基于微针的生物燃料电池与MXene/CNT混合生物电极:基本和生物医学应用
Shoujie Guan1,2, Jingxi Wang3, Yang Yang1,2
1Key Laboratory of Low-grade Energy Utilization Technologies and Systems, Chongqing University, Ministry of Education, Chongqing, 400030, China.
Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)
|September 30, 2025
概括
这项研究引入了带有生物燃料电池的微针贴片,用于自动供电的通过皮肤递送药物. 它增强了像胰岛素这样的大分子的输送,利用从间歇性液体中收集的生物能量.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
背景情况:
- 生物燃料电池通过利用生物流体提供可持续的能源.
- 透皮药物递送系统需要有效的方法来穿透皮肤屏障.
- 基于水凝的微针可以促进间歇性液体提取和药物输送.
研究的目的:
- 开发一种自动供电的水凝微针贴片,用于增强透皮药物输送.
- 整合一个生物燃料电池来采集生物能量以驱动药物释放.
- 为了研究像胰岛素这样的大型药物分子的输送效率.
主要方法:
- 使用MXene/碳纳米管功能化葡萄糖氧化酶生物极子制造水凝微针贴片.
- 将生物燃料电池集成到微针贴片中.
- 在体外和体内测试通过皮肤递送药物用于西普罗夫洛克萨和胰岛素.
- 电子传输,基质吸附和电场效应的理论模拟.
主要成果:
- 集成的生物燃料电池在体内产生了4-5μA的透皮电流和0.28V的开放电路潜力.
- 观察到西普罗夫洛克萨和胰岛素的通过皮肤递送效率和释放率显著提高.
- 水凝的高孔隙性和膨胀能力促进了有效的间歇性液体提取.
结论:
- 拟议的带有集成生物燃料电池的微针贴片是自动供电透皮药物输送的有希望的平台.
- 这项技术可以克服通过皮肤传递大型药物分子的局限性.
- 这些发现支持下一代自动供电的皮肤透过药物递送系统的发展.
