对于需要长期用药的患者而言，如何精准掌握药物在体内的代谢状况，始终是临床用药的一大难题。美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）的研究团队近期在《科学转化医学》（Science Translational Medicine）发表研究，报告了一种基于微针的可穿戴生物传感器，能够在组织内对药物的药代动力学（pharmacokinetics）进行连续实时监测，为精准医学中的个体化给药提供了新的技术路径。
解决长期制约可穿戴传感器的核心难题
可穿戴微针生物传感器在精准医学领域具有重要的应用前景，但低灵敏度和组织磨损问题长期制约着这类设备的实际性能。此前其他研究团队的同类装置普遍存在灵敏度不足、机械耐久性差的缺陷。
UCLA塞缪利工程学院生物工程师、论文第一作者Jialun Zhu博士表示，研究团队的思路是从根本上重新定位电极的功能——不再将其仅仅视为传感基底，而是将其设计为能够在组织中实现高信噪比、稳健测量的机制核心。
为此，团队采用双层工艺，在微针电极上附加一层微米级厚度的金粘附层，开发出他们所称的"resilient nanostructured bioelectrode"（韧性纳米结构生物电极）。这层金结构不仅增大了针尖的有效表面积，还显著提升了电极的抗腐蚀能力。该传感器分析的是细胞间隙液（interstitial fluids）的生化成分，具有高度的分子特异性。这项研究汇聚了分子与细胞生物学家、生物化学家和生物工程师等多学科团队的共同参与。
连续监测六天，准确追踪肝肾药物代谢
在临床前动物实验中，该生物传感器持续监测药物动力学长达六天，期间准确提供了给药剂量的相关参数，并同步监测了药物经肝脏和肾脏的清除过程。
实验结果显示，在肝功能受损的小鼠模型中，化疗药物伊立替康（irinotecan）的清除速度明显减慢，这一变化被传感器准确捕捉。此外，研究团队还在慢性肾病的不同进展阶段，追踪了多种抗生素的药代动力学变化。
这项能力的临床意义在于：对于治疗窗口较窄的药物，剂量稍有偏差即可能导致药效不足或毒性反应。通过这类可穿戴设备，医生可以实时了解患者对药物的处理能力，从而动态调整给药方案。
成本低廉，具备量产可行性
《科学转化医学》副主编Molly Ogle在同期评论中指出，这项研究展示了微创治疗药物监测及肝肾药物处理功能评估方面的临床前应用潜力，可穿戴技术有望在精准医学中发挥重要作用。
在产业化前景方面，研究团队预测这种韧性纳米结构生物电极可实现规模化生产，每个传感器的成本低于1.5美元。
Jialun Zhu和UCLA团队总结认为，这一平台为电化学生物传感器的高保真体内部署确立了可行的微针方案，能够实现对低浓度分析物的微创、纵向监测，以及对器官功能的实时评估。目前该装置尚未在人体中进行测试，研究团队正推进进一步的精度优化工作。
参考文献：Jialun Zhu et al, Resilient nanostructured bioanalytic microneedle longitudinally monitors preclinical renal and hepatic drug clearance and dysfunction, Science Translational Medicine (2026). DOI: 10.1126/scitranslmed.adr5493
编辑：王洪
排版：李丽
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