓塞：Embosphere微球可以作为血管栓塞剂，用于治疗各种血管疾病，如出血性脑血管病、肝血管瘤等。
通过栓塞病变血管，Embosphere微球可以有效地控制出血，减轻患者症状。
2、药物载体：Embosphere微球可以作为药物载体，用于输送抗肿瘤药物、抗生素等。
由于其具有较好的药物释放性能，可以将药物在体内缓慢释放，从而降低药物副作用，提高疗效。
3、组织工程：Embosphere微球可以作为组织工程材料，用于修复或替代受损的组织。
例如，在软骨修复中，Embosphere微球可以作为支架材料，与患者的自体细胞一起培养，形成新的软骨组织。
四、结论Embosphere微球作为一种生物相容性好、药物负载能力强、生物降解性好的生物材料，在临床医学中具有广泛的应用前景。
未来随着材料科学和生物医学工程的发展，Embosphere微球的应用领域将进一步拓展，为患者提供更加安全、有效的治疗选择。
高分子载体材料在药物传递系统中扮演着至关重要的角色。
其中，药用微球是一种由高分子材料制成的药物载体，可实现药物的控释和靶向输送。
本文将重点探讨高分子载体材料在药用微球中的应用及最新进展。
如何利用纳米技术提高药物控释效果
如何利用纳米技术提高药物控释效果纳米技术是一种革命性的科学技术，通过科学精密的控制和制备，将物质的尺寸控制在纳米级别。
在医药领域，纳米技术为药物控释带来了许多机遇和挑战。
药物控释是指通过合适的技术手段，使药物在体内以一定速率释放，以提高药物的治疗效果和减少药物的副作用。
本文将介绍如何利用纳米技术提高药物控释效果。
纳米技术可以通过纳米材料的制备和调控，实现对药物的精确控制释放。
纳米材料具有较大的比表面积和高度可调控的微环境，可以在微观尺度上进行药物的嵌入、吸附、包覆等处理，从而实现药物的控释。
例如，纳米粒子可以包裹药物形成纳米粒子药物复合物，通过纳米粒子的表面、空腔和内部通道等结构特点，调控药物的释放速率和方式。
这种纳米粒子药物复合物可以通过靶向到达疾病部位，释放药物，提高药物的局部疗效。
纳米技术还可以通过纳米载体的应用，提高药物控释效果。
纳米载体是指将药物包裹在纳米尺度的材料中进行运载和释放。
常见的纳米载体包括纳米胶束、纳米颗粒、纳米脂质体等。
这些载体具有良好的生物相容性、药物稳定性和可调控性，能够有效地控制药物的释放速率和方式。
同时，纳米载体还可以通过改变其表面性质和包裹药物的方式，实现对药物的靶向输送和局部释放，提高药物在病灶处的积累和疗效。
纳米技术还可以利用其特殊的生理效应，提高药物控释的效果。
纳米材料具有较小的尺寸和大量的表面反应位点，可以增加药物的接触面积，提高药物的溶解度和可溶性。
这对于一些溶解度较差的药物来说，可以显著提高其溶解度和生物利用度。
纳米材料还具有较大的比表面积和高度可调控的化学环境，可以改善药物的物理化学性质，如药物的晶型、结晶度和稳定性，从而提高药物在体内的稳定性和控释效果。
纳米技术还可以结合其他控释方法，进一步提高药物的控释效果。
例如，纳米材料可以与微观和宏观的载体结合，形成纳米复合载体，以实现不同级别尺度上的药物控释。
同时，纳米技术还可以与其他控释技术相结合，如磁控释技术、pH响应控释技术等，以实现对药物释放速率和位置的更加精准的控制。
HDA 国内外情况简介
HDA国内外情况简介__________________________________________________________________________________ 人体药物吸收研究简介人体消化道药物局部吸收特性研究，简称为人体药物吸收研究（Human Drug Absorption, HDA）是近年来国际制药领域非常活跃的一项新技术，随着近年来制药领域的激烈竞争，HDA研究已成为国际大型制药公司新药开发早期的重要环节。
HDA研究利用定点施药电子胶囊（site-specific delivery capsule，SSDC）、或者遥控施药胶囊（Remote Controlled Capsule, RCC）进行消化道局部吸收特性研究，获得药物在人体中的生物药剂学特性，为新药的早期开发提供重要基础数据，在新药的开发策略制定、特别在复杂新分子实体的药物传输技术中具有重要的应用价值。
