麻省理工：增材制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)無線緊急救援的藥物輸送裝置

2025年7月，來自麻省理工學(xué)院（MIT）的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新型無線增材制造設(shè)備，旨在實(shí)現(xiàn)緊急藥物輸送。這項(xiàng)研究已經(jīng)發(fā)表在Nature Biomedical Engineering期刊上，題目為《Emergency delivery of particulate drugs by active ejection using in vivo wireless devices（通過體內(nèi)無線設(shè)備主動(dòng)彈射顆粒藥物的緊急輸送）》。



研究背景
在急性病癥（如低血糖、過敏反應(yīng)和心臟驟停）的緊急治療中，迅速給藥是生死攸關(guān)的關(guān)鍵。目前，許多液態(tài)藥物在存放和運(yùn)輸中存在不穩(wěn)定性，常常需要冷藏以避免失效。而干顆粒藥物盡管穩(wěn)定，但其輸送方式并不便利，往往需在使用前進(jìn)行重新溶解，增加了實(shí)施的復(fù)雜性。因此，開發(fā)一種既能穩(wěn)定保存又能迅速釋放干顆粒藥物的裝置顯得尤為重要。



研究?jī)?nèi)容
本研究的核心在于設(shè)計(jì)并開發(fā)一種小型化、輕量級(jí)且無線的藥物輸送裝置，能夠?qū)Ω深w粒藥物進(jìn)行有效的存儲(chǔ)和主動(dòng)釋放。此裝置的體積小于3立方厘米，重量不到2克，采用了增材制造技術(shù)（3D打�。�，將藥物以干粉形式儲(chǔ)存并能夠在體內(nèi)快速釋放。

這款無線藥物輸送設(shè)備利用形狀記憶合金（SMA）作為驅(qū)動(dòng)組件，使其能夠在接收到熱能時(shí)快速釋放儲(chǔ)存的藥物。具體而言，設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括一個(gè)孔狀儲(chǔ)藥倉(cāng)，用于存儲(chǔ)壓縮成顆粒的藥物，且通過薄膜密封。SMA在加熱超過其轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，可以迅速改變形狀，完成封閉狀態(tài)的打開，從而實(shí)現(xiàn)藥物的釋放。其能夠穿透因植入而產(chǎn)生的纖維化組織，直接將藥物釋放到體內(nèi)，這一特性對(duì)于提升系統(tǒng)性藥物輸送的效率至關(guān)重要。


△單劑量和多劑量無線緊急救援芯片的材料與設(shè)計(jì)

研究者在小鼠模型體內(nèi)進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了該設(shè)備在緊急情況下如何快速釋放胰高血糖素和腎上腺素等藥物，以實(shí)現(xiàn)及時(shí)的治療效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，裝置能在5分鐘內(nèi)迅速釋放藥物，并且在施加藥物后，動(dòng)物的血糖水平迅速得到改善，顯示出良好的臨床應(yīng)用潛力。



研究結(jié)論
本研究表明，基于增材制造技術(shù)的無線藥物輸送設(shè)備能有效克服傳統(tǒng)藥物輸送裝置在穩(wěn)定性和效率上的不足，并實(shí)現(xiàn)了緊急情況下的快速藥物釋放。該設(shè)備具備高度的靈活性和可靠性，以及在急救醫(yī)療中廣泛應(yīng)用的潛力。

展望
未來，研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)備的設(shè)計(jì)，包括在大動(dòng)物模型中的應(yīng)用驗(yàn)證，以實(shí)現(xiàn)更精確的藥物劑量控制。此外，研究還將在設(shè)備的功耗方面進(jìn)行降低，以達(dá)到全面無線和長(zhǎng)續(xù)航的需求。隨著對(duì)干粉藥物更高效的副成分篩選和改進(jìn)，該設(shè)備有望在緊急醫(yī)療和糖尿病等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更廣泛的應(yīng)用，同時(shí)為急救治療科技發(fā)展開辟了新方向。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41551-025-01436-2