作者:顾臻等 来源:《先进材料》 发布时间:2022/12/27 9:25:10
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科学家发明无人机靶向急救给药系统

 

 急救信号的接受、急救目标的识别定位以及安全无碰轨迹的生成。(浙大供图)

对于患有如心肌梗塞、严重低血糖、严重外伤等突发疾病的患者来说,如果不及时开展治疗,患者面临着极大的死亡风险,因此及时给药非常重要。

为了有效解决患者之需,浙江大学药学院、金华研究院教授顾臻、研究员俞计成团队联合浙江大学控制科学与工程学院研究员陆豪健团队交叉创新,发明了一种基于无人机的靶向递药急救系统,丰富了在无人机在急救领域的应用,具有广阔的临床应用场景。相关成果于12月23日刊发在《先进材料》上。

这个无人机靶向急救给药系统由无人机、投掷给药装置和含有紧急治疗药物的微针贴片组成。“飞针作为一种灵巧的武器经常出现在武侠剧里。”顾臻介绍,“我们团队这套系统是为了救人,让无人机飞抵患者,在不用其他力量情况下实现自主给药。这里的针是载有药物的微针阵列,用高分子材料制成,长度小于1毫米,疼痛度较小,可以说是可飞行的智能急救针。”

为了实现这个过去难以想象的给药过程,顾臻团队设计了一种接触式触发的投掷给药装置,内含强力弹簧,以便在接触皮肤时提供足够的动力来将微针刺入皮肤。陆豪健介绍,我们使用的无人机可以智能地自动避开障碍物,当无人机搜索和识别病人后,可在适当的高度悬停,随后释放投掷给药装置,将负载药物的微针插入皮肤,包覆在微针里的药物会很快在皮下释放,通过血液循环到全身,实现急救。

投掷给药装置底部的触发器接触到皮肤表面时,弹簧可以释放出足够的能量来使附着的微针插入至皮肤中。“相比于手动给药,该装置提供的推力更加均匀,更利于微针贴片扎入皮肤。”俞计成解释道。

那么这个发明无人机靶向急救给药系统的可行性如何呢?团队在严重低血糖疾病模型中开展可行性研究。

严重的低血糖会导致突然晕倒或在夜间睡眠时发生,而糖尿病患者的连续血糖监测系统能够实时警示低血糖,因此可以作为应急信号。

体内研究证实,浙大系统在低血糖小猪模型中成功实施了快速急救,有效防止了血糖的持续下降,并促进其上升到正常范围,证实了该系统能够有效减轻严重低血糖的风险。“作为概念验证,我们的微针包含了两个释放模块,前端可以快速释放药物,后端可以响应血糖变化,若血糖已经平稳,则药物释放会变慢。”盛涛介绍道。

对于未来应用前景,顾臻表示,未来可在应急救援等领域使用这一系统,同时此项发明是一个平台技术,飞行器是智能的,可确保靶向;给药系统也是智能的,可实现精准用药。另外,一些可穿戴的生理监测设备、先进的检测或分析系统、新型的给药方式及给药设备都可以与无人机靶向急救给药系统整合,以进一步扩展无人机介导的药物急救的应用场景与前景。(来源:中国科学报 崔雪芹)

相关论文信息:https://doi.org/10.1002/adma.202208648

 
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