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近日，北京理工大學機電學院婁文忠教授課題組在體內難觸及區(qū)域靶向治療及止血消殺微系統(tǒng)應用方面的重要研究進展發(fā)表在Nature旗下國際頂級期刊Microsystems & Nanoengineering（影響因子8.006），相關成果以“A microexplosive shockwave-based drug delivery microsystem for treating hard-to-reach areas in the human body” 為題發(fā)表。該工作的第一作者為北京理工大學機電學院博士研究生孫毅，通訊作者為北京理工大學機電學院婁文忠教授和馮恒振博士后，北京理工大學為論文的第一單位。

圖1 基于微區(qū)精準爆炸沖擊波輸送靶向藥物于體內病灶的示意圖

植入式靶向藥物輸送微系統(tǒng)能夠最大限度地提高局部藥物功效和減少副作用滿足治療要求。人體食道、胃腸道、呼吸道等內臟器官具有彎曲輪廓，針對管腔內病變，使用現有治療方式局部給藥的能力受限，將靶向藥物噴射到這些體內難觸及區(qū)域可有效提高治療效果（圖1）。

基于此，婁文忠教授團隊提出一種基于微區(qū)爆炸沖擊噴射靶向藥物輸送微系統(tǒng)，外徑毫米級，尾部一根柔性桿可將靶向藥物深入體內難觸及區(qū)域，激發(fā)納米級原位裝藥，將靶向藥物精準噴射到體內病灶區(qū)域，靶向藥物可獲得動能為3.2×10^-4J，通過系統(tǒng)結構優(yōu)化設計，使沖擊波主要沿軸向傳播，大幅抑制徑向振動，其內納米級PDMS薄膜，可將爆炸產生銅化合物攔截在管殼內。微系統(tǒng)作用時間百微秒級，不會有溫度變化（圖2）。

圖2  (a) 微系統(tǒng)結構 (b) 植入式靶向釋藥 (c) 沖擊波作用下殼體有效應力變化

進一步的，團隊通過實驗評估了基于爆炸沖擊波噴射靶向藥物微系統(tǒng)可行性和生物安全性（圖 3）。首次將半導體橋與高密度炸藥疊氮化銅實現柔性、剛性材料的三維異構集成，實驗驗證了理論和模擬的推論。

圖3 可行性與生物安全性驗證

研究團隊相關工作在2021年國際頂會μ-TAS（微型化學分析與生物分析會議）上發(fā)表，會議錄用率：449/6000。特別感謝北京理工大學機電學院曾慶軒教授、李明愉副教授團隊在Process of copper azide的技術支持。

原文鏈接：A microexplosive shockwave-based drug delivery microsystem for treating hard-to-reach areas in the human body | Microsystems & Nanoengineering (nature.com)