一种尺寸不足一枚硬币的可穿戴贴片，能够识别体内危险的芬太尼暴露，并自动释放用于逆转阿片类药物过量的纳洛酮。这项技术未来或可在无人陪伴的情况下，为过量者提供及时救助，降低意外死亡风险。
该设备由弗吉尼亚理工大学生物系统工程系研究人员研发，名为“iNal贴片”。研究团队由生物系统工程助理教授武金·孙带领，该系隶属于农学院与工程学院。相关研究成果近日发表于《Advanced Science》杂志。
孙表示，通常发生药物过量时，需要有人在场施救，而这款贴片有望让使用者持续获得保护，即使身边没有旁观者也能自动应对。
iNal贴片内置由121根微型针组成的阵列，贴敷后可刺入皮肤，仅到达皮下组织液所在的浅层区域，因此造成的组织损伤很小。贴片还包含装载纳洛酮的多孔二氧化硅纳米颗粒。纳洛酮能够阻断阿片类药物的作用，而覆盖在纳米颗粒孔道上的分子闸门则会对芬太尼作出响应。
当芬太尼到达贴片时，分子闸门会打开，使纳洛酮进入体内。芬太尼浓度越高，释放的纳洛酮数量也越多。每次响应时，贴片只会打开部分孔道，从而保留额外的纳洛酮，以应对之后可能再次发生的芬太尼暴露。
论文第一作者、弗吉尼亚理工大学综合科学学院访问讲师彭辉·赵负责了贴片的研发与测试。他表示，研究面临的最大技术挑战之一，是找到合适的生物材料与微针技术组合，在确保贴片具备机械强度、生物相容性和响应能力的同时，实现可靠、按需的药物释放。
这项技术能够多次释放纳洛酮尤其重要，因为芬太尼的作用时间可能长于纳洛酮。首次纳洛酮剂量失效后，过量症状可能重新出现，因此研究人员希望贴片在芬太尼浓度持续升高时能够再次触发药物释放。
孙强调，这款贴片的定位是减害工具，并非止痛药或其他医疗手段的替代品。阿片类药物被广泛用于合法的疼痛治疗，但如果患者不确定自己是否已经服用过药物，也可能发生意外过量。
研究人员表示，使用者血液中出现一定浓度的阿片类药物是疼痛治疗所需要的，但浓度不应过高。研究团队设计的传感器能够监测阿片类药物浓度，并在其达到预设阈值后，触发拮抗剂释放，从而预防过量。
目前，研究人员使用芬太尼和纳洛酮验证了这一系统。不过，孙表示，这项技术所采用的化学原理有望进一步调整，用于检测其他阿片类药物，或释放能够抵消其作用的其他药物。
研究团队首先在实验室条件下测试芬太尼能否持续触发纳洛酮释放。结果显示，贴片可在数分钟内作出响应；随着芬太尼浓度升高，纳洛酮释放量也会增加，并且最长可持续给药24小时。
随后，研究人员在小鼠身上进行了测试。芬太尼剂量越高，贴片释放的纳洛酮越多；即使小鼠至少三次接触芬太尼，贴片仍能保持响应能力。
赵表示，动物实验是最令人振奋的阶段。看到贴片能够响应芬太尼暴露，并有效逆转阿片类药物引发的影响，说明这项技术或许不仅能在实验室中发挥作用。
与仅接受芬太尼暴露、未使用贴片的小鼠相比，佩戴贴片的小鼠出现的阿片类药物诱发症状明显减少。
研究人员目前没有发现贴片引起明显刺激或其他有害影响，但要实现人体应用，仍需开展更多研究。后续工作需要评估贴片长期使用时的耐久性，确认其能否适应不同类型的皮肤和现实环境，并进一步明确它对不同阿片类药物的响应精度。
这项研究始于2022年，是孙围绕“能够直接回应临床问题的药物递送系统”开展的研究的一部分。孙表示，当他进一步了解阿片类药物过量造成的生命损失后，便认识到这是一个工程技术可以真正发挥作用、并值得努力解决的问题。
孙和赵已经为这项技术提交专利申请。孙目前正在考虑下一步工作，希望将这款贴片从实验室测试推进到未来可能面向实际应用的产品。
孙表示，这是一种非常通用的平台，未来仍有许多发展机会。