HDA研究是降低新药开发风险的新技术常规的新药开发是候选药物经过药效学筛选后，进一步通过体外模型、动物试验等方法判断一种药物是否进入后续开发。
由于人体的体内特性远比我们所认识的复杂，许多化合物在临床试验中淘汰于其生物药剂学特性，如生物利用度不符合要求等，造成巨大的浪费，这也是新药开发风险的主要来源之一。
图1 是某种药物在灵长类动物、啮齿类动物、犬类的生物利用度（bioavailability,BA）的对比，可以看出，药物在动物之间的BA参数相关性非常小，利用这些数据推断在人体中的BA参数，是非常不可靠的。
图1 是某种药物在灵长类动物、啮齿类动物、犬类的生物利用度的对比人体药物吸收数据对于提高早期开发中的筛选率具有重要意义，但是，在药物早期开发阶段获得人体药代动力学特性面临技术与伦理上的多重困难。
SSDC技术的发展使得HDA研究变为可能，而高灵敏度药物分析技术和微剂量给药技术(Human Microdosing)的发展，使得HDA研究可以在更安全、更符合伦理规范的框架下进行。
靶向药物控释体系,智能化药物控释体系
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被动靶向不仅与主动靶向同等重要，而且在主动靶向系统中药物 靶向的被动件成分也不可忽视。原因如下： （1）生物体的绝大部分属于非靶部位，尽管肝脏是最大的靶部位 之一，其质量也仅占体重的2％，对应体内98％的部位可被认为是非 靶区。这样，主动靶问给药经占身体大部分的非靶部位的非特异性摄 取后仅剩余很小剂量，仅在这一剂量范围内达到主动靶向。因此，减 少药物载你在非靶部位的非特异性摄取村提高主动靶向系统的靶向性 非常更要。 （2）除对血管内淋巴细胞及血管内皮细胞靶向外，由于多数靶部 位位于血管外．药物载体首先必须透过血管内皮，随后在组织间质中 逐渐渗透才能到达血管外靶部位。即使对于特异性高的主动靶向系统， 如，对细胞表面肿瘤特异性抗原等生物特异性受体导向的药物载 体，也首先必须被动性透过血管内皮。因此药物载体的被动转运比载 体与生物体的特异性相互作用更为重要。 （3）当主动靶向载体携带药物时，一些被功性因素的影响可能变 得非常重要。对于药物—抗体交联物而言，交联的药物会对抗体特异 性产生不良的物理化学相互作用，如，抗体特异性降低及药物—抗体 文联物被非特异性摄取量增加等，而且这一不良作用将随交联药物剂 量增加而增强。当这种不良作用决定并抑制药物与抗体的特异性相又 作用时，定位给药将难以实现。
• （四）响应性凝胶药物控释系统（了解） • （五）聚电解质复合物控释材料：带有相 反电荷的大分子之间通过静电力作用所形 成的大分子复合体。 • 1、pH响应聚电解质复合物 按系统分： • （1）一级靶向；（2）二级靶向；（3）三 级靶向 • 按释药方式分： • （1）局部靶向；（2）感应靶向；（3）物 理靶向；（4）化学靶向；（5）生物靶向
• （四）靶向制剂的特点 • 1、靶向制剂作用特点：能将治疗药物最大 限度地运送到靶区。 • 2、靶向制剂的特征：载体制剂，多采用超 微微粒物。 • 3、靶向制剂的释药特点：评价靶向制剂的 重要指标。
纳米药物的控释系统在药物输送中的应用
纳米药物的控释系统在药物输送中的应用在现代医学的发展过程中，纳米技术的应用日益广泛。
纳米药物的控释系统在药物输送中具有重要的应用价值，可以提高药物的效应和减少副作用。
本文将探讨纳米药物控释系统的原理、应用以及未来发展趋势。
一、纳米药物的控释系统的原理纳米药物的控释系统主要通过纳米尺度的载体将药物包裹在内，实现对药物的精确控制释放。
这些载体可以是纳米粒子、纳米胶束、纳米纤维等，具有较大的比表面积和高度可调控性。
通过调节载体的物理和化学特性，可以实现药物的缓慢释放、定点释放以及响应性释放，从而达到高效药物输送的目的。
