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飛針送藥——浙大團隊發(fā)明無人機靶向急救給藥系統(tǒng)
來源：浙江大學 2023-01-04
導讀：為了有效解決患者身邊缺乏急救設備，或因無法呼救、交通擁擠、地理位置不便等原因導致的急救不及時，浙江大學藥學院、金華研究院教授顧臻、百人計劃研究員俞計成團隊聯(lián)合浙江大學控制科學與工程學院百人計劃研究員陸豪健團隊交叉創(chuàng)新，發(fā)明了一種基于無人機的靶向遞藥急救系統(tǒng)（Unmanned aerial vehicle (UAV)-mediated first aid system for targeted delivery，uFAST），豐富了在無人機在急救領域的應用，具有廣闊的臨床應用場景。
由無人機傳遞貨物包括藥物并不鮮見，但要精準送達，“靶向”病人投擲并將藥物自動注入體內發(fā)揮藥效，這或許原本只是科幻片中的橋段。現(xiàn)實生活中，對于患有如心肌梗塞、嚴重低血糖、嚴重外傷等突發(fā)疾病的患者來說，如果不及時開展治療，患者面臨著極大的死亡風險，因此及時的給藥是非常重要的。為了有效解決患者身邊缺乏急救設備，或因無法呼救、交通擁擠、地理位置不便等原因導致的急救不及時，浙江大學藥學院、金華研究院教授顧臻、百人計劃研究員俞計成團隊聯(lián)合浙江大學控制科學與工程學院百人計劃研究員陸豪健團隊交叉創(chuàng)新，發(fā)明了一種基于無人機的靶向遞藥急救系統(tǒng)（Unmanned aerial vehicle (UAV)-mediated first aid system for targeted delivery，uFAST），豐富了在無人機在急救領域的應用，具有廣闊的臨床應用場景。相關工作在2022年12月23日刊發(fā)在《先進材料》（Advanced Materials）上，論文第一作者是浙江大學藥學院博士研究生盛濤和浙江大學控制科學與工程學院碩士研究生金銳。
這個無人機靶向急救給藥系統(tǒng)由無人機、投擲給藥裝置和含有緊急治療藥物的微針貼片組成?！帮w針作為一種靈巧的武器經常出現(xiàn)在武俠劇里。”顧臻介紹，“我們團隊這套系統(tǒng)是為了救人，讓無人機飛抵患者，在不用其他力量情況下實現(xiàn)自主給藥。這里的針是載有藥物的微針陣列，用高分子材料制成，長度小于1毫米，疼痛度較小，可以說是可飛行的智能急救針。”
為了實現(xiàn)這個過去難以想象的給藥過程，顧臻團隊設計了一種接觸式觸發(fā)的投擲給藥裝置，內含強力彈簧，以便在接觸皮膚時提供足夠的動力來將微針刺入皮膚。陸豪健介紹，我們使用的無人機可以智能地自動避開障礙物，當無人機搜索和識別病人后，可在適當的高度懸停，隨后釋放投擲給藥裝置，將負載藥物的微針插入皮膚，包覆在微針里的藥物會很快在皮下釋放，通過血液循環(huán)到全身，實現(xiàn)急救。
投擲給藥裝置底部的觸發(fā)器接觸到皮膚表面時，彈簧可以釋放出足夠的能量來使附著的微針插入至皮膚中。“相比于手動給藥，該裝置提供的推力更加均勻，更利于微針貼片扎入皮膚?！庇嵊嫵山忉尩?。那么這個發(fā)明無人機靶向急救給藥系統(tǒng)的可行性如何呢？團隊在嚴重低血糖疾病模型中開展可行性研究。嚴重的低血糖會導致突然暈倒或在夜間睡眠時發(fā)生，而糖尿病患者的連續(xù)血糖監(jiān)測系統(tǒng)能夠實時警示低血糖，因此可以作為應急信號。體內研究證實，浙大系統(tǒng)在低血糖小豬模型中成功實施了快速急救，有效防止了血糖的持續(xù)下降，并促進其上升到正常范圍，證實了該系統(tǒng)能夠有效減輕嚴重低血糖的風險?！白鳛楦拍铗炞C，我們的微針包含了兩個釋放模塊，前端可以快速釋放藥物，后端可以響應血糖變化，若血糖已經平穩(wěn)，則藥物釋放會變慢。”盛濤介紹道。
對于未來應用前景，顧臻表示，未來可在應急救援等領域使用這一系統(tǒng)，同時此項發(fā)明是一個平臺技術，飛行器是智能的，可確保靶向；給藥系統(tǒng)也是智能的，可實現(xiàn)精準用藥。另外，一些可穿戴的生理監(jiān)測設備、先進的檢測或分析系統(tǒng)、新型的給藥方式及給藥設備都可以與無人機靶向急救給藥系統(tǒng)整合，以進一步擴展無人機介導的藥物急救的應用場景與前景。
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