中科院制備出酶燃料電池驅動的離子電滲透面膜

　　離子電滲透，是一種離子流在電場力的驅動下在介質中有向擴散的物理過程。基于此原理，離子化的藥物分子在電場力的作用下可主動透過皮膚的生物屏障，提高透皮和吸收的效果。然而目前基于離子電滲透的經皮給藥技術或裝置，都需依賴外接電源或金屬基電池來驅動獲得電場力，在安全性和便捷性上不甚理想。酶燃料電池是一種新型的燃料電池，可通過生物酶在電極上的催化，將廉價底物中的化學能直接轉化為電能，在柔性可穿戴電子器件供電和傳感等方面展示了應用潛力。鑒于其良好的產電性能、優異的安全性和生物相容性，酶燃料電池可提供產生電場力所需的清潔、安全、低成本的電能，進而促進藥物經皮吸收，有望為基于離子電滲透的經皮給藥技術提供了新的能源解決方案。

　　中國科學院天津工業生物技術研究所體外合成生物學中心研究團隊，首次將柔性可穿戴的酶燃料電池與面膜相結合，在無紡布基底上制備了基于葡萄糖和葡萄糖氧化酶的酶燃料電池，并證實了其可驅動離子電滲透以促進面膜相關有效成分的經皮吸收。首先，研究人員為了最大化離子電滲透效果同時保持材料的透水透氣以及生物相容性，嘗試了多種在無紡布基底上制備柔性電極的材料和方法，解決了電子中介體脫落、酶載量低、接觸電阻大、由于碳納米材料導致的面膜發黑等問題，所制備的酶燃料電池可以10 mM葡萄糖為底物產出約0.4 V的電壓和23 μW/cm2的功率密度。其次，研究人員以羅丹明、煙酰胺、阿司匹林和熊果苷為例，對這些分子的經皮吸收效果進行了定性和定量的分析，基于Franz透皮實驗的結果證明該離子電滲透面膜在15分鐘內可提高2到3倍的分子經皮滲透量。此外，該面膜在基于小鼠急性足炎癥模型的活體動物經皮給藥實驗中也表現出類似的促滲效果。最后，通過紅細胞溶血實驗和L929活性實驗均證實了該面膜材料具有良好的生物相容性。這些結果初步證明了酶燃料電池驅動的離子電滲透面膜技術的可行性，為后續進一步提升其性能和可應用性奠定了基礎，也為酶燃料電池驅動其他基于離子電滲透的經皮給藥技術的開發提供了參考。

　　該研究獲得了國家重點研發計劃的支持，相關發明ZL已被授權，相關論文發表在Biosensors & Bioelectronics上，天津工業生物所博士生李澤華為論文第一作者，張以恒研究員、朱之光研究員為論文共同通訊作者。