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微针（Microneedles，MNs）技巧看成一种轻飘措施的鼎新性器用，大略突破皮肤的上层而不引起显著凄沧，为药物的浸透提供了愈加安全和灵验的路线。这项技巧的出现不仅提供了一种新颖的药物寄递时势，况兼在生物传感和医学诊疗领域也带来了好多新的可能性。通过微针，不仅不错兑现药物的定向开释和运输，还不错进行生物符号物的及时监测和收罗，为个性化调治和健康监测提供了全新的妙技。跟着对微针技巧的长远斟酌和应用继续扩展，它正冉冉成为生物医学领域的焦点之一。从其领先的用途发展到如今涵盖药物寄递、生物传感、医学诊疗等多个方面，微针技巧的远景充满着无穷的可能性。

2023年12月21日，香港城市大学徐臣杰教学和浙江大学顾臻教学、俞计成斟酌员联结，琢磨了微针的材料、结构和工程技艺，并侧重于微针与生物医学设立的集成。他们还对微针在临床应用中的情况进行了造访，并琢磨了微针看成生物医学设立进行升沉和营业化的机遇和挑战。该综述著作以“Microneedle biomedical devices”为题，发表在Nature Reviews Bioengineering。论文第一作家是香港城市大学的Mengjia Zheng。

【要点】

• 微针通过整合鼎新的生物技巧、合理的材料工程和结构贪图，兑现药物运输和生物流体索要的按需智能戒指。

• 微针不错针对特定场地进行运输，克服皮肤除外不同组织的拦阻，增强调治的疗效。

• 基于微针的生物传感器不错索要、检测和及时测量生物符号物，看成闭环调治会诊系统中个性化、精准健康监测的热切构成部分。

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• 在微针技巧升沉之前，应试虑范围化、本钱效益和灭菌制造、捏续性能以及监管率领等因素。

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【MN工程化】

1. 微针类型和结构贪图：微针是长度在数十到数千微米的单根或阵列化的针状物，通过一语气到基板酿成贴片。它们不错是实心、中空、多孔、可溶化和可彭胀的微针，其贪图影响着药物浸透性和捏续开释性能。微针材料和结构贪图对其生物医学功能至关热切，举例，金属微针用于穿刺皮肤，可溶化微针用于药物开释，可彭胀微针用于采样皮肤间质液。

2. 工程参数：材料聘任是微针贪图的关节，可使用硅、金属、陶瓷、玻璃、低聚糖和多样团聚物等材料。不同材料的化学身分决定了其水溶性、彭胀性或降解性，影响着微针的药物开释和机械性能。此外，微针的结构特征（如针尖阵势、长度、针间距等）也影响着其机械性能和药物开释特色。

3. 生物功能：微针的主邀功能包括皮肤穿透、药物运输和生物样本收罗。其贪图和材料聘任影响着其穿透皮肤的才智、药物开释的速率和样本收罗的恶果。微针在穿透皮肤时需要实足的压力，幸免撅断或迂回。此外，微针需要保捏与皮肤的黏着力，以便在收罗生物样本时保捏一语气。

4. 药物运输和生物样本收罗：微针大略提供精准的药物运输和生物样本收罗功能。它们不错通过多样时势兑现药物的定向开释和捏续开释，以达到调治恶果。同期，微针也大略收罗皮肤间质液或者血液样本，用于生物符号物分析，提供一种相对无痛的采样时势。

图1 | 不同措施下基于微针技巧的贪图。a、微针（MNs）不错佩戴不同尺寸（从10^-10到数10^-5 m）的调治药物，举例小分子、生物制剂、工程化药物载体和活体组织，并戒指它们的开释性能。微针的应用范围从皮肤延长至包括头发、指甲、眼睛、口腔黏膜、腹黑和胃肠说念在内的多样组织。微针的贪图具有不同尺寸，以冲突生物障蔽（障蔽厚度范围从10^-5到10^-3 m），改善了针对性药物寄递和电疗、光疗以及机械疗法的调治恶果。微针不错与胶囊、支架和外科器用等设立整合，将微针送至蓝本难以到达的部位。可衣服微针设立不错贪图带有电子单位，以数字戒指监测健康并不竭疾病。b、在微针贪图中应试虑的结构参数。c、用于兑现微针的皮肤穿透、药物寄递和生物流体采样的结构贪图。

【集成微针平台】

1. 药物传递：微针技巧不错用于药物传递，改善药物生物利费用并提供空间上和/或时代上的戒指开释。这种技巧不错兑现药物在靶位点的局部传递，减少药物对健康组织的反作用，尤其关于像抗癌药物这么有尽头毒性的药物。这一部分也涵盖了微针技巧在皮肤、头皮、口腔、眼部等浅表靶位点的应用以及通过整合医疗设立兑现对里面靶位点的传递。

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2. 生物传感：微针不错贪图成大略将生物信息退换为可读信号的传感器。它们与色谱法、荧光法或电化学检测相汇集，不错定量和定性地分析多样生物符号物，如电解质、代谢物、药物分子、核酸、卵白质、细胞和外泌体。这些传感器不错在微针与皮肤斗争处或通过采样生物液体兑现靶标物的表里检测。

