可穿戴設(shè)備因其便攜性和在醫(yī)療保健生物標(biāo)志物監(jiān)測(cè)方面的潛在實(shí)用性而備受關(guān)注。微針（MN）可以穿過(guò)皮膚屏障進(jìn)入組織液（ISF），是一種用于透皮傳感和藥物遞送的很有前景的微創(chuàng)技術(shù)。微針有潛力克服傳統(tǒng)透皮給藥的局限性，使其成為繼口服和注射之后另一種有前景的給藥方式。

近日，來(lái)自上海理工大學(xué)的朱志剛教授團(tuán)隊(duì)對(duì)微針在生物醫(yī)學(xué)系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行了全面分析，總結(jié)了該領(lǐng)域的最新研究成果，為微針醫(yī)療保健應(yīng)用中需要解決的問(wèn)題提供參考。相關(guān)論文以“Advances in Biomedical Systems based on Microneedles: Design, Fabrication, and Application”為題在線(xiàn)發(fā)表在Biomaterials Science期刊上。

圖1微針在傳感和給藥方面的應(yīng)用以及構(gòu)建治療系統(tǒng)的前景

首先，作者對(duì)微針作為生物醫(yī)學(xué)系統(tǒng)中新興和有價(jià)值的工具的優(yōu)勢(shì)做了討論。

（1）微針提供了一種以患者為中心的替代傳統(tǒng)藥物管理技術(shù)，減少了注射的必要性并促進(jìn)了治療依從性。

（2）擴(kuò)大獲得更安全、更有效的疫苗接種的機(jī)會(huì)。

（3）推動(dòng)POCT的發(fā)展。診斷設(shè)備中的微針使生物標(biāo)志物的非侵入性和實(shí)時(shí)檢測(cè)成為可能，從而增強(qiáng)了醫(yī)療保健監(jiān)測(cè)過(guò)程。

（4）將微針與個(gè)性化醫(yī)療相結(jié)合，為個(gè)性化治療策略開(kāi)辟了新的領(lǐng)域。

（5）基于微針的組織工程有助于細(xì)胞和生長(zhǎng)因子的精確透皮給藥，從而促進(jìn)傷口愈合和組織再生的過(guò)程。

根據(jù)有無(wú)空腔和空腔類(lèi)型，微針可分為空心微針、實(shí)心微針、包覆微針和多孔微針。作者總結(jié)了微針的分類(lèi)、設(shè)計(jì)和制造。

圖2微針的分類(lèi)、設(shè)計(jì)和制造

隨后，作者提供了微針在傳感應(yīng)用方面的最新進(jìn)展。微針提供了一種快速而直接的方法來(lái)獲取間質(zhì)液中的生物標(biāo)志物并獲得有價(jià)值的診斷信息。使用微針從真皮層取樣間質(zhì)液包括三步過(guò)程：間質(zhì)液通過(guò)皮膚流向微針，間質(zhì)液的分配以及間質(zhì)液通過(guò)微針轉(zhuǎn)運(yùn)到人體皮膚表面。

圖3基于微針的透皮傳感應(yīng)用

透皮給藥（TDD）由于其無(wú)痛、無(wú)創(chuàng)、直接等優(yōu)點(diǎn)，是一種比皮下注射更被患者廣泛接受的替代給藥方法。微針可以穿透皮膚角質(zhì)層，形成微通道，增強(qiáng)大分子藥物的皮膚滲透性。因此，除了提取間質(zhì)液和分析生物標(biāo)志物外，微針還被用于控制或自主的疫苗和藥物的透皮給藥，這些疫苗和藥物不能通過(guò)常規(guī)透皮給藥和其他途徑遞送。作者總結(jié)了基于微針的藥物和疫苗遞送（圖4）、刺激反應(yīng)性微針（圖5）以及基于微針的生物醫(yī)學(xué)治療系統(tǒng)的開(kāi)創(chuàng)性和代表性研究（圖6）。

圖4 微針在透皮給藥中的應(yīng)用

圖5 基于微針的刺激反應(yīng)性藥物遞送

圖6 基于微針的治療診斷系統(tǒng)

目前基于微針的醫(yī)療保健研究到下一代可穿戴設(shè)備的主要努力方向是主要包括：

（1）通過(guò)刺激反應(yīng)材料控制藥物釋放的微針的開(kāi)發(fā)。

（2）微針與先進(jìn)的生物傳感和診斷平臺(tái)的集成，如可穿戴設(shè)備和護(hù)理點(diǎn)檢測(cè)。

（3）嘗試建立治療的感覺(jué)-行為系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化治療，最大限度地提高患者的生活質(zhì)量。

此外，為了有效利用微針的診斷和治療潛力，解決各種現(xiàn)有的困難是至關(guān)重要的。由于皮膚彈性、厚度、個(gè)體特征等因素對(duì)穿刺深度和全面性的潛在影響，實(shí)現(xiàn)可靠的皮膚穿透和有效的針-組織耦合是一個(gè)很大的障礙。優(yōu)化微針幾何參數(shù)設(shè)計(jì)，改進(jìn)微針制造方法，開(kāi)發(fā)通用涂抹器可能是確保一致和有效的皮膚穿透的必要條件。在基于微針的診斷中，可重復(fù)的絕緣、封裝和傳感器修改協(xié)議是技術(shù)挑戰(zhàn)之一。微針傳感領(lǐng)域的另一個(gè)障礙是解決微針在人體上長(zhǎng)期操作的生物污染和異物反應(yīng)問(wèn)題。

審核編輯：劉清