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应用电场加速离子的运动，离子电渗透可以使离子化的药物分子在电场力的作用下主动透过皮肤的生物屏障，提高透皮和吸收的效果。然而由于技术的原因，目前基于离子电渗透的经皮给药技术或装置，都需依赖外接电源或金属基电池来驱动获得电场力，在安全性和便捷性上不甚理想。如果可以使用生物电能，则有望进一步提高离子电渗透的安全性。

中国科学院天津工业生物技术研究所体外合成生物学中心研究团队，首次将柔性可穿戴的酶燃料电池与面膜相结合，在无纺布基底上制备了基于葡萄糖和葡萄糖氧化酶的酶燃料电池，并证实了其可驱动离子电渗透以促进面膜相关有效成分的经皮吸收。

酶生物燃料电池是一种生物燃料电池，是以有机物为燃料，直接或间接利用酶作为催化剂的一类特殊的燃料电池。生物燃料电池能量转化效率高、生物相容性好、原料来源广泛、可以用多种天然有机物作为燃料，是绿色电池，并且在医疗、航天、环境治理等领域有重要的价值。

研究人员为了最大化离子电渗透效果同时保持材料的透水透气以及生物相容性，尝试了多种在无纺布基底上制备柔性电极的材料和方法，解决了电子中介体脱落、酶载量低、接触电阻大、由于碳纳米材料导致的面膜发黑等问题，所制备的酶燃料电池可以10 mM葡萄糖为底物产出约0.4 V的电压和23 μW/cm2的功率密度。其次，研究人员以罗丹明、烟酰胺、阿司匹林和熊果苷为例，对这些分子的经皮吸收效果进行了定性和定量的分析，基于Franz透皮实验的结果证明该离子电渗透面膜在15分钟内可提高2到3倍的分子经皮渗透量。此外，该面膜在基于小鼠急性足炎症模型的活体动物经皮给药实验中也表现出类似的促渗效果。最后，通过红细胞溶血实验和L929活性实验均证实了该面膜材料具有良好的生物相容性。这些结果初步证明了酶燃料电池驱动的离子电渗透面膜技术的可行性，为后续进一步提升其性能和可应用性奠定了基础，也为酶燃料电池驱动其他基于离子电渗透的经皮给药技术的开发提供了参考。

相关论文Enzymatic biofuel cell-powered iontophoretic facial mask for enhanced transdermal drug delivery于近日发表在Biosensors & Bioelectronics上。

参考资料来源：中国科学院天津工业生物技术研究所

关键词： 燃料电池 生物相容性 经皮给药