综述：微针技术与生物传感平台集成在精准医学中制造、生物标志物检测和治疗监测方面的进展综述

本综述系统阐述了微针（MN）与生物传感器在精准医疗中的前沿融合。文章详细介绍了各类微针（如固体、中空、溶解、涂层和水凝胶型）的制造工艺（如3D打印、光刻），并探讨了其与多种生物传感器（电化学、光学等）集成后，在糖尿病、癌症、帕金森病等慢性疾病的生物标志物（如葡萄糖、CEA、左旋多巴）实时监测中的应用。最后展望了与人工智能（AI）、物联网（IoT）及自供电技术结合的未来发展方向。

　　

2 Types of microneedles and their functional mechanisms

微针（Microneedles, MNs）是一种新兴的药物递送技术，旨在提供靶向且高效的治疗剂给药方式。它们因能够以最小疼痛、易于给药和提高患者依从性的方式递送药物而受到广泛关注。该技术与多种药物兼容，包括为增强溶解、生物利用度和整体疗效而开发的纳米制剂。通过绕过胃肠道，微针可以避免首过代谢，从而产生均匀的血浆水平和更快的起效时间。这些特性使其特别适用于老年和儿科患者、吞咽困难者以及对注射恐惧的人群。

微针贴片的结构设计精确且安全。针尖锋利，通常呈三角形或圆柱形，使其能够穿透皮肤外层并产生微米级的孔道或微通道。一旦插入，身体的自然愈合反应和皮肤的粘弹性会开始闭合这些孔道。闭合过程可能因多种因素而异，包括微针的长度和直径、患者皮肤特性、制剂的pH值以及环境条件。研究表明，大约25%的微通道可以在前20分钟内闭合，在某些条件下完全闭合大约需要六小时。这些发现基于先进的成像技术，如荧光寿命成像显微镜、自发荧光显微镜和低温扫描电子显微镜，以及炎症反应研究。这种受控的、临时的皮肤屏障破坏允许有效的药物递送，而不会造成长期组织损伤。

微针技术的优势不仅限于患者舒适度。对患者而言，它允许自我给药，消除了复杂递送载体的需要，并避免了与液体剂型相关的挑战。对制造商而言，与可注射液体相比，微针更易于处理、储存和运输。它们还最大限度地降低了生产和分销过程中的泄漏和破损风险，减少了总体损失并可能提高利润率。微针的便利性、便携性和创新吸引力促使其在制药市场中日益增长。

然而，必须承认某些局限性和安全性考虑。在某些患者中，微针可能在给药部位引起接触性皮炎或皮肤刺激。个体和年龄组之间皮肤厚度和特性的差异可能导致药物递送效率的差异。该技术不适用于高剂量给药，因为过高的药物水平会增加毒性风险。如果微针过长，它们可能穿透皮肤的更深层并导致神经损伤，引起显著疼痛。此外，由于微针通过皮肤屏障直接将药物递送到体循环，无菌生产和适当的储存条件至关重要。这些要求以及需要专用设备，使得该技术的生产成本高于传统剂型。

除了药物递送，微针还与生物传感器结合用于诊断目的。这种集成允许实时监测生物标志物和疾病状态，为预防性和个性化医疗开辟了新的可能性。

2.1 Solid microneedles

固体微针的设计方式是破坏角质层并穿透皮肤层，即表皮和真皮。这种类型的微针充当储库。当它们穿透皮肤时，会形成微米级通道，从而使药物剂量渗透到皮肤层，因此药物的生物利用度和扩散得到改善。这有助于有效的药物递送。在固体微针的制造中，使用金属。金属和材料可以是可生物降解或不可生物降解的。使用诸如不锈钢、硅、钛和金涂层的固体微针。在使用或应用微针装置或贴片时，必须考虑插入力、密度和针的锐度等参数。

2.2 Hollow microneedles

中空微针可以容纳大剂量的药物，因为大量剂量可以容纳在中空空间中。在某些情况下，进行金属涂层以提高其有效性和强度，但这可能导致针尖变锐，应用时可能对皮肤上层造成重大损害。Mishra等人制造了基于硅基底的中空微针。长度范围在500-600 μm之间，外径范围在100-120 μm之间。当达到0.93 μl s^-1的流速时，压差为2 kPa。中空微针的主要优点是它可以无痛地给药和递送精确控制的剂量。中空微针递送剂量的主要机制是被动扩散。中空微针的制造技术涉及诸如深X射线光刻、湿化学蚀刻、硅的深反应离子蚀刻、微加工和成型技术等方法。随着中空微针制造的进步，3D打印也被用作一种重要方法。

