說起“很酷”的電子醫(yī)療人們首先會(huì)想起日益普及的穿戴健康產(chǎn)品，比如“iWatch”?；蛘呔褪莻鹘y(tǒng)的生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)，象人工器官、生物醫(yī)學(xué)信號(hào)處理、醫(yī)學(xué)成像等。這些現(xiàn)代醫(yī)療技術(shù)對(duì)人類疾病的預(yù)防、診斷、治療、康復(fù)等發(fā)揮著巨大的作用，改變了人類生命的軌跡。但今天筆者要介紹的是醫(yī)藥和微電子技術(shù)擦出火花的一些“很酷”電子醫(yī)療發(fā)明。

諾華、谷歌的“智慧”隱形眼鏡：

最近一兩年賺足眼球的“很酷電子醫(yī)療”當(dāng)屬諾華和谷歌合作開發(fā)的“智慧”和“糖尿病”隱形眼鏡。前者在雙層隱形鏡片之間安裝有自動(dòng)聚焦感應(yīng)電路(如圖)，比如閱讀時(shí)鏡片會(huì)自動(dòng)聚焦到書本，而眺望時(shí)又能迅速聚焦遠(yuǎn)距離的物體。聚焦時(shí)間可以快到1毫秒。而后者在夾層安裝了檢測血糖水平的傳感器，能即時(shí)檢測糖尿病患者的血糖水平。為“怵針”的糖尿病患者即時(shí)跟蹤血糖帶來福音。據(jù)說這兩款隱形眼鏡預(yù)計(jì)在2016年進(jìn)入人體臨床試驗(yàn)，售價(jià)大約每年4500美元。

“智慧眼鏡” 的微電子技術(shù)部分來自神秘的Google X實(shí)驗(yàn)室。Google X實(shí)驗(yàn)室在雙層的隱形鏡片之間嵌入作為傳感器的光敏二極管。這些光敏二極管能根據(jù)眼瞼開合的角度控制進(jìn)光量及視線的上下移動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，隨后將信號(hào)傳輸給液晶從而調(diào)節(jié)鏡片之間的相對(duì)位置而聚焦。諾華下屬眼科公司愛爾康(Alcon)是全球最有經(jīng)驗(yàn)的眼科公司，負(fù)責(zé)這種“智慧眼鏡”的臨床開發(fā)。這種技術(shù)不僅能讓近視的老花眼解脫眼鏡的煩惱，還有望應(yīng)用到象白內(nèi)障等其它眼科疾病。

除了針對(duì)近視/老花眼的“智慧”隱形眼鏡之外，諾華和谷歌還聯(lián)合開發(fā)了一種針對(duì)糖尿病患者的“糖尿病隱形眼鏡”。和“智慧眼鏡”一樣設(shè)計(jì)人員在雙層鏡片之間嵌有微型傳感器，但這不是為了聚焦，而是為了檢測患者眼液中的葡萄糖濃度，并通過無線電信號(hào)輸送到用戶的穿戴電子用品。醫(yī)生能借此更加精準(zhǔn)地管理病人的飲食和服藥情況。這個(gè)產(chǎn)品的雛形由華盛頓大學(xué)電機(jī)工程學(xué)副教授巴芭克•帕維茲在2008年開發(fā)。他設(shè)計(jì)的葡萄糖傳感器使用電極讓微電流流過眼液，并通過測量電流來探測眼液中葡萄糖的濃度，而眼液中葡萄糖濃度可以直接反映血液中的葡萄糖濃度。這些電極同無線電調(diào)頻天線的計(jì)算機(jī)芯片一起，建立在聚酯合成纖維制成的一個(gè)平板襯底上，帕維茲接著將所有這些物質(zhì)鑄模成一個(gè)隱形眼鏡的形狀。后來這個(gè)設(shè)計(jì)被神秘的谷歌X實(shí)驗(yàn)室收購并進(jìn)一步完善。