3. 闭环调治会诊系统：针对药物开释和生物传感的闭环调治系统是准照实行药物调治决议的关节。该部分先容了材料、生物学和计总共策下的闭环调治会诊系统，包括对刺激反应材料、活细胞系统和电子设立的应用，以兑现对血糖、药物开释等的闭环调控，为糖尿病等疾病不竭提供匡助。

同时，部分地区2030年碳达峰预期，将“碳达峰”近10年理解“攀高峰”时间窗口，抢高耗能、高排放“两高”项目，违规“两高”项目开绿灯，想提早把住能耗增量“地盘”。地方未批先建项目屡现。

图2 | 微针装配在可衣服设立整合中的应用。a、将微针（MNs）与电子、光子和拉伸式可衣服设立整合的技艺。b、可衣服微针设立不错通过电、光、热和机械触发兑现按需开释药物。可衣服微针设立冲突生物障蔽，增强了物理刺激的穿透力，并改善了光疗和电疗的恶果。

图3 | 发展微针闭环调治会诊系统的不同计策。a、微针（MNs）不错由反应性材料构建。这些材料是过程合理贪图的载体系统，可在生理触发条款下开释药物；举例，在高血糖条款下开释胰岛素。b、微针不错装载功能性活性生物。这些活性生物通过微针移植到场地组织中，以对周围环境作念出反应并分泌盼望的调治物资；举例，活性胰岛β细胞可进活动态胰岛素分泌。c、微针电子装配通过数字策划和戒指兑现闭环调治会诊。感知微针从皮肤间质液中检测生物信息；这里，生物信号被识别并退换为光学或电信号。退换后的信号被进一步放大、数字化，并通过集成的电子单位传输给最终用户（举例智高东说念主机）。算法不错完成策划、分析数据、显现数据以过火他功能，举例给出用药冷落、纪录医疗历史和在线医疗盘考。当用户证据用药规划时，调治性微针不错进行按需调治或开释药物。

【临床熟谙与升沉】

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制药公司与大学、斟酌机构的联结，促进了微针技巧琢磨专利和临床熟谙数目的捏续增长。通过在临床熟谙中应用微针技巧，展示了微针在多个临床意见下的应用，包括好意思容、疫苗接种、凄沧缓解、局部麻醉、眼部打针、癌症、骨质疏松症、糖尿病和会诊等领域。践诺还波及了多种微针类型，包括空腹和实心微针，在皮内打针疫苗、调治骨质疏松症、眼部药物传递等方面的应用。其中先容了一些临床熟谙的情况，举例讹诈微针进行疫苗接种、胰岛素传递、凄沧less血液采样等。此外，还提到了微针在药物寄递、血液采样和分析等方面的潜在用途，包括测量葡萄糖、药物调治阿片类物资浮滥、以及肌肉烟酰胺二核苷酸核苷酸水对等。

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图4 | 微针（MNs）在临床斟酌中的应用。a，微针在临床熟谙中的应用。通过分析在2007年至2022年间在国度卫生斟酌院临床熟谙网站ClinicalTrials.org数据库中进行的138项临床斟酌，使用关节词‘microneedle’获得数据。b，代表性制药微针居品，包括MicroJet 600（NanoPass）（顶部），SCS Microinjector（Clearside Biomedical）（中部），MIMIX Patch（Vaxess）（左下方）和MicroCor（Corium）（右下方）。

【预测】

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微针原型的营业化取决于基于药典措施采纳质料的本钱效益的大范围分娩。市集上的化妆品微针居品标明了无药物微针的大范围制造是可行的。要是调治微针的疗效和本钱优于其他措施调治，那么调治微针可能会更成心。消毒是医疗居品的另一个基本要求，不错使用γ射线、乙烯氧化物或高压灭菌，这取决于微针的材料和药物负载情况。由于生物制剂负载在微针中具有固有的敏锐性并需过程经皮路线给药，这些生物制剂频频是在无菌条款下制造的。尽管无菌加工本钱崇高，但确保居品无菌性是必弗成少的。

药物配方应该提供一致的剂量。基于微针的制剂的生物利费用取决于药物的顺利皮肤穿透或药物开释，或者微针从贴片基板中脱离干与皮肤。由于穿透遵守不同，活性药物身分的生物利费用可能会有所不同，导致调治恶果无法戒指。通过按压或应用器在临床熟谙中确保微针阵列的顺利应用是至关热切的。此外，皮肤厚度和机械性能在个体间和体内不同部位之间存在各别。即使在微针应用中施加相似的压力和速率，穿透深度和药物开释也可能不同。因此，需要一个部署系统来监测和戒指微针的穿透深度。微针对皮肤的穿透也影响它们在经皮生物传感中的应用。不一致的插入深度可能导致索要的生物流体具有不同的构成，而ISF可能被毛细血管血液或汗水浑浊。此外，皮肤ISF与血液之间的琢磨性斟酌需要更全面，以因循生物符号物的定量分析，荒芜是针对教授证的东说念主体使用设立的微针平台进行葡萄糖测量旅途。

https://doi.org/10.1038/s44222-023-00141-6

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