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A deep dive into global digital healthcare trends exposes the pros and cons of using technology in decidedly human applications. After a thorough explanation of market drivers, the authors focus on primary and secondary packaging that can enhance distribution safety, improve compliance and perhaps offer an alternative for drug manufacturing.
图片来源：sdecoret – adobe.stock.com
我们生活在一个数字时代。过去十年互联网已经融入人们的日常生活。简化的数字世界不再是信息技术（IT）工程师的专利，计算机已经融入人们的日常生活，帮助他们获得所有领域的知识。社交媒体和这种简化的访问方式（主要通过智能手机）帮助各年龄段的人们“保持联系”，与子女和孙子交谈是老年人学习使用这些技术的主要动机。
但在过去十年里，随着婴儿潮一代的老龄化，数字应用极速发展，特别是在医疗保健领域出现了许多免费或低成本的软件应用。它们让简单的“各年龄段之间的交流和电子邮件”转变为更专业的“用于监测治疗的医疗设备技术解决方案”，或者直接提供有关疾病的知识。
数字系统也可以直接集成到产品中，或者作为新式治疗递送系统集成到药品和医疗包装上。
数字和药物包装
现在我们已经了解了市场驱动因素，接下来让我们看看药物和设备的主要包装，以及解决患者特殊需求的新系统及组件。
对于固体口服形式，我们有多种用于避孕药的包装形式，其中药物依从性是预防意外怀孕的基本方法。已经有随时随地使用的超薄泡罩包装、日记纸打印的泡罩和贴纸，可以提醒何时服用药片（见图1，左图）。包装或配方已经做了许多改进（例如，安慰剂药片可以避免治疗中断问题）。
对于避孕药，拜耳医疗股份有限公司（Bayer Medical GmbH）和巴尔达医疗股份有限公司（Balda Medical GmbH）共同研发了第一款智能药片分配器，名为Clyk 。它凭借直观性和易用性赢得了2012年哥伦布奖（见图1，中图）。该系统可以监控并提供避孕实时信息。它能轻松与手机应用连接，通过“SMS”（智能信息系统，也被称为短信）向用户发送何时服药的提醒。这是一项高科技解决方案，对青少年特别有用。
图1 泡罩包装示例
这些创新都能用于慢性治疗以提高依从性同时减少疏忽。与智能手机连接的药盒即将面世，特别是对那些服用多种药物（通常每天三片以上）的老年人来说，这非常有用。新型安全系统发出警告信号，然后通过GMS网络与患者家属联系，这在合规性或防止药物滥用方面非常有用（见图1，底部中图）。甚至还能在包装中安装数字系统用于监测治疗（见图1，右图）。
另一个例子是：数字系统能用于肺部给药，哮喘或慢性阻塞性肺病等慢性病患者需要此类精心设计的设备，以便在日常生活中顺利使用而不出差错。设计对所有药物形式都非常重要，从2000年代中期开始影响产品功能性和疗效。
2016年2月，美国食品药品监督管理局（FDA）发布了一份将人为因素与可用性工程设计应用于医疗器械的指导文件。其目的是帮助制造商改进设备设计以尽量减少潜在的使用错误，同时防止造成任何伤害。对于许多非加压系统装置，干燥粉末中包含活性药物，预先装在盖子或容器内，它们使用简单，只需三个步骤：打开/吸气/关闭。
对于低剂量药物，计数器和数字屏幕可以避免意外或故意地多次服用活性药物。我们可以添加电子提醒来锁定系统并防止过量用药（见图2，左图）。他们还提出了鼻腔喷雾（e-advancia）和眼科给药（e-novelia）系统，以帮助患者使用设备和监测治疗（见图2）。
注射药物是最受管制的制药行业之一，许多设备可由护士、护理师或患者自己安全地操作和使用。它们最初主要用于胰岛素和糖尿病治疗，现在许多系统可用于其他需定期注射的慢性疾病（见图2，中图）。
例如，内含激素治疗药物（生长激素）的自动注射器装有电子显示屏，可以准确计算出正确剂量，让患者很容易按屏幕说明进行操作（见图2，右图）。数字化可以集成到各种包装平台中，从而安全、可重复地重组/注射产品。一系列新型连接笔或额外连接传感器正在将以前的“老式”注射设备变为强大的联网系统，从而大大改善给药方式。
