飛針用藥：浙江大學顧臻團隊等發明無人機靶向急救系統，可實現自主緊急治療 _健康小知識

▎藥明康德內容團隊編輯
對于患有如心肌梗塞、嚴重低血糖等突發疾病或嚴重創傷的患者來說，如果不及時開展治療，患者面臨著極大的死亡風險，因此及時的給藥是非常重要的。然而，世界上仍有大量的死亡是由于患者身邊缺乏急救設備，或因病人無法呼救，或因交通擁擠、地理位置不便等原因導致的急救不及時而造成的。
基于此，浙江大學藥學院、金華研究院顧臻/俞計成團隊聯合浙江大學控制科學與工程學院陸豪健團隊交叉創新，發明了一種基于無人機的靶向遞藥急救系統【Unmannedaerialvehicle(UAV)-mediatedfirstaidsystemfortargeteddelivery ， uFAST】，豐富了在無人機在急救領域的應用，具有廣闊的臨床應用場景。相關工作以“UnmannedAerialVehicle-MediatedDrugDeliveryforFirstAid”為題在線發表于AdvancedMaterials上，論文第一作者是浙江大學藥學院博士研究生盛濤和浙江大學控制科學與工程學院碩士研究生金銳。
“我們團隊開發了一個由無人機、投擲給藥裝置和含有緊急治療藥物的微針貼片組成的用于急救的無人機輔助自主給藥系統。其中，無人機可以全自主完成急救信號的接收、急救目標的識別定位以及安全無碰軌跡的生成；投擲給藥裝置可以實現自主給藥，在沒有額外協助的情況下提供急救；微針貼片為急救病人提供了快速起效的智能藥物遞送。 ”顧臻教授介紹了這套可以飛行的遞藥系統。
uFAST系統由無人機、給藥裝置和含有急救藥物的透皮微針貼片組成，可以實現自主的緊急治療。無人機可以通過急救信號和患者的定位信息啟動，并完成應急信號的接收、生成前往目標地點的路線、避障和目標識別等功能。在這個系統中，該團隊利用微針貼片作為急救制劑，這是因為微針是一種方便、安全和高效的給藥途徑。
▲uFAST系統遞送藥物的過程（視頻來源：研究團隊提供）
“為了使微針貼片能夠在無人機的作用下實現給藥，該團隊設計了一種接觸式觸發的微針投擲給藥裝置（Contact-triggeredmicroneedleapplicator,CTMA），以便在接觸皮膚時提供足夠的動力來將微針刺入皮膚。當無人機搜索和識別病人后，可在適當的高度懸停，隨后釋放CTMA投擲給藥裝置，將負載藥物的微針插入皮膚，實現急救。 ”陸豪健博士解釋道。

文章圖片
▲用于急救的無人機藥物自主遞送系統示意圖及實物圖（圖片來源：參考資料[1]）
CTMA投擲給藥裝置主要由觸發元件（觸發器）和儲能元件（彈簧）組成，當CTMA底部的觸發器接觸到皮膚表面時，彈簧可以釋放出足夠的能量來使附著的微針插入至皮膚中。 “相比于手動給藥， CTMA提供的推力更加均勻，更利于微針貼片扎入皮膚。 ”俞計成博士解釋道。

文章圖片
▲CTMA力分布圖以及將微針扎入皮膚的過程圖，比例尺(a)1cm；(b)500μm；(c)1.2cm（圖片來源：參考資料[1]）
【飛針用藥：浙江大學顧臻團隊等發明無人機靶向急救系統，可實現自主緊急治療】該團隊進一步驗證了uFAST在嚴重低血糖疾病模型中急救的可行性。嚴重的低血糖會導致突然暈倒或在夜間睡眠時發生，而糖尿病患者的連續血糖監測系統能夠實時警示低血糖，因此可以作為應急信號，與uFAST配對，及時給予升糖藥（胰高血糖素）。
為了確保胰高血糖素的準確劑量，研究團隊設計了一種雙模式微針貼片，以實現胰高血糖素基礎劑量的即時釋放以及后續劑量的葡萄糖依賴性持續釋放。在胰島素過量引起的低血糖糖尿病小豬模型中，他們證實與微針貼片整合的uFAST可以有效降低嚴重低血糖的風險。