2.3 Dissolving microneedles

其名称本身就表明这些类型的微针能够溶解。制造所用的材料是可生物降解的聚合物。使用可生物降解的聚合物，如PVP、PVA和PLGA。药物被包裹在另一种聚合物中。制造方法涉及溶剂浇铸法、热压花、微针成型和超声波焊接。当微针贴片应用于皮肤时，药物通过溶解释放。制造中使用的可生物降解聚合物在皮肤内降解。降解通常是受控的。Chen及其团队制造了一种快速有效的药物递送溶解微针，它具有溶解尖端，可在没有太多疼痛的情况下递送剂量。此外，溶解微针不会留下任何副作用或任何有害废物；因此，它们是安全的并且主要被使用。

2.4 Coated microneedles

涂层微针的递送比其他类型的微针更快。它很快，因为它在皮肤上层的溶解很快。这些微针的外部涂层有药物溶液，以受控量释放药物。涂层微针的有效性已在DNA、基因、肽和蛋白质上进行了检查和研究。涂层形式装载的药物始终取决于针的尺寸和涂层的厚度等因素。制造使用不锈钢、钛和其他聚合物完成。吸引大多数涂层微针的主要优点是它是一个单步过程。例如，在图1c中可以看到微针上的蓝色涂层。

2.5 Hydrogel microneedles

新开发的微针是水凝胶微针。为了制造这些微针，使用溶胀和超溶胀聚合物。溶胀聚合物能够吸收大量水并保持它。交联聚合物也用于更有效的溶胀。当贴片或装置应用于皮肤时，聚合物由于组织间液而溶胀。溶胀后，形成通道以便扩散发生，并可以递送受控剂量。那些微针的尺寸和形状具有灵活性，因此被使用。这些微针可以很容易地灭菌，这是它们的独特特性。使用水凝胶微针减少了皮肤感染的机会。它也不留下所用聚合物的残留物。在水凝胶微针的制造中，通常优选PVA、PLGA和壳聚糖。使用水凝胶微针时面临的一个限制是难以维持制造出的微针的几何形状。

3 Fabrication of microneedles

微针的制造涉及多种先进技术，以实现精确的设计和可扩展性。

3.1 激光切割 这是一种使用激光切割聚合物或金属的微针制造技术。最广泛使用的是不锈钢的激光切割技术。计算机辅助设计软件用于激光切割。使用激光，在金属片上标记并切割微针的二维形状。然后将获得的二维图纸/切割弯曲成90度角，从而产生三维微针。在激光切割过程中，由于切割不均匀会形成粗糙表面，可以通过使用电解抛光来清洁。

3.2 激光烧蚀 该技术也使用激光制造微针。激光切割涉及将金属片切割成二维，但在激光烧蚀中，激光通过激光雕刻在板上创建三维形状。在激光烧蚀中，当激光束指向基底时，它吸收能量并加热，导致基底升华或蒸发。

3.3 光刻 该技术主要用于生产固体微针或中空微针。通过采用逆模方法，可以制造硅微针、溶解微针或水凝胶微针，这取决于微针的结构。在硅微针的制造中，也使用旋涂技术。在旋涂技术中，在预处理的硅上涂覆一层光敏聚合物和一层光刻胶的薄层或涂层。此外，还需要进一步的程序，如湿法蚀刻或干法蚀刻，以开发针尖。

3.4 蚀刻 一旦微针通过光刻技术准备好，蚀刻技术是微针制造中最关键的一步。微针尖端的锥形形状取决于蚀刻技术。为了蚀刻技术的有效性，必须在实际蚀刻过程开始之前确定微针的基底尺寸和间隙。蚀刻技术进一步分为干法蚀刻和湿法蚀刻。

3.5 干法蚀刻 干法蚀刻也称为等离子蚀刻。干法蚀刻制造方法的要求是有点压力和惰性/反应性气体。最常用的惰性或反应性气体涉及氟化氢、氟碳化合物、氧气和二氟化氙。这些气体被高能和单向电极电离。这些电离气体被导向硅基底，从而产生各向异性效应。在干法蚀刻中，可以通过两种方法制造微针：

