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微针（Microneedles，MNs）本事行为一种眇小表率的编削性器具，大概突破皮肤的上层而不引起显著隐衷，为药物的渗入提供了愈加安全和灵验的路线。这项本事的出现不仅提供了一种新颖的药物寄递表情，况且在生物传感和医学诊疗畛域也带来了很多新的可能性。通过微针，不仅不错杀青药物的定向开释和运送，还不错进行生物记号物的及时监测和汇注，为个性化调养和健康监测提供了全新的技巧。跟着对微针本事的深切议论和应用束缚扩展，它正迟缓成为生物医学畛域的焦点之一。从其首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，微针本事的出路充满着无尽的可能性。

2023年12月21日，香港城市大学徐臣杰教师和浙江大学顾臻教师、俞计成议论员互助，筹商了微针的材料、结构和工程重要，并侧重于微针与生物医学缔造的集成。他们还对微针在临床应用中的情况进行了走访，并筹商了微针行为生物医学缔造进行转变和生意化的机遇和挑战。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】

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• 微针通过整合编削的生物本事、合理的材料工程和结构设想，杀青药物运送和生物流体索要的按需智能规章。

• 微针不错针对特定场地进行运送，克服皮肤之外不同组织的阻止，增强调养的疗效。

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• 基于微针的生物传感器不错索要、检测和及时测量生物记号物，行为闭环调养会诊系统中个性化、精准健康监测的伏击构成部分。

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• 在微针本事转变之前，应试虑范围化、老本效益和灭菌制造、合手续性能以及监管指令等因素。

【MN工程化】

1. 微针类型和结构设想：微针是长度在数十到数千微米的单根或阵列化的针状物，通过齐集到基板酿成贴片。它们不错是实心、中空、多孔、可融化和可推广的微针，其设想影响着药物渗入性和合手续开释性能。微针材料和结构设想对其生物医学功能至关伏击，举例，金属微针用于穿刺皮肤，可融化微针用于药物开释，可推广微针用于采样皮肤间质液。

2. 工程参数：材料选定是微针设想的重要，可使用硅、金属、陶瓷、玻璃、低聚糖和各式团聚物等材料。不同材料的化学因素决定了其水溶性、推广性或降解性，影响着微针的药物开释和机械性能。此外，微针的结构特征（如针尖时局、长度、针间距等）也影响着其机械性能和药物开释特质。

3. 生物功能：微针的主邀功能包括皮肤穿透、药物运送和生物样本汇注。其设想和材料选定影响着其穿透皮肤的能力、药物开释的速率和样本汇注的后果。微针在穿透皮肤时需要实足的压力，幸免撅断或攻击。此外，微针需要保合手与皮肤的黏着力，以便在汇注生物样本时保合手齐集。

4. 药物运送和生物样本汇注：微针大概提供精准的药物运送和生物样本汇注功能。它们不错通过各式表情杀青药物的定向开释和合手续开释，以达到调养后果。同期，微针也大概汇注皮肤间质液或者血液样本，用于生物记号物分析，提供一种相对无痛的采样表情。

图1 | 不同表率下基于微针本事的设想。a、微针（MNs）不错佩戴不同尺寸（从10^-10到数10^-5 m）的调养药物，举例小分子、生物制剂、工程化药物载体和活体组织，并规章它们的开释性能。微针的应用范围从皮肤延迟至包括头发、指甲、眼睛、口腔黏膜、腹黑和胃肠谈在内的各式组织。微针的设想具有不同尺寸，以冲破生物障蔽（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养后果。微针不错与胶囊、支架和外科器具等缔造整合，将微针送至蓝本难以到达的部位。可衣着微针缔造不错设想带有电子单位，以数字规章监测健康并处理疾病。b、在微针设想中应试虑的结构参数。c、用于杀青微针的皮肤穿透、药物寄递和生物流体采样的结构设想。

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【集成微针平台】

1. 药物传递：微针本事不错用于药物传递，改善药物生物利费用并提供空间上和/或时候上的规章开释。这种本事不错杀青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荒谬毒性的药物。这一部分也涵盖了微针本事在皮肤、头皮、口腔、眼部等浅表靶位点的应用以及通过整合医疗缔造杀青对里面靶位点的传递。

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2. 生物传感：微针不错设想成大概将生物信息调度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联结，不错定量和定性地分析各式生物记号物，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宣战处或通过采样生物液体杀青靶标物的表里检测。

3. 闭环调养会诊系统：针对药物开释和生物传感的闭环调养系统是准确推论药物调养决策的重要。该部分先容了材料、生物学和筹办政策下的闭环调养会诊系统，包括对刺激反应材料、活细胞系统和电子缔造的应用，以杀青对血糖、药物开释等的闭环调控，为糖尿病等疾病处理提供匡助。

图2 | 微针装配在可衣着缔造整合中的应用。a、将微针（MNs）与电子、光子和拉伸式可衣着缔造整合的重要。b、可衣着微针缔造不错通过电、光、热和机械触发杀青按需开释药物。可衣着微针缔造冲破生物障蔽，增强了物理刺激的穿透力，并改善了光疗和电疗的后果。

图3 | 发展微针闭环调养会诊系统的不同政策。a、微针（MNs）不错由反应性材料构建。这些材料是经由合理设想的载体系统，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祈望的调养物资；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筹办和规章杀青闭环调养会诊。感知微针从皮肤间质液中检测生物信息；这里，生物信号被识别并调度为光学或电信号。调度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（举例智高东谈主机）。算法不错完成筹办、分析数据、透露数据以过火他功能，举例给出用药惨酷、纪录医疗历史和在线医疗估量。当用户阐发用药野心时，调养性微针不错进行按需调养或开释药物。

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【临床锻真金不怕火与转变】

制药公司与大学、议论机构的互助，促进了微针本事有关专利和临床锻真金不怕火数目的合手续增长。通过在临床锻真金不怕火中应用微针本事，展示了微针在多个临床场地下的应用，包括好意思容、疫苗接种、隐衷缓解、局部麻醉、眼部打针、癌症、骨质疏松症、糖尿病和会诊等畛域。本色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、调养骨质疏松症、眼部药物传递等方面的应用。其中先容了一些临床锻真金不怕火的情况，举例期骗微针进行疫苗接种、胰岛素传递、隐衷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、药物调养阿片类物资奢靡、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）在临床议论中的应用。a，微针在临床锻真金不怕火中的应用。通过分析在2007年至2022年间在国度卫生议论院临床锻真金不怕火网站ClinicalTrials.org数据库中进行的138项临床议论，使用重要词‘microneedle’赢得数据。b，代表性制药微针家具，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）。

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【预计】

微针原型的生意化取决于基于药典程序接收质料的老本效益的大范围分娩。阛阓上的化妆品微针家具标明了无药物微针的大范围制造是可行的。若是调养微针的疗效和老本优于其他程序调养，那么调养微针可能会更故意。消毒是医疗家具的另一个基本要求，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明锐性并需经由经皮路线给药，这些生物制剂继续是在无菌条款下制造的。尽管无菌加工老本腾贵，但确保家具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收效皮肤穿透或药物开释，或者微针从贴片基板中脱离干涉皮肤。由于穿透效用不同，活性药物因素的生物利费用可能会有所不同，导致调养后果无法例章。通过按压或应用器在临床锻真金不怕火中确保微针阵列的收效应用是至关伏击的。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换取的压力和速率，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规章微针的穿透深度。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与血液之间的有关性议论需要更全面，以撑合手生物记号物的定量分析，稀疏是针对教化证的东谈主体使用缔造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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