本文介绍了一项由Tao Sheng、Rui Jin、Changwei Yang等研究人员共同完成的研究，题为《Unmanned Aerial Vehicle-Mediated Drug Delivery for First Aid》（无人机介导的急救药物递送系统）。该研究由浙江大学药学院、工业控制技术国家重点实验室等多个机构的研究人员合作完成，并发表在《Advanced Materials》期刊上，DOI为10.1002/adma.202208648。
急救对于突发性疾病（如心肌梗死、严重低血糖和中风）的患者至关重要。然而，急救药物的运输延迟以及缺乏专业人员进行药物注射，往往导致严重的伤害甚至死亡。传统的急救药物递送方式依赖于静脉或皮下注射，但这些操作通常需要专业人员执行，且不当操作可能导致二次伤害，如针头断裂、感染和炎症等。因此，开发一种能够快速、自主递送急救药物的系统具有重要的现实意义。
本研究旨在开发一种基于无人机（Unmanned Aerial Vehicle, UAV）的急救药物递送系统（UAV-mediated First Aid System for Targeted Delivery, UFAST），通过无人机自主递送载有急救药物的微针贴片（Microneedle Patch, MN Patch），实现无需人工干预的药物递送。该系统通过接触触发的微针注射器（Contact-Triggered Microneedle Applicator, CTMA）将药物递送至患者体内，以缓解突发性疾病的症状。
系统设计与开发
研究团队开发了UFAST系统，该系统由无人机、CTMA和微针贴片组成。无人机能够接收紧急信号，并根据患者的定位信息自动规划飞行路径，具备实时避障功能。CTMA是系统的核心部分，能够在接触皮肤时释放预存的能量，将微针贴片插入皮肤。微针贴片采用双层结构设计，能够实现药物的即时释放和生物响应性控制释放。
微针贴片的制备与表征
研究团队开发了一种双模式微针贴片（Dual-Mode Microneedle Patch, DM-MN），用于递送胰高血糖素（Glucagon）。该贴片由两层组成：第一层为水溶性聚合物，能够在插入皮肤后立即释放药物；第二层为葡萄糖响应性聚合物基质，能够根据血糖水平持续释放药物。通过光聚合技术，研究人员成功制备了这种双层微针贴片，并通过荧光显微镜和扫描电子显微镜（SEM）对其结构进行了表征。
系统性能测试
研究团队通过模拟和实际实验验证了CTMA的性能。实验表明，CTMA能够提供足够的力将微针贴片插入皮肤，且插入力均匀。此外，研究人员还测试了CTMA在不同释放高度下的定位精度，结果表明在50厘米的释放高度下，定位误差可控制在2.44厘米以内。
动物模型验证
研究团队在胰岛素过量导致的低血糖糖尿病小型猪模型中验证了UFAST系统的有效性。实验表明，UFAST系统能够在几分钟内将血糖水平恢复到正常范围，且与手动按压递送微针贴片的效果相当。此外，研究人员还通过血浆药物浓度监测，验证了DM-MN贴片的药物释放行为。
CTMA的性能验证
实验表明，CTMA能够在接触皮肤时释放足够的能量，将微针贴片插入皮肤。通过高速摄影技术，研究人员捕捉到了微针插入皮肤的过程，并验证了CTMA的插入力均匀且足够强大。
DM-MN贴片的药物释放行为
实验表明，DM-MN贴片能够在低血糖条件下快速释放胰高血糖素，并在血糖恢复正常后减缓药物释放。这种双模式释放行为有效防止了药物过量或不足的问题。
动物模型中的急救效果
在低血糖小型猪模型中，UFAST系统能够在几分钟内将血糖水平恢复到正常范围，且与手动按压递送微针贴片的效果相当。实验还表明，DM-MN贴片在血浆中的药物浓度与血糖水平的变化密切相关。
本研究开发了一种基于无人机的急救药物递送系统（UFAST），能够实现急救药物的自主递送。该系统通过CTMA和双模式微针贴片的结合，能够在突发性低血糖等紧急情况下快速、有效地递送药物，显著提高了急救的效率和安全性。该技术的成功应用为其他突发性疾病的急救治疗提供了新的平台。
创新性
本研究首次将无人机技术与微针贴片结合，开发了一种能够自主递送急救药物的系统，具有较高的创新性。
实用性
UFAST系统能够在无需人工干预的情况下实现急救药物的递送，适用于突发性疾病的急救场景，具有广泛的应用前景。
安全性
通过双模式微针贴片的设计，系统能够根据患者的血糖水平调节药物释放，有效防止了药物过量或不足的问题，确保了治疗的安全性。
研究团队指出，未来可以通过集成柔性材料和可穿戴监测设备，进一步提高系统的插入精度和适应性。此外，该系统还可以扩展到其他急救药物的递送，如经皮乳膏和气雾剂等，为更多突发性疾病的急救治疗提供支持。