二、纳米药物的控释系统的应用1. 癌症治疗纳米药物的控释系统在癌症治疗中得到了广泛应用。
由于癌症细胞的特殊性，纳米药物可以更好地靶向癌细胞，并实现药物的递送和释放。
此外，控释系统可以减少药物在非靶细胞中的累积，减少毒副作用。
2. 神经系统疾病治疗纳米药物的控释系统在神经系统疾病治疗中也具有巨大的潜力。
例如，纳米粒子载体可以穿过血脑屏障，将药物精确输送到脑部，实现对神经疾病的治疗。
此外，控释系统还可以实现对神经递质的调控，以改善疾病症状。
3. 心血管疾病治疗心血管疾病是全球范围内的主要疾病之一，纳米药物的控释系统在其治疗中也有广泛应用。
通过精确控制药物的释放速率和位置，可以实现血管的重新通畅、减少血小板凝聚，降低心脏病发作的风险。
三、纳米药物的控释系统的未来发展趋势1. 多功能纳米药物未来的纳米药物控释系统将更多地发展为多功能化药物，具有同时治疗多种疾病的能力。
例如，可以在一种纳米载体中同时装载多种药物，实现对复杂疾病的综合治疗。
2. 响应性控释系统响应性控释系统能够根据环境或生物体内的信号，实现药物的智能释放。
这样的系统可以根据疾病的程度、局部环境的变化等指导药物的释放，提高治疗的效果。
3. 纳米机器人纳米机器人是纳米技术与医学相结合的一种创新应用。
纳米机器人可以通过自主导航、智能采集和治疗等方式，实现对疾病的精确治疗。
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除了来自于生物学方面的挑战外 ,药物传递芯片的开发还面临来自于技术层 面和法律层面的障碍 ,这些障碍的克服难度更大。装置复杂程度的增加往往以 牺牲可靠性为代价。前述 Langer和 chuan Su的开发思路在于弃繁从简 ,通过减少 可移动部件的使用最大程度地降低装置发生故障的风险。 Madou则采取相反的 路径 ,侧重于备份系统 ,该备份系统包括一个用于消除贮药腔阻塞的“清淤 ”泵 和在人工肌肉失效时产生作用的安全阀。对于不同的研发者 ,共同面临的最大 挑战则在于如何避免智能埋植装置误开和释放致命剂量的药物。
应用：
开发的可埋植芯片已进入长期动物试验阶段。可埋植芯片加上电源 ,体积 与轿车开门遥控器相仿 ,可以在门诊局部麻醉下 ,埋植到腹部的脂肪和肌肉之间 ,可维持一年或更多的时间。释放的药物包括大分子药物和小分子药物。释放 速率可以在埋植前事先设定或在埋植后由临床医生使用无线编程仪器调节。 该装置最终可成为对体内病变作出自动监测和反应的智能体系的组件 ,与体内 其它仪器通过无线通讯方式互动于对充血性心力衰竭和糖尿病的治疗。用于 糖尿病治疗时,可将其视为人工胰脏或内分泌系统起博器。位于加利福尼亚州 的M inimed公司已有监测糖尿病人血糖水平的可埋植装置进入临床研究,但尚 不具备释放大分子药物(如胰岛素 )的功能。2000年 , Langer研究小组在兔子眼 内完成埋植芯片释药 ,该过程对周围组织不产生刺激作用 ;用大鼠进行的试验表 明 ,该装置可以实现精确释药 。Micro CH IPS计划于 2006年开始控释芯片植入 人体实验 。
植入式智能药物释放系统
Madou等报道一种带有普通肌肉功能的植入式智能药物释放系统。该释放系统体积与一根普通的 火柴棍相仿 ,中部有一个或多个贮药池 (图 7)。该装置的释药机制和上述微型药物传递芯片大相径庭 。该装置外覆有大量由水凝胶与聚合物构成的、可收缩的微型环 。每个环的作用都与生物学上的肌 肉相仿 ,受电流刺激时发生收缩、在电压消除时放松 (图 7a)。这些人工括约肌的可控性超过前述 Langer模型中的金电极。 Madou的设计将水凝胶与生物传感器、基因工程蛋白质与药物的靶分子结 合起来考虑。安装了葡萄糖生物传感器的该装置可用于糖尿病人 ,当足量的葡萄糖分子和生物传感器 结合时 ,传感器发生变形 ,激活电流使人工括约肌收缩 ,同时打开充满胰岛素的贮药腔。当葡萄糖水平 降至一定程度后 ,该系统自动关闭。任何埋植物均会面临的身体自然防御机制对外源物质的对抗。解 决的方法在于将仪器的表面设计成与细胞和组织表面类似 ,使得免疫系统不发生发应。类似的解决方 法已经在人工心脏瓣膜和其它装置中得到成功应用。
