纳米|MIT大佬《Nature子刊》综述：无线按需给药(涉及PNIPAM水凝胶)( 二 ) 电磁辐射|有效载荷|无线电波

已经提出了另一种设计，该设计采用低临界溶液温度 (LCST) 水凝胶（例如，聚（N-异丙基丙烯酰胺）（pNIPAM））的热触发，由交联的长聚合物链网络制成，以促进药物释放。 LCST 水凝胶在其聚合物链中具有疏水和亲水链段的组合。在低于 LCST 的温度下，水凝胶由于与水的亲水相互作用占主导地位而膨胀并吸收药物。然而，在高于 LCST 的温度下，与水的氢键被破坏，聚合物链之间的疏水相互作用占主导地位，导致水凝胶的消溶胀和货物的释放（图 2e）。该技术已被证明可按需“突发”释放用于干细胞增殖的药物和生物活性蛋白
电磁辐射
电场和磁场的同步振荡产生电磁波（或它们的量子、光子）。电磁辐射的波长范围很广，包括无线电波和微波、红外线、可见光、紫外线、X 射线和伽马射线（图 3）。这些频段为 DDS 和其他医疗设备提供了独特的特性，其中一些尚未被探索。
图 3：电磁辐射谱。
无线电波和微波
射频波是由导体中带电粒子的加速产生的。无线电波的频谱范围低至 30 Hz 至 300 GHz ，对应的波长分别为 10000 km 至 1 mm 。 1 GHz 到 100 GHz 的频谱通常被定义为微波。联邦通信委员会批准的医疗植入通信服务 (MICS)下有两个频段用于医疗植入物和身体佩戴的医疗设备：401-457 MHz 频段，总带宽为 29 MHz ，以及 2360-2400 MHz 频段，专用于医疗体域网 (MBAN)（图 3）。射频波已通过两种通用方法在 DDS 中使用。第一个涉及使用 RF 波进行通信和为 DDS 供电，第二个使用 RF 波来激励 DDS（图 4a）。
图 4：DDS 和电磁场（无线电波）。
图 5：作为皮肤组织中频率函数的光穿透深度示意图。
图 6：DDS 和电磁场（红外线到gamma伽马）。
【展望】
药物输送领域是跨学科的，包括高分子化学、医学、材料科学、生物学和越来越多的电气工程。正如这里所强调的，电气工程可以在智能和功能性 DDS 的设计中发挥重要作用，考虑到纳米电子学的最新进展，预计未来几年电子产品将越来越多地集成到智能 DDS 中。电子驱动的、完全可控的 DDS 可以提供对释放曲线以及释放时间的动态控制。例如，这样的系统可以使化疗方案的释放时间间隔与患者的昼夜节律同步。为DDS添加传感功能还可能实现全自动 DDS ，它可以感知血液含量，检测感兴趣的参数（例如糖）的变化，并触发系统释放适当的有效载荷。 DDS 将治疗有效载荷输送到目标部位的功能在评估疗效方面非常重要，但药物依从性和依从性是影响整体治疗效果的其他因素。开发可以长期（包括终生）在体内驻留的低成本和高功能DDS可以增强公共健康，并有助于降低长期的医疗保健成本。使用数字和电子系统是实现这些目标的最有前途的方法之一。
参考文献：
doi.org/10.1038/s41928-021-00614-9
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