3.5.1 物理方法 在物理制造方法中，涉及溅射和离子铣削。硅基底被氧化膜部分保护。因此，部分被蚀刻，其余部分保持未蚀刻。

3.5.2 化学方法 在化学方法中，涉及高压等离子蚀刻。它与基底反应并将其转化为挥发性物质。这导致各向同性效应。

3.6 湿法蚀刻 湿法蚀刻也称为图案化方法。在这种制造方法中，基底材料通常使用硅晶片。基底、硅晶片或金属浸没在化学溶液中，通常称为蚀刻剂。这些蚀刻剂分为各向同性和各向异性。湿法蚀刻中的各向同性方法与干法蚀刻中的方法相似。湿法蚀刻方法的主要优点是可以通过改变蚀刻速率来修改微针尖端的形状，并且该方法明显快于干法蚀刻。

3.7 3D打印 三维打印是用于制造微针的重要方法。该方法最常用是因为其在制造复杂结构方面的准确性。当采用三维打印方法时，微针的质量不会受到影响。

3.8 微立体光刻 该方法在生物学的各个领域中最受青睐。它已显著用于组织工程和生物医学科学。研究人员通过该方法成功制造了心血管支架和神经引导导管。进行光聚合以生成3D物体。这是通过一层一层地构建液体树脂层来完成的。这些层然后再次涂覆液体树脂。该方法也称为逐层制造。

3.9 连续液相生产 这种制造方法也称为逐层制造。制造也通过该方法中树脂的光聚合完成，使用数字光处理。这是最快的制造方法，当所有限速因素从过程中消除时，仅需10分钟即可制造微针。

3.10 双光子聚合 在这种制造方法中，采用近红外波长。该波长通过吸收两个或更多光子来引发树脂的聚合。该方法可以精确地制造约100 nm的微针。根据Balment等人的发现，双光子聚合与3D激光光刻是制造微针最有效的方法，因为它不会留下任何不需要的残留物，并且为微针提供光滑的边缘和尖锐的尖端。通过双光子聚合，也可以制造复杂/复杂的结构。

表1总结了用于制造微针的材料。

4 Evaluation of microneedles

为确保安全性、有效性和性能，微针必须经过全面评估。这包括评估其物理尺寸、机械性能以及通过体外和体内研究评估药物递送效率。这些参数对于优化设计和确保成功的临床应用至关重要。

4.1 尺寸评估 需要评估微针的尺寸。针的长度、针的内外径、高度、半径和几何形状是一些评估参数。微针的尺寸可以在扫描电子显微镜下可视化。微针的长度和高度必须在限度内，因为超出限度可能对皮肤内层造成损害。

4.2 机械性能评估 在这种评估方法中，分析微针的机械和物理强度。参数如微针的锐度、尖端的形状及其承受高压力的能力。微针必须足够坚固，以便在应用于皮肤时不会断裂。

4.3 体外皮肤渗透研究 为了研究体外皮肤渗透，使用Franz扩散池装置。这将有助于计算渗透到皮肤中的药物量。

4.4 体内动物模型研究 在这个评估参数中，可以使用合适的动物，如大鼠。实验中使用的老鼠应服用规定的麻醉剂量。执行该实验时研究的主要参数是在施用微针之前和之后测量经表皮水分流失。

5 Biosensors

生物传感器是复杂的设备，用于检测生物组分的变化并产生响应指定分析物存在或浓度的信号。生物传感器包括几个部分，如图2所示，包括识别元件、传感器、放大器、处理器和显示器。

1. 1.
   识别元件是一种生物活性组分，与感兴趣的分析物相互作用——这可以是抗原、抗体、酶或核酸。一旦分析物与识别元件相互作用，它就会产生生物响应，触发传感器。
2. 2.
   传感器组件将来自识别元件的生物响应转换为可测量的电或光信号，这些信号可以被量化。这些信号然后被发送到生物传感器的放大器组件。
3. 3.
   放大器然后放大传感器产生的信号，这些信号然后被传递到处理器进行信号处理。处理器本质上解释电信号并将其转换为有用的测量值或信息图形显示，例如图表或表格，可以帮助在初始分析物的背景下解释结果。
4. 4.
   最后，生物传感器的显示组件以用户可见的形式呈现结果，目标用户可以轻松理解。生物传感器是用途广泛的设备，具有多样化的应用，包括在医学实验室、食品和环境质量监测以及石油和天然气提取过程中。