总结：
MEMS技术在药物传递领域的应用充满了前景。可以预 期 ,随芯片技术的发展 ,现在通行的定时、定量的给药方式 和耗时的服药后检测方式将逐渐步入末途。
电极表面的一些部分使用粘性无孔涂层将电极材料和环境中的电解质隔离,以防有 害腐蚀发生。选用SiO2作为模式保护涂层材料,原因在于其物理性质可以通过不同的 处理方法而发生相应改变。在350℃中等温度条件下,使用等离子体加强的化学蒸汽沉 积法,可获得密度和粘性理想的SiO2膜,有效避免金膜上过多的空隙形成。贮药池中化 学物质的注入可采用精度达0. 2 nl的与计算机控制的对准装置偶联的喷墨印刷法或精 度为nl级的微注射泵。 选用荧光素钠和45 Ca2 + (存在于CaCl2中)作为模式化学物质。辅料为相对分子量为 200的聚乙二醇。注入聚乙二醇和模式化合物后,水份很快蒸发。随后使用薄的粘性塑 料块覆盖贮药池并用金膜封装。厚度为0. 3μm的金膜可以承受20. 67kPa的压强。计算 显示,阳极金膜上由毛细作用形成的压强仅为该值的1 /3。
微型渗透压药物传递系统制造过程： 将厚度为 100μm的带负电荷的光致抗蚀剂(MicroChem SU -8100在清洁的硅片衬底 上成模子 (图 4 a),用于复制微液流元件。在成型的SU -8模顶部滴一小滴 SU -8,形成图 4b所示的圆穹形贮药池。由于 SU -8材料粘度较高 ,底部直径达到 1mm时 ,圆穹的高度 可达 1mm;实际高度也可以通过改变温度调节。将成型的 SU -8模子放在紫外光下固化 后 ,放置于真空干燥器内 2h,当中放入滴有数滴十三氟 -1, 1, 2, 2-四氢辛基 -1-三氯硅烷 的管状瓶对其表面进行硅烷化处理 。制成的供 PDSM成模的 SU -8模子扫描电镜图片见 图 5a。将 10: 1 PDMS预聚合物和固化剂 (Dow Corning Sylgard 184)充分搅拌后在真空中 脱气。
由于所有的化学物质均由芯片上的贮药池释放 ,该装置具备开发成自动化装 置的潜力。将微型电池、多路电路和内存等集成进芯片内 ,将其置放于小型探头 顶部 ,可埋植或吞服 ,通过与微液流组件、生物传感器交联,开发成芯片实验室( labora2 tory -P)中,开发成为埋植用(数字 化)芯片药库( pharmacy -on -a -chip)或智能药片( smart tablets)。该装置适用领域 尚包括医学诊断、分析化学、化学检测、生产过程监控、组合化学以及微生物 学等 。
薄膜材料选用易于沉积、易于成型、低反应性以及在全 pH值范围内的 多种溶液中不发生自然腐蚀的生物兼容性材料。在微量氯离子 的存在条件 下 ,选用材料应有利于形成可溶性氯化物的电位区。满足这些条件的生物兼 容性材料包括金、钛-镍夹层材料等。使用钛-镍夹层材料可以更快地形成电 位区,由于不受环境溶液的影响,可靠性更高。在电位区保持阳极电位可使金 在电解区域形成可逆性溶解。由于电位相当低,不足以引起腐蚀; 而阳极区 域的电势可导致气体逸出和钝化的氧化金或其他氧化物形成使腐蚀减缓或 停止。其他金属,如铜或钛等,在以上条件下会发生自发溶解,或不能形成相 关电位所需的可溶性物质。
药物控释芯片
背景
药物控释指控制化合物释放的时间或释放率。传统药物控释系 统的研究多集中于使用经过化学修饰的特殊高分子材料实现药物 控释效果 。微机电系统 (microelectromechanical systems, MEMS)技术的进步 ,使具有不同功能的微型元器件和显微机电元 件能够规模化生产。将MEMS同药物传递系统 ( drug delivery system, DDS)结合 ,有助于改善现有多种药物的临床治疗效果 , 并在新药研发中扮演重要作用。MEMS用于药物控释系统主要包括 药物控释芯片、渗透压驱动微型药物释放系统、植入式智能药物 释放系统、遥控透皮给药系统、微型泵、纳米微粒包和系统、微 型注射针管阵列给药系统、微型药物输液给药装置、体腔内微型 监测器械、高温微型阀、用于微液流标记的三维微阵列管道系统 、皮下微型针刀等。
