来源 : 互联网
时间 : 2023-07-19
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很多人害怕打针的痛和吃药的苦。现在科学家正在研究一种革命性的、更温和的用药方式免去人们打针吃药的痛苦，那就是微针贴片。
微针贴片是一种新型的透皮给药器件，它看起来像一个“创可贴”，表面布满了装着药液的凹槽和微小针头。只要把它在皮肤表面轻轻一贴，这些微小针头就会穿过皮肤最外层的角质层，把药液输送到人体的皮下细胞。由于角质层里没有痛觉神经，因此微针穿过时人基本不会感到疼痛。
浙江大学药学院、金华研究院院长顾臻教授团队日前开发了一种具有程序化功能的核壳结构智能微针阵列贴片（PF-MNs），该贴片可在伤口的不同愈合阶段，动态调节伤口的免疫微环境，帮助伤口更好地愈合。相关研究论文发表在《自然·通讯》上。
用微针治疗痛感微弱
“微针贴片包含基底和阵列状排布的微米级针体，针体长度通常为25—2000微米。”论文共同第一作者、浙江大学药学院硕士研究生张颖介绍，这些微针可有效穿刺皮肤物理屏障，突破角质层，将药物直接通过孔道递送至真皮层。微针贴片的尺寸、形状及材料均可根据特定的需求进行个性化定制，以实现高效精准的透皮给药。
微针贴片根据微针的不同特点还可分为不同种类，如实心微针、空心微针、包衣微针、可溶微针、溶胀微针和响应性微针等。
实心微针通常由金属材料或无机材料等制成，主要作用是穿刺表皮并留下微米级通道，帮助后续涂抹的药物进行渗透。
空心微针类似于微米级的微型注射器，针尖刺穿皮肤后，针腔内的药物在浓度梯度或外界压力的驱动下释放到人体内。
包衣微针刺入皮肤后，附着于微针表面的药物则能在皮肤内快速溶解进入人体。
可溶微针和溶胀微针主要是由生物可降解的聚合物材料制得，刺入皮肤后，负载在其中的药物会随着材料的降解或溶胀逐步释放。响应性微针由生理响应性材料制得，能根据疾病的病理特征在如高血糖、酸性环境等特定生理条件，或是在光、热等外界刺激下实现药物的可控释放，因其精准高效的释药性能近年来得到了广泛关注。
微针贴片用于疾病治疗有许多突出优势。论文共同第一作者、共同通讯作者，浙江大学药学院博士后王慎强告诉科技日报记者，首先，微针贴片可以避免胃肠道灭活等影响，保证药物的生物活性，让药物更多地进入人体循环中发挥作用。其次，与传统贴剂相比，微针的穿刺作用能够有效提升药物的透皮效率。通过微针的局部敷贴，还可以增强局部疗效，以及减少全身性给药造成的潜在系统性毒副作用。
“微针贴片的针体尺寸微小，和传统注射相比，对皮肤造成的损伤较少且疼痛感微弱。此外微针贴片的给药方式简单，操作便捷，患者可在医生指导下自行使用，而且能在出现不适时随时中断给药。”王慎强说。
国内外研究成果颇丰
近年来，微针贴片的相关研究和产品研发在国内外引起了广泛关注。美国佐治亚理工学院的研究人员曾开发出一种含有特殊微型针头的医学文身贴片，不仅成本低，而且使用时无痛无血，有望在医疗警报、跟踪绝育动物以及化妆品领域找到用武之地。
武汉大学药学院黎威教授此前与国外研究者合作，发表了适用于人体的高载药量微针贴片的研究成果，针对微针贴片载药量有限的缺点，通过激光精密加工的方法构建了18种具有不同微针参数的大贴片，以提高微针贴片的载药量。
香港大学李嘉诚医学院临床医学学院矫形及创伤外科学系杨伟国教授团队设计发明了一种由超声波触发的新型抗菌微针贴片，团队在微针贴片内加入了抗菌纳米材料来杀灭细菌，以微创方式治疗由痤疮丙酸杆菌引起的皮炎。
“微针贴片的应用场景现在被不断拓展，具体来说可以用于治疗糖尿病、肿瘤、皮肤病以及创面修复等。我们这次的研究就是针对创面修复。”论文共同通讯作者、浙江大学药学院研究员张宇琪说。
不同于传统的伤口治疗方法，此次团队研发的是一种可以程序性响应不同愈合阶段创面微环境的核壳微针贴片，能够在伤口的不同愈合阶段动态调节伤口的免疫微环境，促进伤口从炎症阶段到增殖阶段的转变。
“这种智能微针阵列贴片不仅可以通过抑制细菌生长预防感染，还可以动态地调控创面的免疫微环境来缓解慢性炎症，在促进创面愈合的同时避免了疤痕的产生，从根本上保障了伤口的高质量愈合。我们的研究提供了一种治疗难愈性创面的新方法，并为利用程序性响应来调控创面修复提供了新思路。”张宇琪说。
智能微针阵列贴片技术作为一种智能化调节伤口微环境的技术，具有智能化调节和无疤修复等特殊优势。在未来针对皮肤问题的治疗过程中，这种贴片将会得到越来越广泛的应用和关注。同时，随着技术的不断发展和研究的深入，智能微针阵列贴片未来会有更多的应用场景和更好的治疗效果。
未来有望实现规模化生产
其实早在20世纪50年代，微针皮内注射的概念就已被提出，核心专利已过期40余年，但此前微针技术在全球范围内迟迟未能实现规模化量产，主要原因在于微针本身制作工艺复杂，生产难度较大。
我国微针贴片的相关产业发展当下仍处于初期阶段，主要应用多集中在医美领域，用于疾病治疗的微针贴片大都还处在研发或开展临床试验阶段。王慎强表示，受微针针头本身的限制，微针贴片的透皮长度有一定局限性。此外，微针贴片虽然在理论上能实现“个性化定制”，但当下研发的微针贴片个性化程度还有不足，比如目前主要还应用在几个比较固定的位置。未来还需要根据不同待治疗器官的位置、不同疾病、不同个人体质等具体需求继续开展技术研发。
“从成果转化的角度来讲，如何实现微针贴片的规模化生产，同时保证较好的质量控制是一个难点，这也是我们近几年研发的重心所在。目前我们已建有微针相关产品的生产线及洁净车间，并获得了生产许可。”张宇琪说。
当前，微针贴片在药物递送领域有大量临床试验正在开展，涉及疫苗以及皮肤病、糖尿病、眼病、疼痛等多种疾病的治疗。如顾臻团队此前研发的血糖响应性“智能胰岛素微针贴片”目前正在开展注册临床试验。顾臻表示，团队还研发了可潜在治疗痤疮、慢性创面、脱发、肥胖和血栓栓塞等多种疾病的微针贴片。作为一种新型的透皮给药技术，微针贴片通常集高效、安全、方便等优势于一体，未来的发展前景十分广阔。
王慎强认为，虽然目前微针贴片的产业化规模较小，但其具有独特的给药方式和较好的药物吸收效果，未来将有较大的市场潜力。随着技术的不断成熟，其市场规模也会快速扩张，在医疗、保健和生物学等领域都有望实现新的突破。