脑内化合物定向递送新策略：灌注联合离子电渗技术突破血脑屏障限制

本研究针对脑部疾病治疗中血脑屏障(BBB)阻碍药物递送的关键难题，创新性提出"灌注联合离子电渗定向递送技术"(IIDD)。研究人员通过植入导管结合双电极阵列，利用10 μA电流驱动带负电的钆对比剂gadobutrol定向迁移，实验证实该技术较传统对流增强递送(CED)显著提升药物靶向性，三维有限元模拟验证其可行性，为胶质母细胞瘤等脑部疾病治疗提供了突破血脑屏障的精准递送新方案。

　　

脑部疾病的治疗始终面临着一个天然屏障——血脑屏障(BBB)的严峻挑战。这道由紧密连接的内皮细胞构成的生理防线，在保护中枢神经系统免受有害物质侵袭的同时，也阻隔了约98%的治疗药物进入脑组织。尤其对于胶质母细胞瘤(GBM)这类最具侵袭性的原发性脑肿瘤，传统化疗药物难以有效到达病灶，导致患者中位生存期仅14.6个月，数十年来预后改善有限。

现有对流增强递送技术(CED)虽能绕过血脑屏障直接向脑组织给药，但其依赖被动扩散和对流的递送方式存在明显缺陷：药物易沿插管回流，空间分布不可控，正常脑组织暴露风险高。当肿瘤位于难以触及的深部区域时，这些局限性更为突出。如何实现脑内药物的精准定向递送，成为突破治疗瓶颈的关键科学问题。

针对这一挑战，来自首尔大学等机构的研究团队在《Journal of Industrial and Engineering Chemistry》发表创新成果，提出"灌注联合离子电渗定向递送"(IIDD)的全新策略。该技术巧妙结合药物灌注与电场控制，通过在脑内植入给药导管和铂电极阵列，利用10 μA安全电流驱动带电药物定向迁移。研究选用临床批准的含钆对比剂gadobutrol作为模型药物，借助MRI可视化技术，系统评估了不同电流持续时间(0-30分钟)下的药物分布规律。令人振奋的是，这项融合工程学与医学的跨界研究不仅证实了电场控制药物走向的可行性，更为脑部疾病精准治疗开辟了新途径。

关键技术方法包括：1)构建含铂电极(0.3 mm厚)的脑内递送系统；2)使用临床批准对比剂gadobutrol(1.0 mmol/ml)作为示踪药物；3)采用10 μA恒定电流进行离子电渗处理；4)通过MRI成像定量分析药物分布；5)建立三维有限元模型模拟电场-药物相互作用；6)开展离体与在体大鼠脑实验验证。

【IIDD与离体脑实验】研究团队首先在离体大鼠脑模型中验证IIDD的有效性。未施加电流的对照组(IIDD_0)中，gadobutrol仅通过被动扩散局限在注射点周围。而施加10 μA电流后，带负电的药物分子明显向阳极定向迁移。电流持续时间与迁移距离呈正相关，30分钟处理组的药物分布面积较单纯CED显著扩大，证实电场控制可有效引导药物走向。

【在体实验验证】在活体动物实验中，研究人员观察到相似规律。电流应用组的gadobutrol在T₁加权像上呈现沿电场方向的条带状分布，与模拟预测高度吻合。组织学分析显示，10 μA电流处理未引起明显脑组织损伤，证实该参数下的生物安全性。

【计算模型】通过三维有限元建模，研究团队成功复现了实验观察到的药物迁移模式。模型显示电场强度与药物浓度梯度共同决定了带电分子的运动轨迹，为优化电极配置和电流参数提供了理论依据。

【讨论与结论】这项研究首次证实了离子电渗技术调控脑内药物走向的可行性。相较于传统CED，IIDD系统通过电场引导实现了三大突破：1)克服药物沿插管回流问题；2)显著提升靶向递送精度；3)减少正常组织暴露风险。采用临床已批准的器械和药物(铂电极、gadobutrol)更增强了转化潜力。

研究团队特别指出，该技术的普适性使其不仅适用于带负电药物，通过调整电极极性，同样可驱动带正电分子定向迁移。对于胶质母细胞瘤等位置深在的脑肿瘤，IIDD可望实现"绕开血脑屏障、精准打击病灶"的治疗目标。未来通过优化电极阵列排布和电流参数，或将进一步拓展其在神经退行性疾病、癫痫等脑部疾病治疗中的应用前景。

这项由Han Bi Ji、Jae Hoon Han等共同完成的研究，获得韩国国家研究基金会等多个机构资助，相关技术已申请国际专利(18/497,431)。其创新价值不仅在于提出新的递送方法，更开创了"电控药物"的脑内精准治疗新模式，为突破血脑屏障这一医学难题提供了工程学解决方案。