6 Classification of biosensors

生物传感器根据不同的标准进行分类，如图3所示，例如使用的生物受体类型（例如，酶、抗体、细胞）、转导机制（例如，电化学、光学、热学）以及信号检测方法。每种分类突出了特定的应用、灵敏度和操作原理，使其能够在医学诊断、环境监测和工业分析中定制使用。本节概述了这些分类，以更好地理解它们在生物传感系统中的作用和性能。

6.1 Based on bioreceptors

敏感分析物可以被那些生物受体识别，因此它们是必要的。此外，它们分为催化性和非催化性。催化生物传感器产生独特的生化反应作为产物，而非催化生物传感器中没有形成这样的新生化反应产物。在非催化生物传感器中，分析物被不可逆地耦合。生物受体基于生物识别原理工作，其中生物受体根据其选择性、易用性、灵敏度、可重复性和易于制造来选择。

6.1.1 酶生物传感器 它们主要基于锁和钥匙模型的原理工作，即它们对底物分子表现出特异性和更高的亲和力。它们是已知的生物催化剂，这意味着它们促进分析物向产物的转化。酶的这种促进是可量化的，并且可以通过颜色变化来测量。为了更快的信号生成和识别，酶被放置在导电纳米材料上。在葡萄糖检测中，葡萄糖氧化酶是最优选和最常用的酶。辣根过氧化物酶是一种与二级抗体结合并增强信号的酶。

6.1.2 抗体生物传感器 它基于识别抗原-抗体免疫复合物的原理工作。该复合物可以通过电化学传感器监测。基于抗体的生物传感器进一步分为标记和非标记。标记的抗体用荧光染料、小分子、酶蛋白和放射性同位素标记。标记后，当抗体与底物反应时，可以通过颜色变化、光发射或荧光来标记。诸如多克隆、单克隆和重组抗体的抗体被用作生物传感器。

6.1.3 全血细胞生物传感器 用于监测和分析分析物和细胞生理学以及细胞力学，细胞和组织被用作生物传感器。一些细胞，如真菌、细菌和病毒，可以用作基于细胞的生物传感器，因为它们包含生物组分并且能够自我复制和产生生物可识别抗体。在这种环境中，细胞和分析物之间会发生电化学反应，这可以很容易地被传感器检测到。

6.1.4 激素生物传感器 腺体和一些特殊细胞分泌激素。这些分泌的激素直接注入血流并且是靶标特异性的。因为它们是靶标特异性的，所以通常被用作生物传感器。它们被用于各种疾病和条件作为治疗或诊断工具。少数激素可以控制人体内的代谢和代谢反应。因此，有必要创建一种能够识别和跟踪它们的有效且灵敏的技术。有时，核酸也被用作生物传感器。它们有基因传感器而不是生物传感器。对于基因传感器，使用锁定的和肽核酸。

6.1.5 纳米粒子生物传感器 由于纳米粒子技术的进步，生物传感器的研究已经多样化。基于纳米粒子的生物传感器用于监测即使在具有挑战性的情况下的物理和化学变化。而且，它们能够检测非常低浓度的可能危险污染物。它们具有信号传输和转导能力，这就是为什么它们被优选作为生物传感器。一些最常用作纳米粒子生物传感器的材料是石墨烯、金属纳米粒子和碳纳米管。

生物传感器可以根据它们使用的传感器类型进行分类，以将生物响应转换为可测量的信号。常见的传感器类型包括电化学、光学、压电和热学。每种类型在灵敏度、响应时间和与各种分析物的兼容性方面提供 distinct 优势，使它们适用于诊断和监测中的特定应用。传感器的主要功能是转换由识别元件产生的信号，这些信号是可量化的信号。

6.1.6 比色生物传感器 比色生物传感器使用最重要的身体反应之一，即检测热响应，这可以是放热或吸热。在放热响应中，热量被释放，而在吸热响应中，热量被吸收。

其中，ΔT = 温度变化，

n_p = 产物的摩尔数，

ΔH = 反应焓，

C_p = 热容，

m = 质量。

这些生物传感器利用反应程度通过热量。

6.1.7 光学生物传感器 光学生物传感器可以根据转导机制进一步分为基于吸收、化学发光、表面等离子体共振和荧光的光学生物传感器。光学生物传感器测量与分析物相互作用后的变化。变化可以在其相位或频率中。基于吸收的生物传感器测量光振幅的变化，当与分析物相互作用时测量。振幅变化是可测量的，并且当分析物浓度变化时变化。分析物的浓度可以使用比尔-朗伯定律量化。这有时是优选的，因为它不需要任何特定的仪器，并且变化可以用肉眼注意到。基于化学发光的光学生物传感器用于检测不需要入射光源的分析物。该技术适用于体内传感，因为它足够灵敏以检测各种分析物。基于表面等离子体共振（SPR）的光学生物传感器是光学模式传感生物传感器，能够测量传感器表面的变化折射率。表面折射率的变化与分析物的浓度直接成正比。