雖然諾華的首席執(zhí)行官(CEO)喬•希門尼斯(Joe Jimenez)最近在接受美國Fox電視臺(tái)采訪時(shí)信誓旦旦介紹了這兩款智慧眼鏡的前景，且表示將在2016年進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段。但許多人業(yè)界人士尤其對(duì) “糖尿病”隱形眼鏡的可行性還表示三個(gè)方面的質(zhì)疑：(一)糖尿病隱形眼鏡通過測定眼液的葡萄糖水平，但眼液(眼淚)的葡萄糖含量和血糖含量的相關(guān)性還沒有被證實(shí)。(二)、按照目前葡萄糖檢驗(yàn)手段(生物法、化學(xué)法、質(zhì)譜法、物理法)，準(zhǔn)確檢查眼液中微量葡萄糖濃度幾乎是不現(xiàn)實(shí)的事情，更不用說把這些儀器/電路/電池做得這么小以便置于兩層隱形鏡片之間且不影響視力。(三)、谷歌前不久和全球領(lǐng)先的血糖儀生產(chǎn)商Dexcom簽署了合作計(jì)劃，合力打造一款“硬幣大小的”血糖檢測儀。其中Dexcom負(fù)責(zé)傳感器的研發(fā)，谷歌負(fù)責(zé)微型化和數(shù)據(jù)處理工作。這個(gè)合作從一個(gè)側(cè)面暗示糖尿病隱形眼鏡的傳感器開發(fā)并不順利，因此不得不收購Dexcom的技術(shù)。當(dāng)然有錢任性，也許谷歌會(huì)把這款新開發(fā)的血糖傳感器用于隱形眼鏡的開發(fā)。

糖尿病是一種嚴(yán)重的慢性病，不僅人數(shù)眾多(平均每19人中就有1人患有糖尿病)，且一旦血糖指數(shù)失控，患者將面臨包括眼、腎、以及心臟損傷等諸多并發(fā)癥。如果糖尿病隱形眼鏡能如期面世，并即時(shí)、準(zhǔn)確地監(jiān)測患者的血糖指數(shù)(每秒讀取一次)，對(duì)糖尿病患者來說顯然是一個(gè)革命性產(chǎn)品。衷心希望谷歌X實(shí)驗(yàn)室推出一款象谷歌無人駕駛汽車一樣信賴可靠的“很酷”電子醫(yī)療產(chǎn)品。

即時(shí)3D打印藥片？

3D打印技術(shù)日漸普及，大到飛機(jī)大炮小至人體器官，聽上去好象“無所不能”。應(yīng)用到制藥工業(yè)有人預(yù)測將來可以取代藥房即時(shí)打印“個(gè)體化藥片”。他們想象將來的醫(yī)生處方也就是一個(gè)二進(jìn)制的“條形碼”，用日益普及的自助3D打印機(jī)一掃隨后就得到適當(dāng)?shù)乃幬?。這個(gè)說法聽上去好象“似乎有理”但顯然歪曲了3D打印藥片技術(shù)。

事實(shí)上今年8月美國FDA已經(jīng)批準(zhǔn)了首款用3D打印技術(shù)制備的SPRITAM®藥片(左乙拉西坦速溶片)，用于和其它抗癲癇藥物聯(lián)合治療成人或兒童患者的部分性發(fā)作、肌陣攣發(fā)作、以及原發(fā)性全身癲癇發(fā)作。當(dāng)然Aprecia制藥公司的左乙拉西坦速溶片和以上的“個(gè)體化”3D打印藥片有本質(zhì)的區(qū)別。 SPRITAM®實(shí)際上就是一種制劑生產(chǎn)技術(shù)，通過3D打印技術(shù)使新型制劑內(nèi)部成多空狀，因?yàn)閮?nèi)表面積高能在短時(shí)間內(nèi)被很少量的水融化。這樣的特性給某些具有吞咽性障礙的患者帶來了福音。在美國每年有300多萬人受到活動(dòng)性癲癇病的困擾，其中有超過14%是兒童患者。相當(dāng)一部分患者往往具有一定程度的吞咽性障礙，常發(fā)生嘔藥、卡藥等情形影響藥效的發(fā)揮，也有些兒童對(duì)口服藥片具有畏懼和排斥心理，不愿意按時(shí)服藥。3D打印技術(shù)制備的SPRITAM®有益于這些患者的給藥依從性。

