植入式給藥系統在局部按需給藥和治療中發揮著重要作用。結合材料和結構的設計，現有的藥物遞送系統可以滿足各種病理環境下的給藥需求，如皮下、肌肉、血管等。然而，目前大多數藥物遞送系統只能被動釋放藥物，只有當材料降解或藥物與材料的結合鍵被破壞時，藥物才會被釋放。被動釋放只能通過材料與環境的相互作用實現藥物的泄漏和擴散。它們不能精確控制藥物的釋放時間和釋放速率。并且，大多數藥物遞送系統的功能單一，不能針對復雜的病理環境進行雙重或多重給藥。此外，現有的大多數藥物遞送裝置都是基于不可降解材料，這些材料在藥物釋放后不能被機體完全吸收。因此，理想的主動控制給藥裝置應該具有如下特征：(1)保證藥物零泄漏，藥物釋放后能在體內完全降解；(2)可以根據需要精準調控藥物釋放行為；(3)具有廣譜載藥能力和多功能遞送能力；(4)滿足不同病理環境的植入需要。

為了解決以上問題，研究團隊提出一種可生物降解的主動控制藥物遞送系統，與現有的研究成果相比，該系統的串聯式閥門結構簡化了一對一的控制器/電極到閥門的控制方式，使其能夠通過一個控制單元精確控制多個藥物儲存室的開啟?？刂破鞯臏p少和腔室的縱向排列結構進一步減少了系統的面積和體積，使該系統能夠進行多功能的藥物遞送，同時兼具柔性、可穿戴性和微型化特征。該系統不僅可用于皮膚等大尺寸組織/器官的藥物遞送，也可用于血管等小尺寸組織/器官的藥物遞送。

此外，有線電控使其能夠更靈活、更精確地控制藥物釋放，減少組織對信號的屏蔽或遮擋，使系統不僅能按計劃給藥，還能隨著疾病的變化實時調整藥物釋放行為。該系統具有個性化醫療的能力，能夠應對不同患者的藥物遞送需求。在兼顧以上性能的同時，該系統還具有更多的藥物遞送模式。通過改變藥物儲存室的數量和藥物的順序，這種系統可以實現同一藥物的脈沖式釋放，不同藥物的順序釋放，以及長期和短期雙時間線藥物釋放，以解決復雜的臨床給藥需求。該主動控制系統的多功能性可以減少口服多種藥物或植入多個藥物遞送裝置的副作用，這對治療伴有并發癥的復雜疾病具有重要意義。

技術描述

該裝置由可降解金屬鎂和聚乳酸-羥基乙酸共聚物（PLGA）、聚乳酸（PLA）封裝薄膜組成，其中鎂箔既是載藥系統的閥門對儲藥室內的藥物起到封閉作用同時又成為電路陽極?？刂破鞯碾姶碳ぴ陉枠O鎂閥門和陰極電極之間產生偏壓，使鎂閥門表面發生不可逆的法拉第反應（Mg → Mg2++ 2e−)。這種反應在鎂閥門與聚乳酸儲藥室交界處表現為劇烈的縫隙腐蝕，并最終腐蝕降解貫穿閥門使其對儲藥室的封閉作用失效，釋放儲藥室內的藥物。

研究結果表明，外加電壓、閥門厚度和閥門面積對閥門的打開時間具有顯著影響，閥門面積還可以顯著影響藥物的釋放速率。通過控制以上參數，該系統能夠對藥物釋放行為進行精準控制。為了實現多功能藥物遞送，該團隊設計了串聯式閥門，使鎂閥門沿Z軸方向對齊，與PLA一起構建成多個腔室。儲藥室內搭載相同的藥物時該系統能夠進行脈沖式藥物釋放；儲藥室內搭載不同的藥物時該系統則能夠進行順序式藥物釋放。此外，PLGA內搭載的藥物會隨著降解緩慢釋放，與閥門控制的快速藥物釋放一同構成雙時間線藥物遞送功能。整個系統的可生物降解性使其潛在副作用降到最低。