《自然》集结全球顶尖力量 浙大领衔共绘智能药物新蓝图

精准医学时代，如何让药物更智能、更精准地发挥治疗作用？一种名为“智能小型化给药器械”（Intelligent and miniaturized drug delivery devices，IMDDDs）的新兴技术，或许正是破解这一难题的关键。

3月26日，浙江大学药学院教授、先进药物递释系统全国重点实验室主任顾臻牵头，携手麻省理工学院、牛津大学、布朗大学、北卡罗来纳大学等机构的国际顶尖学者，在《自然》正刊发表前瞻性述评“Towards intelligent and miniaturized drug delivery devices”。该文章系统梳理了IMDDDs的核心类别与设计原则，并围绕肿瘤、糖尿病、心脑血管疾病等临床场景及未来发展方向展开深入探讨。顾臻担任通讯作者，魏鑫伟研究员为第一作者。

今年全国两会将“生物医药”列为国家新兴支柱产业，“十五五”规划纲要也明确提出“推进全民健康数智化建设”，这标志着健康中国建设正从“保障基本”向“追求优质”转型。浙江大学正处于这一转型的前沿。顾臻介绍：“未来的‘智能药物’，将深度融合人工智能、材质智能与生物智能三大技术。”

与传统通过自组装工艺制备的纳米药物（如脂质体、脂质纳米颗粒）不同，IMDDDs的尺寸多在微米至厘米级别。它们并非单纯的药物载体，而是通过现代制造工艺集成了智能材料、控制模块，甚至活细胞与组织的微型系统。

柔性电子贴片、透皮微针、渗透泵、无线植入器件、智能隐形眼镜、可吞咽电子胶囊等形态各异的器械，通过智能材料与先进算法的融合，可实现药物的长效、靶向、响应性、闭环及程序化释放的精准控制。

智能小型化药物递释器械 IMDDDs 的组件和类别示意图

在这场医药技术变革中，人工智能发挥着核心作用。文章指出，AI不仅能辅助器械的设计与制造，还可优化药物释放模型、预测个体化给药方案，甚至通过机器学习算法实现治疗效果的实时反馈与调控。从“优化设计”到“主动决策”，AI不断拓展着IMDDDs的智能边界。

AI 赋能 IMDDDs 的设计、制造与应用

人工智能提供算法与决策支持，让器械具备“思考”能力；材质智能赋予材料响应特性，使器械能“对症下药”；生物智能则将细胞与组织作为“药物工厂”，让活细胞成为靶向递送的“快递员”和治疗的“执行者”。这三重智能的交互，推动药物递送从单向注射转向“以患者为中心”的双向互动，从被动释放升级为智能调控。

试想未来，你只需戴上手环或吞下胶囊，通过语音指令就能精准控制药物释放。

浙大团队受耳蜗毛细胞启发，利用三维建模和高精度3D打印技术，制备出具有不同长度和直径的仿生人工纤毛阵列。当外界声波频率与纤毛固有频率匹配时，纤毛会发生共振并振动。

团队将不同药物分别搭载于不同纤毛上，构建出“声控胶囊”器件：发射频率1的声波可触发药物A释放，切换至频率2则释放药物B，这正是“材质智能”的生动实践。

受耳蜗毛细胞启发的仿生人工纤毛阵列

如果说声控胶囊是“听指令行事”，那么智能胰岛素已能“看血糖办事”。

通过血糖响应性分子修饰，浙大团队研发的智能胰岛素可与体内血管及血液中的特定蛋白结合：血糖升高时，葡萄糖促使智能胰岛素从蛋白上释放发挥作用；血糖过低时，它又能重新回到血管中。在糖尿病猪模型中，该设计不仅实现了皮下注射后长达一周的平稳血糖控制，还可与AI辅助的胰岛素泵结合，形成“双闭环”智能递送系统，控糖效果优于现有商用单闭环胰岛素泵，这是“材质智能”与“人工智能”的巧妙融合。

新型智能胰岛素及双闭环全自动控糖系统效果图

医院常见的“打吊针”或将成为历史。浙大团队研发的贴敷式输注贴，利用渗透压差驱动药物通过空心微针持续释放，实现大剂量药物的无痛、稳定输注。这个硬币大小的贴片，可维持24小时的药物释放。

这种“微型盐水瓶”让“住院治疗居家化”成为可能。未来，患者可一边输液一边工作、旅行，甚至宇航员在太空中也能采用这种不依赖重力的给药方式。

可穿戴贴敷式输注贴的结构与原理示意图

交通拥堵、地理位置偏远常导致急救延误。浙大药学院团队联合控制科学与工程学院，发明了无人机靶向递药急救系统：无人机接收急救信号后，通过AI技术自主避障、识别患者，在合适高度释放微针投掷装置，将急救药物经皮肤导入体内。

用于急救的无人机药物自主靶向递送系统

还有“以药为墨”的“喷药打印机”：根据智能手机成像结果与AI智能图像分析，打印机将药物溶液精准打印在高分子薄膜上，为色素沉积、白癜风等疾病提供贴合病灶形状和剂量的个性化治疗。

个性化给药贴片的制备与使用示意图

此外，团队利用肥大细胞在过敏反应中的特性，将药物装载于肥大细胞内，当过敏原触发时，细胞自动释放药物；同时开发了基于类器官及组织（如淋巴结）的释药系统，并将这类“活药物”与器械结合实现精准治疗。

智能药物虽前景美好，但会否价格高昂？

通过开发“药物晶体覆膜技术”“高压制剂技术”等实用平台技术，浙大团队正探索智能药物的低成本路径。他们不依赖昂贵材料，而是通过简易工程设计和普通药用辅料实现智能化。

让前沿技术惠及每一位普通患者——这是科学家们的初心。

“这些研究并非凭空而来，都源于临床需求与跨界交流。”顾臻表示。在先进药物递释系统全国重点实验室，学科交叉是常态：药学、化学、医学、生物学、材料学、控制科学、生物医学工程等背景的师生围坐一堂，从不同视角碰撞创新火花。

推动智能药物从概念走向临床，也需汇聚全球智慧。实验室里活跃着来自美国、英国、意大利、新加坡等国的本科生、研究生和博士后，他们与浙大师生共同攻关前沿领域。

从声波响应的材质智能，到模拟胰腺的生物智能，再到无人机靶向急救的人工智能——智能药物正从“被动起效”转向“主动感知、决策与执行”，从“千人一药”迈向“个性化定制”。

从跟跑到并跑再到领跑——浙江大学正以“智能药物与器械”为特色方向，响应国家战略，服务人民健康，书写中国医药技术的未来篇章。

文字记者：浙江大学融媒体中心学生记者团 伍闻博 | 章舒帆 查蒙

图片来源于受访者

原标题：《集结《自然》！浙大、MIT、牛津……共探智能药物未来》

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