把药物装进墨盒 浙大团队推出可打印的“个性化给药贴片”

秋冬换季，过敏、痘痘袭来，你是否经历过这样的场景：拿出一支药膏，却看到说明书上赫然写着“一日若干次，取适量”。究竟该用多少？你陷入了沉思……

别小看皮肤病。世卫组织曾称，皮肤病是21世纪人类历史上发病率最高、致残率最高、传染性最强的一种疾病，困扰着全球数十亿人。小如痤疮痘痘，大到皮肤癌症，已知的皮肤病多达上千种。

在常见疗法中，局部治疗，也就是把药物直接用在生病的部位，一直是首选。但就像我们日常会遇到的一样，外用乳霜、软膏、药液等时，存在药量难以精准控制的问题。

然而，药量的把控非常重要：剂量不足，会导致疗效不佳，剂量过高，则可能引起毒副作用。有时，药物还会影响周边的正常皮肤，造成瘙痒、脱皮、刺痛等诸多不必要的麻烦。

如何以个性化的方式精确控制药物释放的位置、范围、剂量，成为当前局部给药系统研发的一个关键挑战。

最近，浙江大学顾臻教授团队与深圳大学黄鹏教授等人合作开发了一种“以药为墨”，可打印的个性化给药贴片，用于皮肤疾病的局部治疗，相关论文发表在高影响力期刊Matter上。

论文通讯作者，浙江大学药学院院长顾臻向记者介绍了这项新奇的发明。“我们做的就是‘因地制宜’，把‘量身定制’的药物递送到特定的病变部位。”顾臻说。

第一步，“扫一扫”识别病灶。

“因地制宜”，先要探清“地形地貌”。

要知道，长在皮肤上的病灶千奇百怪，图案不规整，边缘不清晰。随着治疗过程的推进，病灶的性状还会发生变化。

“皮肤镜”检查是常见的皮肤病诊断手段。主要的分析依据是皮肤的色素沉着程度。

借鉴皮肤镜的原理，团队用一部智能手机，外加微透镜和偏振滤光片构成的“移动显微镜头”，制成了一个简单的皮肤镜。就像下图这样。

使用该设备“扫一扫”病灶部位，连接到电脑软件，就能进行个性化的成像结果分析。

分析过程还能有机器学习技术加持：前期，团队收集了大量图像数据，交由人工智能训练。训练后，计算机就能识别出这是哪一种疾病，应该怎样调节剂量，比起人工分析更高效，也更加准确。

“这是我们专门设计的一个模块。”顾臻介绍，“人工智能技术运用在制药领域，是近几年的一个热点趋势。”

第二步，连接“打印机”。

其实，不用加引号，说的就是我们在办公室用的喷墨打印机。

比如，团队就拿惠普型号5278的打印机进行了改装试验，成本不过几百元。

小时候，你是否想过偷偷往打印机里加一些奇怪的东西？事实上，正是这样有些“淘气”的探索，给了顾臻发明的灵感。

“20多年前，我买了第一台喷墨打印机，墨盒用完以后，我就瞎倒腾，比如往里头加风油精，看打出来是什么样子。后来我又想，能不能把药物溶液也加进去呢？”后来，顾臻与论文第一作者，他课题组的博士后研究员邵俊东一拍即合。

喷墨打印机的喷嘴板由两排直径约为25微米的孔状结构组成，足以打印溶液状态或分散状态下的大多数药物“油墨”，比如药物制剂、大分子、细胞、水溶性化合物、油溶性化合物等等。

打印出的药物贴片，究竟有多精细？研究团队以水杨酸为“油墨”，可把各种图案清晰地印在贴片上，最小图案的直径与打印机喷嘴相同，分辨率能达到1000 DPI。

技术含量，在“墨水”与“纸张”里。

由于要长期附着在皮肤表面，让药物发挥作用，“纸张”要满足多方面的要求：贴合、透气、厚薄适中，还要保证药物打印上去后不会扩散。

作为“纸”的可打印贴片由三层很薄的高分子薄膜组成，通过旋涂技术逐层制备得到。

基底材料为FEP，具有高透明度、不粘性、优良机械性能等特点，为可打印贴片提供力学支撑；中间的保护层为具有多孔结构的PLGA薄膜，可以起到防水透气的作用；载药层为具有水/油溶性的聚合物HPC，具有良好的皮肤粘性，可以用于各种药物的打印和递送。