除此之外，每片SPRITAM®的載藥量和傳統(tǒng)制劑相比也明顯提高。尤其是對(duì)于一些需要一次性服用大劑量藥物的患者來說，這種“速溶片”可以極大地減輕這些患者服藥的痛苦。當(dāng)然3D打印的輔料和活性成分還是藥物。

麻省理工學(xué)院的“微針膠囊”

很多藥物比如大多數(shù)的生物制劑口服無效。這些藥物口服要么無法吸收，要么在沒有進(jìn)入血液之前被消化系統(tǒng)分解。而許多人又害怕打針，所以如果能把把針劑做成口服藥丸將是一個(gè)巨大市場。正因?yàn)榇?，近年來也出現(xiàn)了很多設(shè)計(jì)理念，最引人注目的可能是麻省理工學(xué)院的一個(gè)學(xué)生設(shè)計(jì)的“微針膠囊”。

麻省理工學(xué)院化工系的一個(gè)叫Carl Schoellhammer的28歲學(xué)生在世界頭號(hào)發(fā)明家Robert Langer教授指導(dǎo)下發(fā)明了一種“微針膠囊”(Microneedle Pill， mPill)。如上圖所示，mPill是表面布滿小針頭，但這些針頭被一種pH敏感物質(zhì)裹住的一種“膠囊”。外部的pH反應(yīng)層不僅覆蓋針頭同時(shí)也讓吞咽更加容易。在這個(gè)滿是針頭的不銹鋼膠囊里裝入適量的藥品，一旦病人把它吞下，在到達(dá)腸道后，表面的保護(hù)層就會(huì)因pH的變化而溶解，針頭因此刺入周圍腸壁，直接將藥物注射入血液。因?yàn)槟c道內(nèi)壁缺乏疼痛神經(jīng)，這種膠囊比傳統(tǒng)注射的疼痛感要小得多。

雖然上述的微針膠囊布滿鋼針看上去很可怕，但通過X光對(duì)豬等動(dòng)物實(shí)驗(yàn)跟蹤表明這種微針膠囊實(shí)際上很安全，布滿鋼針的膠囊能順利排出體外。而且動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，一個(gè)灌注胰島素的“鋼針膠囊”的給藥效果等同或優(yōu)于傳統(tǒng)的皮下注射(點(diǎn)擊查看錄像效果)。

為了避免個(gè)別“微針膠囊”發(fā)生意外無法排出體外，Schoellhammer還開發(fā)另一種版本的膠囊，即使用混有藥物的糖制成的實(shí)心針頭。作用都是一樣的，針頭穿入消化道表層，直接將藥物送至血液，不過這時(shí)候針頭本身也會(huì)溶解，最后只剩下不帶針的膠囊。位于加州的Rani Therapeutics的“糖針膠囊”設(shè)計(jì)原理相同，但是使用可降解的“糖針”并通過酸化反應(yīng)啟動(dòng)。和“微針膠囊”相比前者的優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確性/再現(xiàn)性好但需要順利通過腸道排出，而后者優(yōu)勢是生物降解但啟動(dòng)準(zhǔn)確性(對(duì)裝置的要求更高更精密)、可加工性有所不如。如何精確地控制“糖針膠囊”在十二指腸/結(jié)腸啟動(dòng)“微針”是一個(gè)技術(shù)考驗(yàn)。

如果說20年后70%的汽車將是電動(dòng)汽車，傳統(tǒng)汽車將逐漸退出歷史舞臺(tái)，那么20年后制藥工業(yè)除了會(huì)出現(xiàn)更多的顛覆性新藥之外，也會(huì)邁入電子化、數(shù)字化時(shí)代。相信以上這種通過電子化、數(shù)字化改良那些還不是很理想傳統(tǒng)藥物的發(fā)明會(huì)越來越多，諾華和谷歌的碰撞只是一場新醫(yī)療革命的開端。