微针/贴片最新研究成果集锦

NanoLabs

2020-01-06

皮肤是人体最大、最易接触的器官，通过纳米微针打开皮肤管道，只需要一张贴片经皮给药，不仅可以减轻病人痛苦，还有减少毒副作用等优点，深受研究工作者关注，本文汇总了近一个月来与微针/贴片相关的研究成果。

1. Biomaterials：用于透皮诊断的微针

床旁检测（POCT）定义为在患者身上或附近进行的测试，通过不断提供便携式、经济高效且易于使用的测量工具，已发展成为常规实验室诊断的补充。其中，基于微针的POCT设备因其以微创的方式检测各种分析物的巨大潜力而越来越受到研究人员的关注。最近，微针和可穿戴技术之间的新型协同作用正在扩展其检测能力。

有鉴于此，哈佛大学Mei X. Wu联合中山大学谢曦教授、杨柏儒教授等人综述了微针生物传感器的研究进展。涵盖了该领域的所有主要方面，包括设计理念、材料选择、工作机制以及设备的用途。还将讨论过去的经验教训、当前的挑战以及对将这些最先进的技术从实验台转换到病床的未来愿景。

Liu G-S, Kong Y, Wang Y, Luo Y, Fan X, Xie X, et al. Microneedles for transdermal diagnostics: recent advances and new horizons. Biomaterials. 2019:119740.

https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2019.119740

2. Nano. Today综述：用于医疗诊断的可穿戴纳米生物传感器和微系统

皮肤是人体最大、最易接触的器官，它所含的生物体液中也有着丰富的生物标志物，不仅可以用于疾病的诊断，而且对监测个人的健康状况也有帮助。微纳米技术研究的进展为发展多功能可穿戴传感设备奠定了良好基础，这些传感器可以通过采集各种体液来监测不同皮肤部位(如表皮、真皮和皮下)的生理参数。

莫纳什大学Maria Alba和Nicolas H. Voelcker合作综述了可穿戴生物传感器在皮肤汗液分析、组织间液透皮监测和通过植入式装置分析皮下液体等方面的研究进展；介绍了作用于不同皮肤部位的生物传感器，并对可穿戴生物传感领域的最新进展，和面临的关键挑战进行了重点说明。

Muamer Dervisevic, Maria Alba, Nicolas H. Voelcker. et al. Skin in the diagnostics game: Wearable biosensor nano- and microsystems for medical diagnostics. Nano Today. 2019

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1748013219303147

3. Science Translational Medicine：量子点微针贴片记录疫苗接种大数据

精确的医疗记录是许多低资源环境中的一个主要挑战，在那里维持良好的集中数据库是很难实现的，每年造成150万人死于疫苗本来可预防的死亡。在此，麻省理工大学Robert Langer院士和Ana Jaklenec等人提出了一种利用生物相容性近红外量子点（NIR-QDs）在真皮中的空间分布来编码患者病史的方法。

量子点是肉眼看不见的，但当暴露在近红外光下时可以检测到。通过控制化学计量和脱壳时间，对具有铜铟硒化物核和铝掺杂硫化锌壳的量子点进行调谐，使其在近红外光谱中发光。被封装在微粒中制剂在通过有色人皮肤进行模拟日光照射（相当于5年）后，显示出最大的抗光漂白性。同时，优化了微针的几何结构，并使用猪皮肤和人造皮肤进行了体外验证。然后将含有QD的微粒植入可溶解的微针中，并在有或没有疫苗的情况下施用于大鼠。使用适合于检测近红外光的智能手机进行的体内纵向成像表明，微针传输的QD图案保持明亮，并可在应用9个月后使用机器学习算法准确识别。此外，与灭活脊髓灰质炎病毒疫苗共递送产生的中和抗体滴度高于阈值，被认为是保护性的。

这些发现表明，皮内量子点可用于可靠地编码信息，并可与疫苗一起递送，这在发展中国家可能特别有价值，并为分散数据存储和生物传感开辟了新途径。

McHugh KJ, Jing L, Severt SY, Cruz M, Sarmadi M, Jayawardena HSN, et al. Biocompatible near-infrared quantum dots delivered to the skin by microneedle patches record vaccination. Science Translational Medicine. 2019;11(523):eaay7162.

https://doi.org/10.1126/scitranslmed.aay7162

4. Science Advances：柔性下颏传感器贴片辅助口咽吞咽障碍康复

口咽吞咽障碍（吞咽困难）的成功康复需要频繁进行头部/颈部运动，而头部/颈部运动主要依靠昂贵的生物反馈设备，通常仅在大型医疗中心才能使用。这直接影响治疗的依从性和结果，并突出显示了为吞咽困难的远程修复开发便携式且廉价的远程监控系统的需求。于此，美国普渡大学Georgia Malandraki和Chi Hwan Lee等人开发了一种皮肤贴装式传感器贴片的并进行初步验证，该贴片可以无创地适合于下颌区域的曲率，并在吞咽任务和动作期间提供对肌肉活动和喉头运动的同时远程监控。

该传感器贴片采用了一种优化设计，能够准确记录吞咽过程中的颏下肌肉活动，具有易用性、易接近性、可重复使用性和成本效益等特点。对帕金森病和吞咽困难患者以及健康对照者的初步研究证明了该系统的可行性和有效性。

Kim MK, Kantarcigil C, Kim B, Baruah RK, Maity S, Park Y, et al. Flexible submental sensor patch with remote monitoring controls for management of oropharyngeal swallowing disorders. Science Advances. 2019;5(12):eaay3210.

https://advances.sciencemag.org/content/5/12/eaay3210

5. Adv. Drug. Deli. Rev：非透皮的微针给药

微针(MNs)已经被用于药物递送的历史已经超过了20年，它可以证明通过微创的方式穿透限制性的组织屏障，进而显著提高透皮给药的效率。虽然在早期的MNs多用于经皮给药，但这项技术也可以被应用于各种其他非经皮的生物医学领域。一些例如多层或中空的MNs也已被开发以满足应用的需要。最近的研究也都在致力于实现MNs的种类多样化，包括形状、材料和机械性能等方面，以使其可以为特定的器官应用进行量身定制。

加州大学洛杉矶分校Nureddin Ashammakhi教授和Khademhosseini教授合作对非透皮的MNs给药研究进行了综述；并讨论了非透皮给药在穿越眼、血管、口腔和粘膜组织的生物屏障中的应用。

KangJu Lee, Nureddin Ashammakhi, Khademhosseini. et al. Non-transdermal Microneedles for Advanced Drug Delivery. Advanced Drug Delivery Reviews. 2019

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169409X19302406