在皮肤镜成像指导下的药物打印结果显示，贴片上的“墨水”，呈现出与病变的皮肤镜图片精确匹配的高质量、均匀的药物分布，且能够迅速进入皮肤的特定部位，不会明显扩散到周围的皮肤。

这项研究所选的材料都具有良好的生物相容性，环境友好，且个性化可打印药物贴片的制备工艺简单，不需要复杂昂贵的设备，易于实现工业化生产。

目前，研究团队已申请了相关发明专利，正积极推动申请相关临床试验，将这种“私人定制”贴片早日用于临床。

【科学家名片】

2015年，一张密布微小针头的照片入选了《科学》杂志年度图片。这是顾臻研发的“智能胰岛素贴片”，可以根据人体血糖浓度实时响应，释放药物，痛感比皮下注射明显减轻。若能取代传统的针注射手段，将极大减轻糖尿病患者用药的痛苦。

那一年，顾臻被《麻省理工科技评论》评为“全球35位35岁以下青年创新人物”之一。2016年，他获得著名的“斯隆研究奖”。

2020年，顾臻加盟浙江大学，受聘为药学院院长。

提到药学，我们很容易想到的是用化学或生物的方法合成新的药物。

其实，“药物制剂”或者说“药物递送”的手段也是药物创新不可忽视的关键，它们解决的是药物用法和用量的问题，以增强药物的疗效，降低毒副作用为目标。“还有一个重要目的，就是提高病人的‘顺应性’，减轻病人用药的痛苦，让他们的生活质量得到提升。”顾臻说。

这类研究非常强调多学科融合。因此，在顾臻的课题组里，能找到药学、化学、材料、机械加工、电子等各专业的学生。他牵头的浙江大学“智能医药实验室”，也以交叉学科前沿的整合为特色。

顾臻本人也有着丰富的学科交叉背景。他本科毕业于化学系，硕士攻读高分子化学物理专业，博士在美国研究化学与生物分子工程以及机械工程。这些学习与研究背景对他目前开展药剂学研究提供了很好的知识与技术储备。

“交叉往往是高质量创新的源泉。”一直以来，顾臻都笃信这个道理。

或许是习惯于从“交叉”中寻找灵感，顾臻也在科技与人文之间看到了相通的美，那是对生命的关怀，对自然的好奇心，以及对想象力和创造力的追求。

闲暇时，顾臻喜欢拿起画笔，用艺术的语言阐释自己的科学发现。他的办公室里有一面“照片墙”，其中挂着的一些学术期刊的封面，大都是他亲自构思的。顾臻经常在一些演讲中用到这些封面，帮助听众更好地理解背后的科学故事。

比如这张封面，形象的描绘了一种由DNA组成的纳米载体将CRISPR-Cas9基因编辑工具递送到细胞中的过程。“飞碟”代表传送载体“纳米线团”，它发射出的“导弹”，即为基因编辑工具。

又比如，这张独具中国古典意境美的“锦鲤荷花图”，代表了顾臻设计的抗肿瘤制剂“双生物响应性药物递送库”。图中每一元素都有所隐喻——池塘是药物递送库，黑色的浮萍是肿瘤细胞，红鲤鱼（表观遗传药物）和黑鱼（aPD1免疫治疗抗体）一起吃掉浮萍，代表肿瘤细胞被消灭，一朵寓意健康的荷花在右下角含苞待放。

“用这种方式让中国元素登上国外期刊封面，一方面诠释了科学内涵，也传递了作为中国科学家的‘文化自信’。”顾臻说。

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