麻省理工：增材制造技術(shù)實現(xiàn)無線緊急救援的藥物輸送裝置

2025年7月，來自麻省理工學院（MIT）的研究團隊開發(fā)了一種新型無線增材制造設備，旨在實現(xiàn)緊急藥物輸送。這項研究已經(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)無線設備主動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，往往需在使用前進行重新溶解，增加了實施的復雜性。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。



研究內(nèi)容
本研究的核心在于設計并開發(fā)一種小型化、輕量級且無線的藥物輸送裝置，能夠?qū)Ω深w粒藥物進行有效的存儲和主動釋放。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存并能夠在體內(nèi)快速釋放。

這款無線藥物輸送設備利用形狀記憶合金（SMA）作為驅(qū)動組件，使其能夠在接收到熱能時快速釋放儲存的藥物。具體而言，設備內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括一個孔狀儲藥倉，用于存儲壓縮成顆粒的藥物，且通過薄膜密封。SMA在加熱超過其轉(zhuǎn)變溫度時，可以迅速改變形狀，完成封閉狀態(tài)的打開，從而實現(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計

研究者在小鼠模型體內(nèi)進行了多次實驗，驗證了該設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，以實現(xiàn)及時的治療效果。實驗結(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，動物的血糖水平迅速得到改善，顯示出良好的臨床應用潛力。



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，并實現(xiàn)了緊急情況下的快速藥物釋放。該設備具備高度的靈活性和可靠性，以及在急救醫(yī)療中廣泛應用的潛力。

展望
未來，研究團隊計劃進一步優(yōu)化設備的設計，包括在大動物模型中的應用驗證，以實現(xiàn)更精確的藥物劑量控制。此外，研究還將在設備的功耗方面進行降低，以達到全面無線和長續(xù)航的需求。隨著對干粉藥物更高效的副成分篩選和改進，該設備有望在緊急醫(yī)療和糖尿病等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更廣泛的應用，同時為急救治療科技發(fā)展開辟了新方向。

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