【背景簡介】

當前醫療體系高度依賴傳統的面診模式。雖然遠程醫療一定程度上拓展了患者和臨床醫生間的診療模式，但相關技術多局限于疾病篩查與術后隨訪等輔助環節?？纱┐麟娮蛹夹g的興起有效賦能了遠程醫療的發展，通過對生理信號（如心率、體溫、電生理信號等）的連續實時監測，為精準的診斷提供了關鍵基礎。然而，可穿戴電子設備治療功能則是明顯短板，現有技術主要集中于熱療、電刺激等單一物理療法，難以滿足復雜病癥的需求。

癌癥作為一種慢性侵襲性病癥，通常需要聯合物理治療與其他多種治療手段，以獲得理想的療效。在目前的臨床實踐中，標準的干預措施包括化療或通過全身給藥的分子靶向治療。相比之下，局部治療可以直接針對表皮和皮下組織，以最小的副作用為皮膚癌提供可行的解決方案。同時，采用可穿戴器件進行治療，能夠最大程度上減少對患者日常生活的干擾，大大提升其依從性。然而，由于表皮的屏障的作用限制了多數藥物的滲透，同時可拉伸器件中普遍缺乏有效的透皮遞送系統，嚴重阻礙了它們的治療潛力。因此，可穿戴器件中有效的聯合療法，僅在具有開放性傷口的癌癥術后治療中得到了有效實施。

【成果簡介】

針對以上問題，南京大學現代工程與應用科學學院孔德圣與寧興海教授與化學化工學院王曉亮教授合作，提出了一種集成微針的可拉伸電子貼片，可以緊密的貼合表皮腫瘤位置上，并通過智能手機無線控制電熱與化療的聯合療法，有效遏制了腫瘤復發，展示了可拉伸電子技術在治療領域中的廣闊應用前景。相關工作以：“Stretchable and Microneedle-Integrated Electronic Patches with Actively Controlled Chemothermal Therapy for Cancer Treatment”為題發表在《Advanced Functional Materials》上（DOI：10.1002/adfm.202505261）。

【穿戴式可拉伸電子貼片的應用場景】

穿戴式可拉伸電子貼片的應用場景如圖1A所示。可拉伸的電子貼片是由柔性復合納米紡織物、多孔微針和順應性電阻加熱器三部分所組成，被保形粘附在腫瘤部位，在智能手機控制下，電子貼片產生焦耳熱實現局部熱療。同時，在熱驅動條件下，嵌入在納米纖維里的溫敏性載藥顆粒被融化，抗癌藥物被釋放，通過多孔微針穿透表皮進入到腫瘤部位，實現按需釋放的局部化療。進一步，將其利用智能手機藍牙連接，通過遠程輸入指令即可靈活控制抗癌藥物釋放的劑量和頻率。（圖1）

圖1. 用于可穿戴癌癥治療的可拉伸微針集成電子貼片示意圖

【載藥復合纖維紡織品的制備及表征】

利用相變材料成功將抗癌藥物DOX負載并封裝于微載體中（圖2a和2b），并通過超聲噴涂和靜電紡絲工藝，將TPU納米纖維和溫敏性載藥顆粒通過共組裝技術制備出可拉伸的溫敏性復合纖維織物（圖2c）。復合纖維織物表現出良好的拉伸性能（圖2d和2e）并在40.8℃下可實現“熱激活”（圖2f）。在55 °C條件下，復合纖維織物中的DOX在4 h內的累計釋放量 ~89.6 ± 2.7%，而在正常體溫條件下，其累計釋放量可忽略不計（圖2g）。

圖2.載藥復合纖維紡織品的制備

【多孔微針集成紡織DOX敷料的制備及表征】

為了避免用于癌癥治療的活性藥物直接接觸皮膚引起刺激或其他不良反應。在親水處理的復合纖維織物上通過堆疊疏水性TPU纖維得到了Janus紡織品，有效地防止了水溶液中的抗癌藥物直接接觸皮膚（圖3a和3b）和藥物的選擇性釋放。而為了更好的實現透皮治療，將藥物有效的輸送到腫瘤處，該團隊通過3d打印和相分離技術在Janus紡織品上獲得了多孔微針（圖3j和3m）。所制備微針可牢固地附著在織物上，即使在彎曲、拉伸和扭轉的情況下也能保持其結構的完整性（圖3k）并可實現皮膚的穿刺（圖3o和3p）。

圖3.多孔微針集成紡織DOX敷料

【可伸縮微褶皺加熱器】

可伸縮加熱器作為控制其熱致動的核心部件，選用MXene為材料，通過預拉伸形成微褶皺結構（圖4a和4c），可以實現電學性能（圖4d）和熱學性能（圖4e）的穩定，50%拉伸應變下，溫度僅下降4.1℃（圖4h）。

圖4.可伸縮MXene加熱器

【可伸縮電子貼片與電路系統集成實現無線控制】

將可伸縮加熱器與微針貼片粘接，得到用于透皮給藥治療的可拉伸電子貼片（圖5a）。并將其與柔性電路板和鋰電池組裝在一起，構成可自供電的可穿戴系統（圖5c）。將集成后的系統穿戴在小鼠身上，保證其在穿戴治療的同時依然能夠自由運動（圖5h）。

圖5. 可伸縮電子貼片及其在電路系統中的集成

【可伸縮電子貼片集成系統腫瘤治療】

為了評估該可拉伸電子貼片在小鼠體內抑制黑色素瘤生長的效果，將電子貼片貼敷在腫瘤部位。治療結果顯示拉伸電子貼片通過熱療和透皮化療聯合治療的方案，展現出優異的抑制效果（圖6）。

圖6.可穿戴式電子貼片的體內癌癥治療療效。

【總結】

在這項研究中，展示了一種可拉伸的微針集成貼片的開發，用于癌癥治療的可穿戴治療設備。這種貼片的特點是在超纖維紡織品敷料中嵌入相變微載體，允許通過熱激活按需釋放抗癌藥物。微褶皺MXene加熱器確保即使在拉伸變形下穩定的電阻和溫度響應。此外，多孔微針使用3D打印技術在紡織品敷料上精確制備?？蔁o痛地穿透表皮，促進有效的藥物輸送。整個電子貼片柔軟且有彈性，使其能夠舒適地貼合身體，同時保持穩定的界面。此外，將微針集成貼片與柔性集成電路和電池結合在一起，創造了一個可穿戴系統，可通過智能手機的遠程命令執行治療。使用該集成系統對黑色素瘤進行熱療和化療聯合治療，療效高，副作用小。這些結果強調了可拉伸電子在癌癥治療中的巨大潛力

南京大學現代工程與應用科學學院博士生楊程為第一作者，通訊作者為孔德圣教授、王曉亮教授和寧興海教授。

原文連接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202505261

來源：高分子科學前沿

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