近日，北京理工大学机电学院娄文忠教授课题组在体内难触及区域靶向治疗及止血消杀微系统应用方面的重要研究进展发表在Nature旗下国际顶级期刊Microsystems & Nanoengineering（影响因子8.006），相关成果以“A microexplosive shockwave-based drug delivery microsystem for treating hard-to-reach areas in the human body” 为题发表。该工作的第一作者为北京理工大学机电学院博士研究生孙毅，通讯作者为北京理工大学机电学院娄文忠教授和冯恒振博士后，北京理工大学为论文的第一单位。

图1 基于微区精准爆炸冲击波输送靶向药物于体内病灶的示意图

植入式靶向药物输送微系统能够最大限度地提高局部药物功效和减少副作用满足治疗要求。人体食道、胃肠道、呼吸道等内脏器官具有弯曲轮廓，针对管腔内病变，使用现有治疗方式局部给药的能力受限，将靶向药物喷射到这些体内难触及区域可有效提高治疗效果（图1）。

基于此，娄文忠教授团队提出一种基于微区爆炸冲击喷射靶向药物输送微系统，外径毫米级，尾部一根柔性杆可将靶向药物深入体内难触及区域，激发纳米级原位装药，将靶向药物精准喷射到体内病灶区域，靶向药物可获得动能为3.2×10^-4J，通过系统结构优化设计，使冲击波主要沿轴向传播，大幅抑制径向振动，其内纳米级PDMS薄膜，可将爆炸产生铜化合物拦截在管壳内。微系统作用时间百微秒级，不会有温度变化（图2）。

图2  (a) 微系统结构 (b) 植入式靶向释药 (c) 冲击波作用下壳体有效应力变化

进一步的，团队通过实验评估了基于爆炸冲击波喷射靶向药物微系统可行性和生物安全性（图 3）。首次将半导体桥与高密度炸药叠氮化铜实现柔性、刚性材料的三维异构集成，实验验证了理论和模拟的推论。

图3 可行性与生物安全性验证

研究团队相关工作在2021年国际顶会μ-TAS（微型化学分析与生物分析会议）上发表，会议录用率：449/6000。特别感谢北京理工大学机电学院曾庆轩教授、李明愉副教授团队在Process of copper azide的技术支持。

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