在过去几十年中，慢性疾病的发病率和死亡率已超过传染病，成为全球主要的死亡诱因。根据世界卫生组织（WHO）报道，每年约4100万人死于慢性疾病，占全球死亡人数的71%。慢性疾病存在病程长、治愈难等特点，需终身医疗监测和药物干预。需要指出，药物的给药频率和间隔对慢性疾病患者的治疗效果产生显著影响。频繁的给药操作增加了患者的遵循难度，WHO报告指出约50%的慢性病患者未能遵守医疗方案。值得关注的是，一系列可口服和植入的医用器件已被开发，力图实现按需和长期的药物控释，以提高患者的依从性。然而，这些器件通常无法持久，便捷且精准的调节药物的给药间隔和频率，限制了慢性病时序治疗的效果。基于医工交叉融合理念，采用巧妙的工程设计策略，结合生物相容性化学材料，借助科学的药效评价体系，将有望开发长期按需、安全有效的新型皮下给药策略。
2025年6月25日，华中科技大学基础医学院药理系陈伟教授团队（第一作者博士后曾齐）在《Science Advances》发表题为“Smart ultra-long-lasting sequentially triggerable and artfully implantable nozzle system for on-demand drug delivery for chronotherapy”研究成果，构建了一种智能超长效贯序驱动式可植入递药系统（SUSTAIN），该系统集成渗透压驱动模块（osmotic pressure–triggered module, OPTM）、气流生成T型管（airflowgenerated T-pipe, AGT）和药物输注泵（drug infusion pump, DIP），巧妙组装，通过渗透压/气流/可剪切稀化水凝胶智能驱动药物输注，基于产气盐补充端口调控药物输注量，借助水凝胶控制药物缓释，旨在实现长期按需的皮下药物递送。同时，该研究设计了两种辅助器用于高效便捷地按需补充产气盐和皮下植入SUSTAIN系统。该递药系统具有以下三大核心亮点：
（1）智能驱动药物输注：OPTM中半透膜可在氯化钠-组织液之间形成渗透压差，介导水流至AGT，触发产气盐（NaHCO3/KH2PO4）反应生成气流，进而促进载药水凝胶位移、稀化和皮下释放。
（2）按需调控药量: SUSTAIN系统在AGT中预留产气盐补充端口，通过调节产气盐补充量来精准控制载药水凝胶输注量。
（3）药物长效缓释：β-CD/F127复合水凝胶可通过网络截留、疏水包埋等控制药物在皮下缓慢释放与吸收，已在慢病药物（甲状腺激素和司美格鲁肽）的体内递送中展现出显著效果（至少10天）。
图1 SUSTAIN系统的工作原理及潜在应用
图2 SUSTAIN系统用于按需皮下给药的描述性插图
图3 SUSTAIN系统的智能驱动与再补充性能表征
图4 β-CD/F127复合水凝胶性质分析
图5 SUSTAIN系统用于体内递送甲状腺激素药物
图6 SUSTAIN系统用于体内递送司美格鲁肽
图7 SUSTAIN系统的生物安全性评估
本研究巧妙设计了一种由OPTM、AGT和DIP组装而成的SUSTAIN系统，用于长期按需药物递送。该新型递药系统展现出优良的智能驱动性能和再补充能力，实现了药物的高效皮下递送。体内实验证明，SUSTAIN系统可在较长时间（至少10天）内持续皮下输注甲状腺激素和司美格鲁肽，同时以极小侵入性维持有效血药浓度。总体而言，通过将贯序驱动设计策略与复合水凝胶的特性相结合，SUSTAIN系统着眼于多种慢病药物递送（包括但不限于甲状腺激素和司美格鲁肽），可针对慢性疾病治疗与管理提供极具前景的解决方案。
原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adv8734