6.1.8 声学生物传感器 声学生物传感器可以产生和传输声波，这就是为什么它们主要用于传感器作为传感器。当分析物被吸收时，声波的物理特性发生变化。声波传播所需的频率会受到压电晶体的质量和压电晶体的物理尺寸的影响。用作传感器的声波设备有两种类型：

1. 1.
   体声波
2. 2.
   表面声波

6.1.9 电子生物传感器 电子生物传感器使用电子学和其他参数进行生物传感。参数如电流、电压、电场和电压门制造中使用的材料用于电子生物传感器。场效应晶体管是电子生物传感器类别中最常见的例子。与其他传统生物传感方法相比，该晶体管具有许多优点，但在体外生物传感应用中，它有一些局限性。在生物生物传感应用中最常用的基于晶体管的平台是金属氧化物半导体和离子敏感场效应晶体管。

6.1.10 电化学生物传感器 电化学生物传感器是依赖于可测量因素的设备，例如电位、电导、电流变化等，当目标分子或分析物与生物识别元件相互作用时，这些因素会显示变化。它们在全球范围内被优选使用，因为它们可靠、可重复、灵敏、选择性好，并提供最佳的分析性能。它们基于电极系统工作，由3个电极组成：1. 工作电极，2. 对电极和3. 参比电极。工作电极充当传感器元件，对电极用于完成电路，参比电极用于建立稳定电位，它由Ag/AgCl制成。电化学生物传感器工作的主要原理是测量电子向电极表面的反应转移动力学。电化学生物传感器的子部分是电导测量法、阻抗测量法、电位测量法、伏安法/安培测量法。

6.2 Based on detection

生物传感器也可以根据其检测方法进行分类，这些方法决定了生物相互作用如何被识别和量化。这些包括机械、电、磁和光学检测技术。检测方法的选择影响生物传感器的灵敏度、特异性以及适用于实时或护理点应用。

6.2.1 机械生物传感器 这些生物传感器依赖于机械和物理参数，如质量、运动和力。它们比其他类型的生物传感器更有优势，因为它们可以检测最小数量的分析物。这是可能的，因为它们对非常低的质量分辨率显示响应，这有助于生物亲和力的发展。它们甚至能够检测不同粘度中的分析物，即在气相或液相中。机械生物传感器的传感时间更快，因此比其他生物传感器类型更优选。这些设备在施加力时显示 notable 位移，因此可用于测量细胞水平的力。机械生物传感器的三个主要部分是悬臂探针（有助于检测分析物的检测限、大小和形状）、处理器和机械传感器。

7 Mechanism of microneedle biosensors

如图4所示，微针生物传感器通过桥接微创皮肤穿透和复杂生物标志物检测之间的差距来操作。这些设备具有微观针阵列，可轻轻突破皮肤最外层（角质层），而不会引起疼痛或显著出血。这使它们能够进入位于皮肤表面正下方的组织间液（ISF），这是一个丰富的生物信息源。与微针集成的是专门的生物传感元件，通常由生物识别组件（例如，酶、抗体）组成，该组件选择性地结合ISF中的目标分析物（如葡萄糖或特定蛋白质）。 upon 这种结合事件，传感器将生化相互作用转换为可测量的信号——通常是电流、电压或光学变化。该信号然后被微型电子设备处理和放大，提供生物标志物浓度的定量读数。这种创新机制能够连续实时监测各种生理参数，为传统血液采样提供舒适方便的替代方案，用于诊断和健康管理应用。

生物传感器在许多领域迅速发展，包括环境监测、体育、医疗保健等。这些生物传感器使用电池作为电源及其功能。许多研究人员专注于解决与大型重型电池相关的问题以及能源需求、电源和生物相容性问题。还确定了不同的电源技术以影响传感器的性能、监测、递送和响应时间。电源方法的类型详述如下：

