基于微针的生物标志物和药物监测系统，实现糖尿病的药理学驱动治疗
2025-07-13 10:19:46 来源：麦姆斯咨询评论：0 点击：

这项研究揭示了一种创新的基于微针的持续生物标志物和药物监测（MCBM）系统，专为药理学指导治疗而设计，通过双微针传感器持续追踪葡萄糖生物标志物和二甲双胍。

精准医疗和个性化医疗在很大程度上需要以药物监测为基础。这有助于医生理解药物的复杂药代动力学（PK），监控患者对处方的依从性，并调整药物剂量以获得最佳效果。当前的临床治疗药物监测（TDM）依赖于侵入性血液采样和耗时的实验室分析。此外，临床药物监测仅在一个或两个时间点提供循环药物水平分析，导致药代动力学评估不够准确。为了获得可靠的循环药物水平趋势，需要频繁分析样本，这对临床实验室构成了巨大负担。

传统基于血液的治疗药物监测模式无法解决这些挑战，使得实时连续药物监测成为难题。可穿戴药物监测作为一项新兴技术，能够检测生物体液中的药物浓度水平，提供或预测随时间变化的动态、连续的血液药物变化和模式，从而有效预防高血药和低血药事件的发生。在糖尿病治疗和管理方面，抗糖尿病药物监测也没有得到足够重视。对于2型糖尿病的治疗，最常用的一线治疗药物是二甲双胍。因此，二甲双胍的安全性和有效性直接影响数亿患者的临床预后，使其监测系统的开发具有重大的实际意义。然而，在使用二甲双胍控制血糖时，大多数患者采用一刀切的疗法，忽视了可能导致治疗效果不佳或药物过量中毒的个体药代动力学差异。在临床实践中，二甲双胍的检测面临许多挑战，主要原因是缺乏快速有效的检测方法。因此，迫切需要开发一种可穿戴且可靠的实时检测解决方案，以追踪抗糖尿病药物二甲双胍的浓度水平，并建立个体药代动力学模型以指导后续治疗。

微针为疾病检测和药物输送提供了一个有前景的平台，它们能够进行预测性生物分析、药代动力学评估和个性化用药指导。尽管基于微针的系统已被广泛用于检测糖尿病和输送药物，但在基于微针的传感系统中，同时检测间质液葡萄糖和二甲双胍仍然是一个重大挑战。目前的微针器件只能监测糖尿病指标并提供按需的抗糖尿病药物输送，而无法反映间质液中的药物水平。药物载量不足或过量会导致治疗效果不佳或药物过量，而确定血糖水平与治疗药物浓度之间的关系仍具有挑战性。

据麦姆斯咨询介绍，中山大学和以色列理工学院的研究人员在Nature Communications期刊上发表了一篇题为“Microneedle-based integrated pharmacokinetic and pharmacodynamic evaluation platform for personalized medicine”的研究成果。这项研究揭示了一种创新的基于微针的持续生物标志物和药物监测（MCBM）系统。该系统专为药理学指导治疗而设计，通过双微针传感器持续追踪葡萄糖生物标志物和二甲双胍。这一突破通过与可穿戴设备和智能手机APP无缝整合，提供间质液中葡萄糖和二甲双胍水平的实时分析，标志着糖尿病护理的重大飞跃。

基于微针的持续生物标志物和药物监测系统及检测策略示意图

同时检测葡萄糖生物标志物和二甲双胍，以进行个性化治疗

这项技术的核心是一种先进的3D打印双传感器微针，配备基于纳米酶的传感器，确保对葡萄糖和二甲双胍具有卓越的灵敏度和快速检测能力。微针的复杂设计包括增强间质液分析的通道，采用差分脉冲伏安法（DPV）进行精确的生物标志物数据传输。这些数据通过无线方式传输到智能手机APP，以进行分析并提供持续的药代动力学反馈。

基于微针的持续生物标志物和药物监测系统，以及微针细节放大图