综述：膀胱闭环治疗中的连续传感与按需给药技术

这篇综述系统阐述了软生物电子学（soft bioelectronics）在膀胱疾病管理中的创新应用，重点探讨了可穿戴式（wearable）、植入式（implantable）和膀胱内（intravesical）传感设备与药物递送系统的整合。文章揭示了通过闭环系统（closed-loop system）实现膀胱压力/体积实时监测与自适应给药（on-demand drug delivery）的突破性进展，为间质性膀胱炎（IC）和膀胱癌等疾病的精准治疗提供了新范式。

　　

膀胱疾病管理的技术革命：从传感监测到智能给药

膀胱作为人体重要的储尿器官，其功能障碍直接影响生活质量。间质性膀胱炎（IC）和膀胱癌等疾病困扰着全球数亿患者，传统诊疗方法存在侵入性强、监测不连续等局限。近年来，软生物电子学的突破为膀胱疾病管理带来了全新解决方案。

膀胱结构与疾病特征
膀胱壁由尿路上皮、固有层、肌层等多层组织构成。不同疾病累及层次各异：非肌层浸润性膀胱癌（Ta-T1期）局限于黏膜层，而浸润性癌（T2-T4期）会穿透肌层；间质性膀胱炎则主要表现为膀胱壁炎症反应。这些疾病往往需要长期治疗，如膀胱内灌注卡介苗（BCG）或化疗药物，但传统灌注方法存在药物滞留时间短、需反复操作等问题。

无线传感技术进展
新型传感技术正重塑膀胱监测方式：
• 可穿戴超声贴片（如DFree设备）通过外部监测实现膀胱体积测量（精度±14.85%），适用于尿失禁患者
• 植入式应变传感器采用柔性导电材料（如电阻式应变计），可长期监测膀胱扩张（量程0-300%应变）
• 膀胱内压力传感器（如Bladder Pill）通过LC谐振电路实现无线读数（灵敏度1kHz/cmH₂O）

突破性的是，这些设备能与移动终端互联，实现数据实时传输。例如某相位阵列超声贴片可监测0-750mL膀胱容积，误差仅3.2%。

智能给药系统创新
膀胱内给药系统呈现多元化发展：
• 渗透泵（如TAR-200）利用渗透压差实现吉西他滨持续释放
• 磁控纳米颗粒在静态磁场引导下靶向聚集，使药物在肿瘤部位滞留72小时
• 温敏水凝胶（如PVA材料）通过形状记忆效应在膀胱内展开，延长药物释放至14天
• 超声激活微泡可穿透尿路上皮，将药物直接递送至细胞质

特别值得关注的是磁控阀门渗透泵系统，通过外部磁场精确调控给药节奏，解决了传统渗透泵无法按需给药的难题。

闭环治疗系统的构建
将传感与给药模块整合形成闭环系统是当前研究热点。典型架构包括：

1. 传感端：监测膀胱压力（0-20cmH₂O）、体积或生化标志物
2. 控制端：阈值算法或神经网络处理数据
3. 执行端：触发微流体泵或电刺激装置

例如有研究将压力传感器与骶神经调节结合，当膀胱压力超过阈值时自动触发神经刺激，显著改善排尿功能。

技术挑战与未来展望
当前面临的主要障碍包括：
• 能源供应：无线充电（如3D感应线圈）可延长植入设备寿命
• 生物相容性：医用硅胶（medical-grade silicone）和可降解材料减少排异反应
• 抗感染设计：抗菌涂层抑制生物膜形成

未来趋势将聚焦：

• 多模态给药：联合化疗药物与免疫调节剂
• AI辅助决策：机器学习分析排尿模式
• 仿生材料：类膀胱组织力学特性的电子器件

随着材料科学、微纳制造与人工智能的交叉融合，膀胱疾病管理正迈向个性化、智能化新时代。这些技术进步不仅将改善患者生活质量，更为其他空腔器官的诊疗提供了可借鉴的范式。