7.1 外部电源 稳定性、延长电池寿命和增加电源容量均由外部电源提供。外部电源还可以轻松更换或升级设备以满足不断变化的电力需求，确保可扩展性和灵活性，以便在波动的电力需求期间有效运行。Ciui等人提出了一种用于使用酪氨酸酶分析皮肤黑色素瘤的可穿戴传感器。他们制备了酪氨酸凝胶并将其沉积在三电极系统上。此外，他们使用3.6 V锂离子电池和调节器来确认所有电路组件的3.3 V电池功率输出。他们的结果表明，印刷传感器足够耐用以承受机械变形，并且外部电池可以提供延长电源。

7.2 自供电 外部电池增加了系统的复杂性并扩大了设备的尺寸，施加了其缺点。为了克服这些问题，研究人员专注于开发自供电系统。这些平台能够进行能量传递和能量存储，并提供操作传感器，增强其适应性和移动性，以更好地满足日常活动的要求。除了这些功能之外，还有另一个能量收集领域。能量有效地从周围环境和人体收集，然后向传感器提供必要的功率。能量收集或纳米发电机进一步分类为：

7.2.1 摩擦电纳米发电机（TbENG） TbENGs基于将机械能转化为电能的原理工作。它们基于接触起电和静电感应。这些纳米发电机有效地提供了广泛的应用，例如可触性、压力传感器和自由运动。这些纳米发电机也已被证明可以跟踪生理数据和身体运动。当TbENG的这些优势与微针的优势相结合时，可以提供新的诊断、递送和治疗方法，帮助满足不断发展的临床需求。

7.2.2 压电纳米发电机（PiENG） 与TbENG类似，PiENGs也基于将机械能转化为电能的原理，但它们在通过使用压电效应将低水平机械能转化为电能方面更有效。压电效应是指某些压电材料在机械应力或变形下产生电荷的反应。当机械力施加到压电材料上时，正负电荷之间的距离改变。这种电荷改变导致电荷的产生。这些纳米发电机能够为诸如人工智能（AI）传感器、医疗保健监测和机器人技术等应用供电。而且，由于这些传感器高度敏感，它们可用于监测呼吸活动、心跳和关节运动。

7.2.3 热电纳米发电机（ThENG） 热电设备用于将环境中的低质量废热转化为纳米级的电能。这些发电机基于热电效应，其中材料上的温度梯度导致电的产生。因此，它从温度变化中吸收能量，包括由呼吸引起的温度变化。通过将ThNGs纳入呼吸设备，人类呼吸引起的温度波动也可以转化为电力。它们的小尺寸、轻重量和在不同条件下操作的能力使它们有望有效地和可持续地为小规模微针基生物传感设备供电。

7.2.4 生物燃料电池（BFC） 生物燃料电池是一种使用酶或整个细胞作为催化剂来氧化燃料从而产生电能的燃料电池。该过程通常受生物过程启发，例如细胞呼吸。在生物燃料电池中，有机底物如葡萄糖或其他生物燃料在阳极被酶或微生物氧化，产生电子和质子。这些电子然后流过外部电路，产生可用于各种应用的电力。在阴极，电子与质子和氧结合形成水或其他无害副产物。生物燃料电池由于使用可再生资源且与传统燃料电池相比可能具有更高的能量转换效率，因此对于可持续能源生产有前景。根据使用的催化剂，这些燃料电池可分为微生物燃料电池（MBFCs）、酶生物燃料电池（EBFCs）、细胞器生物燃料电池（OBFCs）和光化学燃料电池（PFCs）。

8 Microneedles and biosensors in the detection of biomarkers in chronic diseases

8.1 Diabetes

在人体中，葡萄糖水平可以从汗液、血液或组织间液测量。所有这些体液中的葡萄糖水平相互对应。我们讨论的设备都主要基于所选微针电极和底物之间发生反应的原理工作。因此，具有电子转移特性的材料然后被固定在所选电极上，然后可以监测葡萄糖的不同水平。

为了定期监测葡萄糖水平，制造了基于聚乳酸的生物传感微针。在导电平台上，以下微针涂有金、金纳米粒子、Nafion膜和葡萄糖氧化酶。使用Nafion膜来保护传感器，金纳米粒子和金层提高了传感器的灵敏度，并且还有助于葡萄糖氧化酶的粘附。科学家们为了制造这种微针生物传感器，使用了诸如聚乳酸、聚吡咯、金纳米粒子、葡萄糖氧化酶和Nafion等材料。在这种生物传感器中