超声促渗数千年来，经皮给药在医疗领域发挥着巨大的作用。目前，加速药物递送的策略主要包括常规化学增强剂、离子导入、超声促渗等。其中，超声促渗（sonophoresis）是利用超声波将药物送入/通过皮肤。与传统的化学增强剂和离子导入相比，超声促渗可以在更大的分子量范围内增加皮肤渗透性，最大可达数万道尔顿（尺度在纳米级水平）。一般来说，超声促渗包括低频超声促渗（LFS，20-kHz）和高频超声促渗（HFS，≥0.7MHz）。这两种方法都主要基于空化效应，但LFS通常作用于皮肤表面，而HFS可作用于皮肤内部。同时，将超声促渗技术应用于人类面部保健是一个很有前景的想法，因为改善面部健康状况对所有年龄段的人都具有重要意义。因此，可基于超声促渗技术开发用于面部保健的可穿戴电子设备。然而，这类面部保健策略目前还面临着诸多挑战。一是需要完美的适形程度（conformalfit）：超声波传播需要介质，但超声波发射探头和皮肤之间的空气会大大降低传播效率，因此探头和面部皮肤之间的完美适形配合至关重要；二是免持个人长期使用性：面部保健过程通常持续数十分钟，在此期间，最好同时能够免持展开其他工作；三是人脸的大面积复杂表面，这也大大增加了可穿戴器件的开发难度。可拉伸电子面膜中科院力学所苏业旺研究员等人提出了一种介可拉伸电子面膜（SEFM）作为面部保健的平台。这种平台集成了各式传感器和执行器，可实现超声促渗功能并促进药物面膜的递药效果。为了克服技术上的挑战，该研究采用半表面部分设计连接的平面硅树脂层和单面软压（SSSP）封装技术制造器件。此外，通过有限元分析和实验，作者还验证了SEFM的机械、热、电和超声波特性。最后，动物实验展现了SEFM具有加速透明质酸（HA）释放的效果，而通过人类面部实验则证实了SEFM可以将皮肤含水量提高20%。相关工作以“StretchableElectronicFacialMasksforSonophoresis”为题发表在ACSNano。一、SEFM机制如图1所示，用于超声促渗的SEFM具有类人脸和耳钩的结构。而在佩戴SEFM前，实验对象还需要佩戴由水、甘油、HA等其他药物组成的药物面膜。SEFM本身是一种夹层结构，其外部和内部分别由白色和透明的可拉伸硅树脂层进行封装，并由集成了超声激发式压电阵列的可伸缩岛-桥网状电路组成。在超声促渗机制方面，超声波的空化效应导致角质层角质细胞之间的空腔产生气泡，振荡的空化气泡导致角质层脂质双层紊乱，实现皮肤通透性的增加。此外，热效应还可以通过增加药物的动能和扩散率、扩张毛囊和汗腺，以及增强治疗区域的血液循环来发挥额外作用。图1SEFM的结构及其作用机制二、SEFM的设计和制造SEFM可伸缩岛-桥网状电路的制造如图2所示。首先，分别在厚度为18μm/μm/18μm的Cu/PI/Cu复合膜的一侧进行光刻和湿法蚀刻。厚铜层的设计对于减少热损耗和确保SEFM的电气性能具有重要作用。而较厚的PI层有助于通过使铜的变形局域化来提高其延展性，从而增强恢复能力和抗疲劳能力。其次，另一层但具备不同图案的薄膜（18μm/μm/18μm厚）也通过光刻、湿法蚀刻、通孔冲孔和铜沉积技术进行制备。随后，制备好的压电元件翻转并焊接到制备的层压膜上，最后通过激光切割得到了可拉伸的岛型网状电路。研究还设计了连接的硅树脂层，并利用SSSP技术对电路进行封装以确保器件对人脸的适形。此外，有机无机复合结构可强化桥联结构的延展性和稳定性；而具有纤细形貌的四柱（four-pillar）设计可使声强均一并保证声场总功率更大。图2SEFM的制备三、SEFM的性能通过有限元分析和实验验证了SEFM的机械、热、压电和超声波特性。研究显示，优异的机械性能主要是由于单侧结构的设计和SSSP技术，即互连仅位于压电元件的一侧。与双面结构相比，单面设计可使器件硬度与人类皮肤在同一个数量级，证明了单面设计的优越性。此外，与单一无机层（破坏应变仅有1.5%左右）相比，复合结构设计的破坏应变大于25%，因此可为器件提供强大的可拉伸性能。最后，通过使用内窥镜共焦显微镜在不同皮肤深度检测罗丹明标记的HA，动物皮肤实验验证了SEFM对加速HA释放的效果。人类面部实验证实，SEFM可将皮肤含水量提高20%，这也验证了器件加速HA释放的能力（图3）。本研究的综合结果表明，开发的SEFM在面部保健应用方面具有巨大潜力。图3SEFM实现HA的经皮给药结论综上所述，作者成功提出了一种可拉伸的电子口罩概念，它可同时满足开篇所提到的三个要求，并且可以用作多功能的人类面部保健平台。在这个平台上，集成了含水量、弹性和粗糙度的纳米/微传感器以及光动力、超声波、射频、加热等执行器，实现了信号监测和主动保健功能。不仅如此，超声促渗功能组件（压电阵列）在平台上的集成还可以促进药物递送，表明所开发的SEFM在面部保健应用方面具有巨大潜力。
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