图2 各种给药途径下的设备集成数字化示例
对于二次包装而言，新产品正在向数字化方向发展。象形图提升了药物识别能力（不管病人的年龄和视力如何），但出现了新挑战：必须鉴定和证明产品的安全性。
过去曾使用过各种全息图和二维码（见图3，左图）。如今出现了智能标签，它通过智能手机将用户连接到一个网站，用于介绍药品及其用途。射频识别（RFID）标签有助于打击假冒产品，提升使用安全性和保存药物。现在，近场通信（NFC）技术创造出“智能”包装，实现了消费者与品牌设备之间的高速通信，这只需三个要素：NFC标签、智能手机（搭载NFC技术）和应用程序。这种智能包装能提供几乎无限多的信息，可通过云端访问，用于认证、教育、疫苗温度安全标签等。
随着智能标签的发展，柔性电子产品以及传感器、电子电路等新兴技术可以直接用于薄而柔韧的塑料薄膜上制造包装。它们能制作出低成本的电子泡罩（见图3，右图），具有多种用途，例如监测粘附性。当患者将药片挤出泡罩包装时会破坏导电线路。集成电子芯片会记录时间和日期；然后数据通过智能手机传输给医生。针对这些泡罩包装的初步医学试验获得了理想结果，但必须改进性能使其更易于使用，同时为评估治疗依从性提供可靠的工具。
图3 智能泡罩示例
数字和药物监测/分发系统
新技术不仅与药物包装有关，还能直接递送有效药物。首例数字药物已经被提议用于严重的精神疾病，这意味着它必须具有完美的治疗依从性。Proteus是一种可摄取的传感器，包含在一片阿立哌唑（Abilify）中，可以记录摄取情况，并且在患者同意的情况下与他们的专业医疗人员和护理师共享信息。FDA于2015年9月首次批准该系统为新药申请（NDA），然后于2016年4月拒绝该系统，要求进行更多试验，最后于2017年11月再次批准该系统。
在可穿戴设备领域，2013年netexpo获奖的“电子纹身”（见图4，左图）是一种小巧、灵活、轻量、可伸缩的贴片，能在皮肤上轻松粘贴数日。它们代表了监测生命体征和传输医疗数据的“一体式”无创技术。电子皮肤温度计于2015年进入市场，用于测定皮肤温度，还能为儿童定制作为其小伙伴（见图4，顶部中图）。
在化妆品中，为了防止过度暴露于太阳紫外线中，在CES 2016亮相的My UV贴片是第一个测量紫外线照射的柔性贴片（见图4，底部中图）。贴片的颜色会随照射时间的变化而变化，从而避免过度暴露在阳光中。该系统已于2018年微型化为指甲贴片，而第一个用于测量皮肤酸碱度的贴片已于CES 2019亮相，进一步表明连接的可穿戴工具可以防止皮肤问题。
顺应这一趋势，韩国研究人员开发了一种电子“智能”绷带，可以检测震颤，存储数据，然后通过比一张纸还薄的贴片将药物传送到皮肤。已成功研发的第一个原型皮肤贴片能检测血糖水平，并且可以在需要时提供药物。谷歌和诺华的研究目标是将糖尿病患者从频繁的手指刺伤和药物注射中解放出来，他们设计的智能隐形眼镜（见图4，右上图）可以测量泪液中的葡萄糖水平，这对患者来说是一场革命。
图4 各种用途的电子纹身
我们还可能见证一场制造过程的数字革命。知名出版物《国际药学杂志》2015年5月发行的一期内容涉及用于制造药物的喷墨和3D打印技术。许多论文探讨了多种应用可能性。
例如，抗癌药物可以印在微针上，而柔性版印刷能制作药物口服薄片以及各种薄膜涂层。针对固体或半固体形式，研究人员正在研究3D打印技术以制备改进的控制释放片剂，如多室片剂和无法用粉末成型实现的特殊几何形状片剂。
3D打印作为一个工业过程已经达到一个新高度。ZipDose技术使用3D打印平台来制备药物，药物本身的溶解速度比传统制造过程更快。药物打印技术可以实现个性化药物，打印针对自己的药物计量。
本文概述了数字世界的发展，新型系统正成为现实，大大改善了治疗和了解疾病的方式。毫无疑问的是我们正处在诊断、药物及依从性工具全面变革的新起点，我们可以针对患者自身特殊性和病状进行个性化定制。接下来的挑战将是如何选择最有效的技术和方法。
所有这些新技术和数字产品都应被视为改进监测、了解治疗、研制新药和改良制造方法的机遇。然而，强大的互联功能不能忽视患者，而应当帮助患者更好地理解疾病与治疗。
数字化不仅仅是一种发展趋势，它代表一种进化，每个人都需要接受这一伟大工具并将其融入日常生活从而帮助患者。
文/Pascale Gauthier，Jean-Michel Cardot
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