可溶解微針在生物醫(yī)學中的應(yīng)用研究進展

近年來，微針技術(shù)被廣泛應(yīng)用于透皮給藥的研究，其具有微創(chuàng)、無痛的優(yōu)勢，給藥效果有所改善，且操作方便。隨著納米和電化學技術(shù)的發(fā)展，不同類型的微針越來越多地應(yīng)用于其他生物醫(yī)學領(lǐng)域。近年來的研究進展表明，可溶解微針在皮膚病治療、疾病診斷和監(jiān)測、癌癥治療等領(lǐng)域取得了顯著的成果，其在各種生物醫(yī)學領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，顯示出其作為一種臨床治療形式的巨大潛力。

為了總結(jié)可溶解微針在生物醫(yī)學的應(yīng)用研究進展，西北大學范代娣教授在Polymers期刊上發(fā)表了題為“The Progress in the Application of Dissolving Microneedles in Biomedicine”的綜述。該綜述主要以可溶解微針為研究重點，綜述了各生物醫(yī)學領(lǐng)域的最新研究進展，為后續(xù)智能和商業(yè)可溶解微針的開發(fā)提供靈感，并為臨床治療提供更好的解決方案。

一般而言，微針可分為實心微針、涂層微針、可溶解微針和空心微針。不同類型的微針可以通過不同的機制遞送藥物。可溶解微針可以將藥物包裹在聚合物基質(zhì)中，并在插入皮膚后完全溶解。與涂層微針相比，可溶解微針可以完全溶解在皮膚中，因此使用后不會留下具有生物危害性的尖銳物體廢物。這些微針通常由安全的、可溶解于水的材料制成，比如可溶解聚合物和糖類?？扇芙馕⑨樀闹圃熘饕褂描T造的模具，以及由在模具中固化的填充聚合物制備而成。目前，羧甲基殼聚糖（CMC）、硫酸軟骨素、葡聚糖、環(huán)糊精、聚乙烯吡啶酮（PVP）、聚乙烯醇（PVA）、聚乳酸-乙醇酸共聚物（PLGA）等已經(jīng)被用作微針制備材料。微針是通過填充模具并將其干燥來獲得的，有時需要額外使用真空或離心操作來制備。此外聚合物形成的水凝膠，即聚合水凝膠，如N-乙烯基吡咯烷酮或甲基丙烯酸，以液體單體的形式添加到模具中，并在紫外線輻射下交聯(lián)，也是可溶解微針的類型。與這些高度溶于水、快速溶解的微針不同，交聯(lián)微針可以通過皮膚中聚合物的緩慢生物降解來實現(xiàn)藥物的緩慢釋放。

圖1 微針的分類和可溶解微針的分類和制備

可溶解微針在癌癥治療方面的應(yīng)用

癌癥作為威脅人類健康的主要疾病之一，其治療一直是全世界關(guān)注的焦點。除了常用的化療藥物，越來越多的治療方法不斷涌現(xiàn)，不斷地提高癌癥患者的生存率，降低了癌癥的復(fù)發(fā)率。此外，按需給藥和光熱治療和光動力治療藥物、基因藥物和免疫治療藥物的響應(yīng)釋放也可以通過微針來實現(xiàn)。在過去的十年中，微針已廣泛用于透皮遞送抗癌藥物，顯示出提高藥物利用率，減少毒副作用，增強腫瘤靶向能力和降低脫靶毒性的優(yōu)勢。

圖2可溶解微針用于癌癥治療的研究

可溶解微針在傷口愈合方面的應(yīng)用

皮膚作為人體最大的器官，很容易受到周圍環(huán)境的破壞。細菌感染、糖尿病傷口、褥瘡、燒傷和其他皮膚損傷對人們的生活和健康構(gòu)成嚴重的影響。傷口愈合經(jīng)歷了一系列連續(xù)階段：止血、炎癥、增生和重塑。每個階段對傷口的最終愈合都是至關(guān)重要的。微針陣列可用于提高藥物遞送效率，從而提高愈合效果。微針通過繞過各種物理和化學屏障，提高了將藥物遞送到目標區(qū)域的效率。

圖3可溶解微針用于傷口愈合的研究

可溶解微針在疾病診斷和監(jiān)測方面的應(yīng)用

雖然微針最初是為透皮遞送藥物和疫苗而設(shè)計的，但其微型尺寸的優(yōu)勢使其可以穿透皮膚角質(zhì)層并進入真皮間質(zhì)液，而不會觸發(fā)皮膚深處的痛覺神經(jīng)元。因此，微針也是一種非常適合以微創(chuàng)方式直接進入真皮間質(zhì)液的技術(shù)。其為透皮診斷和監(jiān)測提供了一個極好的平臺。除了能夠穿過角質(zhì)層外，微針還能夠直接接觸真皮間質(zhì)液，這為外部分析或直接測量皮膚內(nèi)的生理參數(shù)提供了取樣液體的機會。基于微針的醫(yī)學傳感技術(shù)可分為兩類。第一種是電化學生物傳感器。通常，實心和空心納米顆?？梢宰鳛殡姌O的修飾材料。另一種是利用高分子納米粒子或水凝膠納米粒子直接提取組織間質(zhì)液。在微針電化學生物傳感器中，反映人體狀況的目標樣品（葡萄糖、乳酸、酒精、尿素、氨基酸和治療藥物等）的濃度通過微針電極轉(zhuǎn)化為電信號。在基于間質(zhì)液直接提取的微針中，由于皮膚中存在大量間質(zhì)液，當具有三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的水凝膠微針穿透皮膚時，間質(zhì)液被吸收形成腫脹狀態(tài)。通過提取間質(zhì)液并實時檢測，研究人員可以分析這些反映身體生理狀況的治療藥物、蛋白質(zhì)和離子而判斷病人的身體狀況。

圖4可溶解微針用于診斷和監(jiān)測的研究

可溶解微針在皮膚疾病治療方面的應(yīng)用

皮膚病作為一個全球性的公共衛(wèi)生問題，嚴重影響著患者的生活質(zhì)量。皮膚的角質(zhì)層的存在也嚴重阻礙了透皮藥物的滲透，使它們很難穿過皮膚。微針可增加皮膚通透性，增加局部皮膚中的藥物濃度，減少全身毒性。微針已被用于治療各種常見的皮膚疾病，如痤瘡、脫發(fā)、特應(yīng)性皮炎、銀屑病和瘢痕等。

圖5可溶解微針用于皮膚疾病治療的研究

綜上所述，在自微針作為給藥系統(tǒng)使用以來的幾十年里，透皮給藥領(lǐng)域取得了重大進展。微針可以顯著提高藥物的皮膚滲透率。本文中提到的微針不僅是一種簡單的給藥工具。未來，通過微針形態(tài)的設(shè)計、材料的選擇和修飾以及與微針之間的相互作用，將有望提高各種疾病的治療效率。此外，本文還提到了可溶解微針在眾多生物醫(yī)學領(lǐng)域的應(yīng)用，希望微針技術(shù)能夠在其他領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用。

審核編輯：劉清