【综述】南京大学鼓楼医院赵远锦教授课题组：具有诊疗功能的新型微针 | Research
扫码阅读全文
微针是生物医学工程领域的一种前沿、创新技术，此概念提出后取得了飞速的发展。近年来，微针的制作方法被大大简化，制备过程更加易于操作，制备参数更加精确，生产规模不断扩大。人们根据实际应用的需要，致力于赋予微针更多功能，如粘附能力、响应性和可控释放的能力等。这些改进使微针在实际应用中迈出了重要的一步，开拓了其在家用药物输送设备、可穿戴生物传感器、生物医学检测、细胞培养和微流控芯片分析等诸多领域的应用。近日，南京大学鼓楼医院赵远锦教授团队系统总结了微针领域的新进展和新颖的性质，并对微针面临的挑战和未来发展方向进行了展望，撰写了题为“Smart Microneedles for Therapy and Diagnosis”的综述论文，发表在2020年Research期刊上（DOI：10.34133/2020/7462915）。
微针是一种微型的医疗设备，它能穿透表皮层，在皮肤上形成通道，同时避免与毛细血管和神经的接触，具有微创、无痛、抗感染等特点。虽然与激光、超声刀等其他微创技术相比，微针不太适合精确定位到特定部位，但微针对人体的伤害更轻。此外，微针对于医护人员甚至患者来说操作更容易、更方便。此外，将微针与其他诊断或治疗系统相结合也是可行的，这使得微针有潜力被广泛应用。得益于这些优势，微针在科学研究和医学领域引起了越来越多的兴趣，其在包括实时生物标志物检测（图1）和经皮给药（图2）等领域的应用被广泛探索。
图1 微针用于生物标记物检测
图2 微针用于经皮给药
如今，微针不仅可以有效地将蛋白质、小分子、液体药物等输送到人体的多个部位进行疾病治疗（图3），还可以与纸芯片、微流控系统和其他灵敏的检测技术相结合。此外，微针还可以携带细胞，用于细胞培养、细胞学检测、细胞因子传递等。
图3 微针作用于不同身体部位
近年来，为了进一步提高微针的性能，使其满足实际应用的多种要求，人们致力于新一代智能微针的开发。这些智能微针是或是模仿生物的功能、或是由生物衍生或生物相容性材料组成，并具有独特的性能(如皮肤粘附性、溶解性、响应性、可分离性等)，以满足不同应用场景(如可穿戴设备、药物快速递送、药物响应性递送或检测、药物持续递送等)的需求（图4-6）。
图4 具有粘附特性的微针
图5 具有可分离特性的微针
图6 具有响应特性的微针
这些微针具有理想的粘附能力和良好的皮肤贴合性，能够应用于柔韧、高度活跃或频繁运动的身体部位。此外，这些微针有望打破药物递送效率低、药物浪费、递送方式复杂等瓶颈。此外，由于微针材料的改进，这些微针的生物安全性得到了保障，是一种理想的医疗器械。因此，这种微针被认为能在广泛的生物医学领域发挥重要的作用，启发微针和其他实用设备的结合，比如家庭医疗产品，便携式实时探测器，可穿戴生物传感器。
微针的研究还有广阔的发展空间。1） 新材料可以用来制造微针，微针加工方法可以进一步改进。这些材料应具有足够的机械强度和皮肤粘附能力，降解产物应无害。天然材料也是理想的选择。2） 赋予微针以新的性能以适应更复杂的功能需求是另一个研究方向。例如，可呼吸的微针可以改善皮肤的舒适度，多响应型微针可以实现智能调控给药。3）微针可以在许多其他生物医学领域发挥其功能。如伤口修复贴片和3D细胞培养芯片等。4）微针与一般临床技术的比较往往被忽视。微针方法的检测结果应与常规方法进行进一步比较，以评价微针检测的准确性和有效性。此外，将诊断和治疗同时结合到微针中是非常有趣的。在这种情况下，一些微针尖作为生物传感模块持续监测生物标志物，而另一些则作为响应性药物传递模块。
微针技术也需要从实验室走向临床应用。为了成功转向FDA批准和临床应用，研究者应当通过细胞实验、动物试验和临床试验来充分证明微针设备的可重复性和有效性。此外，深入了解人体生理环境、深入研究临床需求，以及进一步提高微针系统的便携性和方便性，都可以促进这种临床转化。最后，在改进制造工艺和降低成本的同时，为微针设备建立统一的标准和基线也十分重要。
赵远锦，南京大学医学院教授，博士生导师。他的研究兴趣包括微针、仿生材料、微流控、器官芯片等。作为通讯作者在Science Robotics、Science Advances、Nature Protocol、PNAS、Advanced Materials等国际知名期刊发表研究性论文240余篇，总引用量超过8800次，申请专利120余项。因其杰出工作，获得中国化学学会青年化学家奖、国家自然科学基金国家青年学者、英国皇家化学学会成员（fellow）等。
文章来源“Research科学研究”公众号
为满足更多科研工作者的需求，蔻享平台开通了各科研领域的微信交流群。进群请添加微信18019902656（备注您的科研方向）小编拉您入群哟！
欢迎大家提供各类学术会议或学术报告信息，以便广大科研人员参与交流学习。
联系人：李盼 18005575053（微信同号）
欢迎大家提供各类学术会议或学术报告信息，以便广大科研人员参与交流学习。