渗透压驱动微型药物释放系统
Yu -Chuan Su等报道根据渗透原理制作的全塑料元件构造的微 型药物传递系统 ,该系统勿需电源驱动 。水动力微型药物释放系统 由两个主要部分构成 :位于底部的渗透微激励器和位于顶部的聚二 甲基硅氧烷 ( PDMS)封装 ,结构中包括一个贮药池、一条药物传递 微型通道、以及一个药物传递端口 。
图为制成的药物控释芯片横截面扫描电镜照片。该微型药物传递系统的最 大特点在于全塑料元件、无需电源驱动和所有制造过程均在室温下完成。进一 步的改进包括增加贮药池携药量、增加 PDMS基质使用空间、药物封装前 PDMS 基质的吸水饱和以及通过改变半透膜的面积、厚度和渗透性实现多个药物传递 速率的调节。在开发成为可供埋植的药物传递系统之前 ,微型药物传递系统的生 物兼容性、耐用性、可靠性和与药物之间的反应性将成为重点考虑的问题。
药物控释芯片
英国Nature杂志于1999年公开发表 J. T. San2 tiniJr. ,等的的研究工作 。该 芯片不包含任何可移动部件 ,药物释放通过对覆盖于贮药池和阴极上的阳 极膜施加电压实现。最初发表的芯片尺寸为 17mm ×17mm,厚度 310μm,芯 片上分布有 34个贮药池。视具体用途而定 ,分布在该芯片上的贮药池可超 过 1000个。该装置使用硅片经微电子加工技术顺序加工而成 ,包括紫外光 刻法、化学蒸汽沉积法 (CVD )、电子束蒸发法和活性离子蚀刻法。装置内 包括若干个矩形椎体状的贮药池 ,这些贮药池横穿过硅片 ,上下两端为一大 一小的矩形开口 ,体积为 25nl,小矩形开口处 (面积为 50μm ×50μm)用 0. 3μm厚的黄金薄膜阳极封闭。
该装置单种化合物的脉冲控释释放通过对贮药池加入磷酸缓冲盐 溶液 ,使其获得 + 0. 14V的电压 (以甘汞参比电极为对照 )。使用荧光素 钠作为模型化合物 ,在电势形成 1～2m in后 , 使用荧光分光光度仪即可 探测到贮药池开始释药。同时使用荧光素钠和 45 Ca2 + 作为模型化合 物 ,向贮药池加入盐溶液 ,在不加入盐酸缓冲液的情况下 ,在形成 + 0. 14V电压条件下 ,可以实现荧光素钠和 45 Ca2 +的脉冲释放 ,表明单个芯 片装置能分别释放多种化合物。该装置可以完成多种复杂的药物释放 , 以同步或顺序的方式 ,实现固态、液态、凝胶状物质的脉冲、连续释放 或脉冲 -连续 释放交替释放 ,具有低能耗、尺寸小、反应敏捷等优点。
将预聚合物和固化剂混合物注入模子 , 75℃下固化 2h。 PDMS充分固化后 , 将一根针插入形成传递端口。完全固化后 ,将 PDMS倒模从模子上取下、取去制 作传递端口留下的针 。由于 PDMS膜可以被蒸汽渗透 ,需在其表面加层防渗薄膜 ,以防止贮药池中的液体扩散或挥发至外部环境中。由于PDMS自身表面能较低 , 不能与用作防渗薄膜的 Du2 PontMylarM45材料紧密结合 ,需在结合前对 PDMS和 Mylar材料表面用等离子氧处理。为保证渗透压微激励器有较高的响应率 ,保证 药物传递系统达到相应的传递率 ,渗透压微激励器采用非对称的半透膜结构 ,底 层为厚的多孔材料 ,上边为薄的致密材料。非对称膜将致密材料膜的高选择性、 加厚膜较高的刚性、多孔材料膜和薄膜的高渗透性融为一体 ,从而保证了微激励 器有较高的响应率。
药物传递芯片技术还面临来自其它药物传递系统的挑战。治疗糖 尿病和其它疾病的吸入式药物的开发正方兴未艾。日本 Tohoku大学 Kazushi Ishiyama研究组已经开发成功大头针头大小、磁控的可旋转 刀头 ,该装置有望在继续减小尺度后 ,透过血管系统释放药物或清除 癌变组织 ; Stangel等报道用于测量青光眼患者眼压的微型传感器 ; Schwartz等报道用于治疗眼底病的微型激励器 。微制造技术也用于 制造内含血管网络的聚合物骨架 。